Coke métallurgique - Propriétés et conséquences pour le haut-fourneau

La valeur d'usage d'un coke métallurgique pour le haut-fourneau résulte à la fois de ses propriétés mécaniques, chimiques et physico-chimiques.

La consommation du coke dans le haut-fourneau peut varier significativement en fonction de sa qualité et la marche du haut-fourneau peut être grandement affectée par un coke de mauvaise qualité. La fabrication de coke métallurgique est onéreuse : les charbons à coke sont plus chers que les charbons d’injection et une cokerie représente un investissement très élevé amorti sur une durée très longue avec un coût de maintenance élevé. Aujourd’hui, l’espérance de vie d’une batterie de fours à coke moderne est de 50 ans, moyennant une maintenance suivie et des travaux de rénovation partielle des cellules de fours.

Un coke mécaniquement résistant à froid et après gazéification partielle par le CO₂ à haute température (par la réaction de Boudouard) permettra un taux d’injection élevé de charbon pulvérisé aux tuyères du haut-fourneau (plus de 200 kg/t de fonte) et une faible consommation de coke (moins de 300 kg/t de fonte). Globalement, le taux de réducteur charbon d’injection + coke sera inférieur quand le coke possède une résistance mécanique élevée à froid et à chaud après gazéification partielle.

Après une description succincte des rôles du coke dans le haut-fourneau, l’article insiste sur l’importance primordiale de la stabilité granulométrique du coke soumis à des contraintes mécaniques entre la cokerie et le haut-fourneau. Le coke chargé doit impérativement être mécaniquement stabilisé pour une bonne perméabilité du haut-fourneau.

Les propriétés thermochimiques, en particulier la réaction de Boudouard, sont mesurées par des essais de laboratoire. Un test a été normalisé ISO, il y a une dizaine d’années, à partir d’un essai développé au Japon (test CSR) dans les années 80. Cet essai est présenté dans l’article et l’indice CSR du coke mis en corrélation avec les paramètres de marche des hauts-fourneaux. Aujourd’hui, il est communément admis qu’un fort taux d’injection de charbon pulvérisé aux tuyères ne peut être atteint que si le CSR du coke est élevé. Les corrélations présentées dans l’article le mettront en évidence.

La fabrication du coke fait l'objet d'un article spécifique [M 7 340].

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