Jacques ASTIER

Cet article a pour objectif l'étude des aspects géographiques et économiques de la production des minerais de fer. De nos jours, nous assistons à une croissance rapide de l'offre et de la demande, et donc de la production mondiale. La préparation des minerais de fer a du être réévaluée en fonction de cette évolution, sans pour autant négliger la qualité de production de ces minerais. De même, le commerce international et le commerce maritime ont bénéficié de ce développement, entraînant par la même une modifications des coûts d'extraction, de préparation, de transport, mais également des prix des minerais de fer (bench mark système, naissance d'un marché « spot », etc.).

Très nombreux, les minerais de fer constituent la matière de base de la sidérurgie. Mais, seulement un nombre limité d'entre eux sont utilisés comme source de fer. Leur environnement naturel (géochimie, minéralogie, géologie) ainsi que leur classification et leurs caractéristiques techniques sont exposés avec détail dans cet article. D'autres matières premières minérales non énergétiques peuvent être utilisées dans le milieu de la sidérurgie, mais uniquement lorsqu'elles ne subissent pas d'importantes transformations. Les minerais de manganèse sont passés en revue, tout comme les fondants et autres additions minérales.

La sidérurgie mondiale se répartit entre les usines intégrées classiques (de grande capacité, basées sur la conversion à l’oxygène de la fonte liquide) et les mini-usines (basées sur le four électrique). Ces dernières s’éloignent peu à peu de la seule alimentation en ferrailles pour s’orienter vers l’utilisation d’un métal primaire produit à partir de minerais de fer. Ces nouvelles usines intégrées peuvent comprendre une installation de réduction directe (la ferraille est alors remplacée par des substituts produits sur place). L’autre possibilité pour charger le four électrique est d’exploiter une unité de production de fonte située à proximité. La combinaison de ces deux procédés semble astucieuse.

Les usines sidérurgiques intégrées sont pour la plupart basées sur la production de fonte à partir des minerais de fer, au haut-fourneau et sur la conversion à l'oxygène de cette fonte en acier. La forte croissance en nombre et en capacité qu’ont connue ces usines leur permet actuellement l’élaboration des deux tiers de la production mondiale d'acier. En concurrence maintenant aves des ensembles de taille plus réduite, les mini-usines, la rentabilité de ces entreprises sidérurgiques classiques tente d’être repensée. A ces fins, de très gros efforts sont portés sur la diminution des besoins en main d’œuvre et les possibilités de revente d’énergie électrique. De même, les principales sources de pollution des usines intégrées sont examinées afin de réduire l’impact sur l’environnement.

Cette présentation générale traite du thème de la production de l'acier. Elle conduit à plusieurs constats et pistes de réflexion, qui portent sur l'importance du marché des produits sidérurgiques, la piste des filières courtes illustrant les principales variantes à envisager et les opportunités de coupures dans la filière d'élaboration de l'acier. Pour finir, cet article fournit des éléments de comparaison entre ces diverses filières pour essayer de prévoir, autant que faire se peut, l’évolution probable de ces « routes » en notant, à la fois, l’importance des aspects économiques, c'est-à-dire des coûts, mais aussi des aspects liés à la protection de l’environnement.

L'industrie sidérurgique possède une très longue histoire. Elle a d'abord visé la production de fer, matériau de base de la fabrication des principaux outils et des armes au début de l'âge de fer, puis celle de la fonte, matériau de base des débuts de l'âge industriel, enfin les produits sidérurgiques actuels à base d'acier. Mais son évolution n'est pas qu'historique, il faut analyser les composantes géopolitiques. Quant à l'aspect métallurgique, la sidérurgie se divise en deux filières, les usines « classiques » et les « mini-usines ». En raison des différences régionales, le rapport entre les productions de ces deux types d'usines reste assez constant, y est retrouvée également la répartition des approvisionnements de la sidérurgie entre les minerais de fer et les ferrailles.

Le procédé Finex est un procédé d’élaboration de fonte liquide qui reprend le réacteur de fusion du procédé Corex. Il est basé sur l’utilisation des fines de minerais de fer, moins chères que les minerais calibrés. Autre différence, le procédé Finex remplace le précédent four à cuve par des réacteurs de préchauffage et de réduction des fines de minerais de fer en fluidisation. A la différence de bien d'autres méthodes, le procédé Finex est passé rapidement au stade industriel. Cet article présente l’évolution de son développement, succès de la coopération entre Siemens VAI et le sidérurgiste Posco, puis décrit ensuite la situation actuelle et les perspectives d’avenir.

Le terme d’agglomération a un sens très spécial en sidérurgie : au lieu de signifier seulement un grossissement des particules, il inclut également une cuisson, opération thermique où l’on dissocie les hydrates et les carbonates, des minerais ou des fondants. On y prépare aussi à la fois le laitier et les oxydes de fer, qui par réduction produiront le métal. Il existe deux types d’agglomération : sur grille ou en boulettes. Ces deux filières sont étudiées ici, avec leur évolution sur le plan mondial et la présentation des principaux acteurs.

Cet article est consacré au four électrique de fusion, il en décrit l’histoire, le principe, la description technologique et son alimentation électrique. Essentiellement outil de production d’acier liquide, le four à arc est constitué d’une cuve en acier et d’électrodes en graphite qui transfèrent l’énergie électrique de l’alimentation à la charge contenue dans le four. La conception de l’aciérie doit permettre au four à arc d’atteindre sa production maximale, sans perte de temps dans les opérations annexes, et ceci avec un minimum de main d’œuvre.