Présentation

Article

1 - CARBONISATION DES CHARBONS

2 - FABRICATION DU COKE MÉTALLURGIQUE

3 - CONCLUSION

  • 3.1 - Influence de la nature des charbons et de leurs conditions de préparation et de cokéfaction
  • 3.2 - Évolutions dans la fabrication du coke métallurgique

4 - GLOSSAIRE

5 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : M7340 v3

Fabrication du coke métallurgique
Coke métallurgique - Fabrication pour le haut-fourneau

Auteur(s) : Daniel ISLER

Date de publication : 10 sept. 2016

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

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.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Metallurgical coke. Manufacturing for the blast furnace

This article gives a general overview of blast furnace coke manufacturing and main technological issues of coke making. After un short description of fundamental properties of coking coals and mechanisms of coal to coke transformation, general constructional features and operating parameters of conventional coke ovens are presented. Main coke production parameters and their influence on coke quality are described. Typical examples of mass and thermal balances of coke ovens are presented. The last section of the article gives brief information on other coke making processes than conventional coke oven batteries.

Auteur(s)

  • Daniel ISLER : Directeur adjoint du Centre de Pyrolyse de Marienau - Responsable des Recherches - Centre de Pyrolyse de Marienau, Parc d’activités Forbach Ouest, 57600 Forbach, France

INTRODUCTION

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.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

coke owens   |   coke making   |   carbonisation of coals   |   production of blast furnace coke

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-m7340


Cet article fait partie de l’offre

Élaboration et recyclage des métaux

(135 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Fabrication du coke métallurgique

2.1 Aperçu d'ensemble sur la cokéfaction conventionnelle

Avec la fermeture de la plupart des mines de charbon en Europe, les cokeries minières ont, pratiquement toutes, disparu au profit de cokeries sidérurgiques intégrées dans des sites sidérurgiques souvent situés en bord de mer et permettant la réception de charbon d'importation en grande quantité.

Unité économique actuelle de cokéfaction

À ce jour, 1,5 Mt/an de coke tout-venant est fabriqué à partir d'environ 2,1 Mt de charbon humide, et produit 600 à 750 Mm3 de gaz riche (PCI (pouvoir calorifique inférieur) ) contenant 55 à 60 % d'hydrogène et 25 % de méthane, 45 000 à 60 000 t de goudrons et éventuellement 15 000 à 22 000 t de benzol par an. La valorisation de ces coproduits est un élément essentiel du prix de revient du coke.

Après épuration (en particulier désulfuration), le gaz de cokerie remplace généralement le gaz naturel à l'aciérie. Cette utilisation énergétique du gaz de cokerie s'est substituée à la valorisation chimique historique de production d'ammoniac. Une faible proportion du gaz de cokerie peut servir à doper le gaz pauvre de haut-fourneau utilisé pour le chauffage des fours à coke plutôt que le gaz riche de cokerie.

Pour mémoire, le gaz de cokerie peut également être valorisé comme source d'hydrogène, par une technique d'extraction, moins onéreuse que la cryogénie, par adsorption sur des tamis moléculaires (procédé PSA : Pressure Swing Adsorption [J 2 731]). La taille économique actuelle d'un tel atelier se situe aux environs de 5  000 à 10  000 Nm3·h−1 d'hydrogène à 99,999 % de pureté, absorbant ainsi environ 10 à 20 % du gaz produit par la cokerie...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Élaboration et recyclage des métaux

(135 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Fabrication du coke métallurgique
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JASIENKO (S.) -   The nature of coking Coal.  -  Fuel, 57, p. 131 (1978).

  • (2) - DAVIDSON (R.M.) -   Molecular structure of coal.  -  IEA Coal Research, Report number ICTIS/TRO, 8 (janv. 1980).

  • (3) - BERKOWITZ (N.) -   An introduction to coal technology.  -  Academic Press, NY (1979).

  • (4) - ALPERN (B.) -   Les Combustibles Fossiles.  -  Les sciences Alpha, Géologie II, fasc., 106 (1976).

  • (5) - STACH (E.), MACKOWSKI (M.Th.), TEICHMULLER (M.), TAYLOR (G.H.), CHANDRA - TEICHMULLER (R.) -   Stach's Textbook of Coal Petrography.  -  3rd ed. Gebrüder Borntraeger, Berlin (1982).

  • (6) - United Nations Economic Commission for Europe -   Système international de Codification de charbon de rang moyen et de rang supérieur.  -  UN...

NORMES

  • Combustibles minéraux solides. Détermination de l'indice de matières volatiles du charbon et du coke. - NF M03-004 - (février 2003)

  • Combustibles minéraux solides. Dosage de l'azote. - NF M03-018 - (janvier 2003)

  • Coke. Détermination de la densité relative vraie, de la densité relative apparente et de la porosité. - NF ISO 1014 - (mai 2004)

  • Combustibles minéraux solides. Détermination de la fusibilité des cendres. - NF M03-048 - (juin 2000)

  • Combustibles minéraux solides. Calcul de la teneur en oxygène par différence. - NF M03-051 - (décembre 2002)

  • Essai au dilatomètre Audibert-Arnu. - NF ISO 349 - (mai 2004)

  • Charbon. Détermination de la teneur en différentes formes de soufre. - NF ISO 157 - (mai 1996)

  • ...

1 Réglementation

Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Iron and Steel Production. Industrial Emissions Directive 2010/75/EU (Integrated Pollution Prevention and Control), 2013. Report EUR 25521 EN.

Règlement (CE) n° 166/2006 du parlement Européen et du Conseil du 18 janvier 2006 concernant la création d’un registre européen des rejets et transferts de polluants, et modifiant les directives 91/689/CEE et 96/61/CE du Conseil.

HAUT DE PAGE

2 Données statistiques et économiques

Après être restée à peu près stable autour de 350 Mt par an jusqu’en 2000, la production annuelle de coke dans le monde est en croissance importante depuis le début du XXIe siècle. Elle était de l'ordre de 455 en 2005, 595 en 2010 et 685 Mt en 2013.

Cette croissance est à attribuer entièrement à la Chine dont la production de coke est passée de 120 en 2000 à 243 en 2005, 390 en 2010 et 476 Mt en 2013. On s'attend à ce que la croissance sidérurgique de la Chine se poursuive dans les années à venir. Cette croissance entraîne une augmentation forte de la demande mondiale en charbons à coke. En 2013, la production de charbon pour les cokeries des dix plus importants producteurs était de l'ordre de 975 Mt, soit moins de 15 % de la production charbonnière totale (7 823 Mt en 2013), hors lignites (tableau 1).

La production de coke de l'Union européenne (14 pays) représente moins du dixième de la production mondiale (tableau ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Élaboration et recyclage des métaux

(135 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS