Transcript M7300

Élaboration du métal primaire
Généralités
par
Jacques ASTIER
Ingénieur-conseil
Ancien Directeur à l’Institut de recherche de la sidérurgie française (IRSID)
1.
Divers choix de matières premières ...................................................
M 7 300 - 2
2.
Importance des diverses filières..........................................................
—
2
3.
Tendances actuelles ................................................................................
—
3
Références bibliographiques .........................................................................
—
3
omme l'étymologie l'indique, les aciers sont produits dans les aciéries et ces
opérations sont décrites dans la rubrique « Aciéries », tandis que le schéma
de la figure 1 montre bien que, malgré les importants efforts de recherches faits
par les sidérurgistes pour développer un réacteur où l'on chargerait le minerai
de fer pour produire directement l'acier, toute la production mondiale d'acier est
faite en deux étapes :
— production du métal primaire (fonte, DRI ou minerais de fer réduits) ou collecte et recyclage de ferrailles pour alimenter l’aciérie ;
— élaboration de l'acier liquide à partir de ces métaux primaires.
Ces opérations de production ou de collecte d'un métal primaire (fonte, DRI ou
minerais de fer réduits, ferrailles) sont l'objet d'articles séparés et la présente
introduction vise à :
— préciser les choix entre ces diverses matières premières ;
— indiquer l'importance relative de ces filières ;
— préciser leur évolution.
C
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M 7 300 − 1
ÉLABORATION DU MÉTAL PRIMAIRE _______________________________________________________________________________________________________
1. Divers choix de matières
premières
Les figures 1 et 2 (cette dernière étant, en fait, un agrandissement
du haut de la figure 1) montrent bien les différences, de plus en plus
profondes, qui séparent les sidérurgies basées sur :
MINERAIS DE FER
FERRAILLES
Préparation
Superconcentration
Concentration
ou emploi de minerais
ou emploi des
minerais naturels (1) naturels très riches en fer (1)
— les minerais de fer (voir l'article [M 7 040] Minerais et
fondants) ;
— les ferrailles (voir l’article [M 7 060] Recyclage des déchets ferreux).
Sans vouloir faire un historique de cette évolution, on peut rappeler que, au temps des aciéries Martin, on pouvait utiliser à peu près
toutes les combinaisons de fonte (c'est-à-dire de minerais de fer) et
de ferrailles ; la disparition de ces aciéries Martin, l'avènement des
aciéries à l'oxygène (qui sont basées sur la conversion de la fonte)
et la croissance des fours électriques (qui étaient basés sur les ferrailles) ont créé cette coupure de la sidérurgie mondiale. On a donc,
maintenant, deux sidérurgies ou, plus exactement, deux filières
bien différentes :
— les « mini-usines » basées sur le four électrique et les
ferrailles ;
Utilisation
directe
Agglomération
Utilisation
directe
Collecte
des
"vieux fers"
Recyclage
des
ferrailles
Agglomération
Production d'un métal primaire
à l'état
liquide
à l'état
solide
au hautautres
fourneau procédés
(fonte)
(DRI/HBI)
— la filière dite « classique » des usines intégrées basées sur le
minerai de fer, le haut-fourneau et l’aciérie à l'oxygène.
Aciérie
à l'oxygène
MINERAIS DE FER
FERRAILLES
(1) on entend généralement par très riches en fer des minerais
ou concentrés à moins de 3 % en masse de gangue
Extraction
Collecte
des "vieux fers"
Préparation
Production d'un métal primaire
à l'état
liquide
(fonte)
Aciérie
électrique
Recyclage
des ferrailles
à l'état
solide
(DRI/HBI)
Figure 2 – Détail de la production ou de la collecte des métaux
primaires
2. Importance des diverses
filières
On pourra consulter les références [1] et [2].
Aciérie
Coulée
Laminage
Produits finis
Utilisation
Obsolescence
Figure 1 – Les métaux primaires et la sidérurgie
M 7 300 − 2
Ces deux voies de production du métal primaire sont décrites
dans les articles [M 7 090] pour les usines intégrées classiques et
[M 7 110] pour les mini-usines ; il existe, néanmoins, de plus en plus
de ponts ou de croisements entre ces deux filières principales,
comme le montre l’article [M 7 130].
On peut apprécier leur importance relative, concernant les capacités, par les données mondiales approximatives suivantes :
— fonte, probablement environ 600 Mt/an en quasi-totalité au
haut-fourneau, avec 5 Mt/an pour tous les autres procédés ;
— une capacité de l'ordre de 50 Mt/an de minerais réduits par
réduction directe.
Les productions correspondantes ont été, en 1999, de :
— 541 Mt de fonte ;
— 39 Mt de minerais réduits.
En regard de ces valeurs, on doit noter une consommation de ferrailles de l'ordre de 370 Mt en 1997 et un peu moins, respectivement
354 et 360 Mt, en 1998 et 1999.
Un examen des statistiques mondiales permet d'apprécier leur
évolution qui peut être résumée par le tableau 1 où l'on voit la stagnation ou, plus exactement, une faible croissance de la production
de fonte, une croissance beaucoup plus forte de la consommation
de ferrailles et une croissance encore plus rapide de la réduction
directe, mais à un niveau encore nettement plus modeste.
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Tableau 1 – Évolution mondiale des productions
ou consommations de métaux primaires en sidérurgie
(en Mt/an)
Année
Production
de fonte
Production
de minerais
réduits
1974
503
2
1978
497
4
1980
508
7
277
1988
516
14
368
1990
528
17
382
1999
541
39
360
Consommation
de ferrailles
286
3. Tendances actuelles
Rappelons la stagnation mondiale de la production de fonte (voir
le tableau 1 avec sa croissance dans certaines régions (Asie, notamment) et une décroissance dans les « vieux pays industriels », tandis
que l'on assiste à la croissance de la réduction directe (c'est-à-dire à
l'état solide) dans certaines régions du monde, notamment dans
ceux qui sont riches en gaz naturel. Ce qui conduit aux commentaires suivants.
ÉLABORATION DU MÉTAL PRIMAIRE
■ La production de fonte évoluera peu, bien qu'il y ait des besoins
croissants :
— d'une part, sur le plan géographique, pour les pays en
développement ;
— d'autre part, sur le plan métallurgique, par les besoins en
« substituts des ferrailles » des fours électriques ; on a, là, une
concurrence entre la fonte et les minerais de fer réduits (DRI/HBI).
En ce qui concerne les efforts pour développer de nouvelles
méthodes de production de fonte (voir l'article [M 7 550]), il semble
qu'il y ait un certain découragement et, donc, un développement
moins rapide que ce qui avait été espéré il y a quelques années ;
même le procédé COREX (voir l'article [M 7 555]), qui est actuellement le seul qui ait été utilisé sur une échelle industrielle, ne se
développe que lentement.
Autrement dit, le haut-fourneau a encore de beaux jours devant
lui...
■ Pour ce qui est de la réduction directe (voir l'article [M 7 580]), il
est probable que son développement va continuer mais, jusqu'à un
éventuel développement de la réduction directe au charbon, la
croissance sera probablement limitée aux pays riches en hydrocarbures, c'est-à-dire à gaz naturel bon marché.
Finalement, ce sont, probablement les développements relatifs
des deux types d'aciéries, à l'oxygène ou électriques, qui vont
« tirer » l'évolution des métaux primaires en sidérurgie ; ces développements seront certainement influencés, d’une part, par les
aspects relatifs aux coûts et à la qualité des produits sidérurgiques
et, d’autre part, par des considérations liées aux consommations
d'énergie (voir l'article [M 7 140]) et à la protection de l'environnement (voir les articles [M 7 150] et [M 7 151]).
Références bibliographiques
[1]
Steel Statistical Yearbook. L'IISI à Bruxelles
rassemble les meilleures données statistiques mondiales et les publie annuellement.
La dernière édition est de 1999.
[2]
Iron and Steel Scrap. Les Nations unies, à
New York et Genève, mettent à jour, tous
les deux ans les données concernant les
ferrailles. La dernière édition est ECE/TRADE/
238 de 1999.
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ÉLABORATION DU MÉTAL PRIMAIRE _______________________________________________________________________________________________________
Liste des mots clés
Usine intégrée§ 1
Haut-fourneau
Réduction directe
Métal primaire
Minerai de fer§ 1
Ferraille§ 1
Mini-usine§ 1
Fonte
Minerai réduit
COREX§ 3
Situation de l’article
N˚ de traité : 555
N˚ de rubrique : 620
N˚ de sous-rubrique :
N˚ de volume : ME 1
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