Jacques ASTIER

Les minerais, de fer, de manganèse, ou encore les fondants, sont des matériaux de base de la sidérurgie.

Les aspects géographiques et économiques conditionnent l’évolution de la production, du commerce et donc des prix des minerais de fer.

Dossier complet sur les principales caractéristiques, les aspects économiques et l'impact environnemental des différentes mini-usines basées sur la fonte et la réduction directe.

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.

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.

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.

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 phénomène des « mini-usines » est relativement récent. Jusqu’aux années 50, l'expansion de la sidérurgie a été basée sur un schéma unique de transformation du minerai de fer en haut fourneau, puis en aciérie, avec des capacités de plus en plus importantes. Les mini-usines transforment les ferrailles par four électrique à arc et laminage, avec des capacités tout d’abord inférieures à 100 000 t/an puis plus importantes. Les mini-usines ou usines moyennes intégrées produisant du métal primaire ou de la fonte sont plus particulièrement présentées ici.

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.

l’heure actuelle, en dehors des hauts-fourneaux, toute une série de nouveaux procédés existent pour élaborer la fonte. Pour autant, ces méthodes n’ont pas dépassé encore le stade du développement, leurs installations sont coûteuses et ont un impact environnemental important. Cet article présente successivement différentes tentatives d’élaboration, dont celle d’un métal liquide en un seul réacteur, de la fonte avec deux réacteurs en série ou de la fonte au four électrique, avec pour chacune leurs historiques et leurs bilans actuels. Pour conclure, un tableau vise à classer les principales recherches et réalisations industrielles en cours.

Cet article a pour objet les points marquants de l’évolution récente de la désoxydation des minerais de fer à l’état solide. Tout d’abord, il faut relever la croissance des capacités et de la production mondiale des minerais de fer réduits. Le rôle des procédés de réduction par le gaz naturel est devenu prépondérant. Et puis, pour faciliter le transport, le développement du briquetage à chaud de ces minerais réduits a été favorisé.

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.