Coke métallurgique - Fabrication pour le haut-fourneau

Le coke est fabriqué par cuisson jusqu’à 1 000 °C de charbons, à l’abri de l’air dans des fours à coke. Les propriétés du coke dépendent beaucoup de la nature des charbons utilisés pour fabriquer le coke et des conditions de cuisson.

Les charbons utilisés sont des charbons bitumineux dits « charbons à coke » aux propriétés thermofusibles pendant leur chauffage, qui permettent l’agglutination des grains et la production de coke poreux et résistants mécaniquement. Les charbons à coke sont généralement mélangés avec des charbons peu « cokéfiants » pour des raisons économiques et techniques développées dans l’article. Des règles d’association des charbons par familles ont été établies pour aider à la formulation des mélanges. Des modèles de prévision de la qualité du coke existent également pour déterminer rapidement la valeur d’usage des charbons. L’optimisation des mélanges passe généralement par des essais en fours pilotes semi-industriels de 400 à 500 kg de capacité.

Une cokerie comprend de nombreux fours à coke, groupés en batteries, selon la production de coke à assurer. La cokerie est dans la grande majorité des cas intégrée à une usine sidérurgique pour produire la quantité de coke nécessaire aux hauts-fourneaux. Une cokerie sidérurgique classique produit 1,5 à 2 Mt de coke par an. La production mondiale de coke est de l’ordre de 700 Mt par an.

Cet article a pour objectif de donner dans une première partie les grandes règles de préparation des mélanges de charbons et de montrer l’importance d’une bonne maîtrise des paramètres de cuisson pour fabriquer un coke de bonne qualité métallurgique. Des éléments de technologie des fours à coke complètent ces aspects et mettent en évidence la complexité d’une cokerie, qui représente un investissement très lourd et dont la durée de vie est aujourd’hui de plus de 50 ans grâce à une bonne maîtrise des conditions de marche et de maintenance et réparation.

Un article spécifique [M 7 341] décrit les propriétés des cokes métallurgiques et leurs influences sur le fonctionnement du haut-fourneau.

Un glossaire des éléments utilisés et un tableau de sigles et de symboles sont présentés en fin d'article.