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RÉSUMÉ
Cet article donne un aperçu général sur les procédés de fabrication du coke métallurgique pour le haut-fourneau. Après une rapide description des propriétés fondamentales des charbons et des mécanismes de transformation du charbon en coke, les éléments de technologie et d’exploitation des fours à coke classiques sont présentés en détail. Les facteurs de production du coke et leur influence sur la qualité du coke sont ensuite passés en revue. Des exemples types de bilans matières et de bilans thermiques des fours à coke sont proposés. Pour terminer, des aspects complémentaires sont abordés sur les procédés de fabrication du coke non conventionnels faisant appel à des technologies différentes des cokeries classiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Marie DUCHÊNE : Ingénieur - Chef du groupe Carbonisation au Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM)
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Daniel ISLER : Ingénieur Civil des Mines - Nancy - Responsable des Recherches Carbonisation au Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM)
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Émile YAX : Ingénieur chimiste de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Strasbourg - Docteur ès Sciences - Directeur du Centre de Pyrolyse de Marienau (CPM)
INTRODUCTION
La valeur d’usage d’un coke pour le haut fourneau résulte de ses propriétés chimiques, physico-chimiques et mécaniques.
Un bon coke doit :
-
présenter un taux de cendres faible et régulier et une basse teneur en soufre et en alcalins ;
-
avoir une distribution granulométrique homogène et stable sous l’effet de sollicitations mécaniques, thermiques et chimiques : résistance élevée au morcellement et à l’effritement jusqu’à haute température et après agression chimique ;
-
être léger, perméable ;
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être organisé et peu réactif.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de mars 2008 par Daniel ISLER
- Version courante de sept. 2016 par Daniel ISLER
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6. Résumé et conclusions
6.1 Influence de la nature des charbons et de leurs conditions de préparation et de cokéfaction
Le degré d’évolution (rang) des charbons entrant dans le mélange à cokéfier est un facteur déterminant des propriétés structurales du coke.
Les charbons à coke donnent les cokes les meilleurs : les plus organisés, les moins réactifs au CO2 et les plus résistants.
Les charbons peu évolués, riches en matières volatiles, conduisent à des cokes peu organisés, fortement réactifs, et fissurés (faible résistance au morcellement).
Ces charbons sont généralement moins chers et leur taux d’incorporation dans la pâte à coke est à optimiser en fonction des conditions de préparation de cette dernière et des paramètres de cuisson.
Des règles d’association des charbons en mélange ont été développées en fonction des techniques de préparation et de chargement des fours. À cet égard, la granulométrie des charbons utilisés et du mélange, ainsi que la densité de chargement des fours, ont une influence considérable sur la résistance mécanique du coke.
Des techniques de densification par briquetage ou pilonnage permettent d’utiliser des quantités importantes de charbons peu cokéfiants.
En ce qui concerne la cuisson, la vitesse de carbonisation est un paramètre clé. Une cuisson rapide à haute température favorise l’obtention d’un coke léger, organisé, résistant à l’abrasion à froid et à chaud, mais de petite taille et fissuré.
Une cuisson lente conduit à du gros coke peu fissuré, moins résistant à l’effritement, plus dense.
HAUT DE PAGE6.2 Influence des propriétés physiques, physico-chimiques et mécaniques du coke métallurgique
Les propriétés physico-chimiques et mécaniques du coke ont une influence capitale sur la bonne marche du haut fourneau.
La perméabilité du haut fourneau dans les zones chaudes détermine les possibilités de production de l’appareil.
Cette perméabilité est favorisée par l’emploi d’un coke léger, de granulométrie homogène (distribution resserrée), capable de rester stable, sans dégradation...
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