Minerai de fer : Le parcours des matières premières de l'acier

I. Matières premières

L'origine de l'acier est le minerai de fer, qui est la forme naturelle du fer (Fe). Le fer pur n'existe pas dans la nature. Le minerai de fer se divise principalement en trois types : la magnétite, l'hématite et la limonite, qui sont tous des oxydes de fer, différant par leurs méthodes d'oxydation. Plus le minerai de fer est riche en fer, plus il est intéressant.

En théorie, la teneur en fer la plus élevée dans le minerai de fer se situe autour de 72%, et le minerai de fer dont la teneur en fer est supérieure à 60% est appelé minerai de fer riche. Le minerai de fer est d'abord réduit en fer (fonte brute) dans un four, puis envoyé dans un four d'aciérie pour y être transformé. décarburation et affiné pour en faire de l'acier.

La ferraille peut également être fondue et régénérée dans un four d'aciérie. En règle générale, l'acier est transformé en produits aux propriétés et aux formes diverses en fonction de son utilisation, ce que l'on appelle les produits sidérurgiques.

En règle générale, les produits sidérurgiques sont fabriqués en réduisant le minerai de fer, en le fondant en fonte brute (fusion), en affinant la fonte brute en acier (sidérurgie), puis en laminant et en transformant l'acier en divers produits sidérurgiques. D'une manière générale, les produits sidérurgiques comprennent la fonte, l'acier moulé, les produits en acier forgé et les produits transformés à partir de l'acier.

Avant d'aborder les matières premières de l'acier, il convient de clarifier la question suivante : qu'est-ce que l'acier ? différence entre l'acier et le fer? Ont-ils des composants différents ? Dans la vie de tous les jours, nous faisons toujours référence à l'acier et au fer ensemble comme "l'acier et le fer", ce qui indique que l'acier et le fer devraient être le même type de matériau.

En fait, d'un point de vue scientifique, l'acier et le fer sont légèrement différents. Leur principal composant est l'élément fer, mais ils contiennent des quantités différentes de carbone.

Nous l'appelons généralement "fonte" lorsque le teneur en carbone est supérieure à 2%, et "acier" lorsqu'elle est inférieure à cette valeur. Par conséquent, dans le processus de fusion de l'acier et du fer, le minerai contenant du fer est d'abord fondu en fonte brute dans un haut fourneau, puis la fonte brute fondue est affinée en acier dans un four d'aciérie.

Les matières premières nécessaires à la production de l'acier peuvent être divisées en quatre catégories : la première catégorie concerne les divers minerais contenant du fer ; la deuxième catégorie concerne le charbon et le coke ; la troisième catégorie concerne les fondants utilisés dans le processus de fusion pour produire des scories, comme le calcaire ; la dernière catégorie concerne divers matériaux auxiliaires, comme la ferraille d'acier, l'oxygène, etc.

II. Types et répartition du minerai de fer

Théoriquement, tout minerai contenant des éléments ou des composés de fer peut être appelé minerai de fer. Cependant, en termes industriels ou commerciaux, un minerai de fer doit non seulement contenir du fer, mais aussi avoir une valeur utilitaire.

Cependant, en raison de la nature complexe de la détermination de la valeur d'un minerai, il est difficile d'établir une norme définitive pour le minerai de fer dans l'industrie. Par exemple, le minerai de fer produit en Europe est de mauvaise qualité et a une faible teneur en fer. Ils l'appellent minerai de fer simplement parce qu'ils ne peuvent pas trouver de meilleur minerai.

En revanche, l'Australie dispose d'abondantes réserves de minerai de haute qualité et à forte teneur en fer, de sorte que le type de minerai utilisé en Europe est considéré comme sans valeur en Australie. Ainsi, ce que l'Europe utilise comme minerai de fer n'est pas considéré comme tel par l'industrie sidérurgique américaine.

En outre, des minerais auparavant considérés comme sans valeur en raison de leur faible teneur en fer sont aujourd'hui des minerais de fer précieux grâce aux progrès de la technologie industrielle et à la mise au point de méthodes peu coûteuses permettant d'enrichir la teneur en fer de ces minerais.

Nous pouvons donc conclure que la norme industrielle pour le minerai de fer varie en fonction de l'offre et de la demande régionales, de l'évolution des niveaux de technologie industrielle et des conditions de transport. Selon les normes actuelles, les minerais ayant une teneur moyenne en fer de 25% ou plus sont considérés comme du minerai de fer de valeur.

Le fer existe dans la nature principalement sous forme de composés, notamment sous la forme d'oxydes de fer, qui sont particulièrement abondants. Voici quelques exemples importants types de fer (les trois premiers sont les principaux types) :

(1) La magnétite est un minerai d'oxyde de fer dont la composition primaire est Fe3O4, un composé de Fe2O3 et de FeO. Elle est gris noirâtre, a une densité d'environ 5,15 et contient 72,4% Fe et 27,6% O. Elle est magnétique et peut être facilement traitée par séparation magnétique au cours de l'enrichissement. Cependant, en raison de sa structure dense, il est peu réductible. Après une altération prolongée, elle se transforme en hématite.

(2) L'hématite est également un minerai d'oxyde de fer, principalement composé de Fe2O3. Elle est rouge foncé, a une densité d'environ 5,26 et contient 70% Fe et 30% O. Il s'agit du minerai de fer le plus important. En fonction de sa structure, il peut être divisé en plusieurs types, dont l'hématite rouge, l'hématite spéculaire, l'hématite micacée et l'ocre rouge.

(3) La limonite est un minerai contenant de l'oxyde de fer hydraté. Il s'agit d'un terme générique pour deux minerais de structure différente : la goethite (HFeO2) et la lépidocrocite (FeO(OH)). Certains écrivent sa formule chimique principale comme m Fe2O3nH2O. Elle apparaît jaune terre ou brune, contenant environ 62% Fe, 27% O, et 11% H2O, avec un poids spécifique d'environ 3,6-4,0. Il coexiste souvent avec d'autres minerais de fer.

(4) La sidérite, un minerai contenant du carbonate de fer, est principalement constituée de FeCO3 et présente une couleur gris-bleu avec une densité d'environ 3,8. Ce minerai contient souvent une quantité considérable de sels de calcium et de magnésium. En raison de la forte absorption thermique des ions carbonate à des températures de l'ordre de 800 à 900°C, qui libère du dioxyde de carbone, ce type de minerai est généralement grillé avant d'être introduit dans un haut fourneau.

(5) Le fer silicaté, minerai de sel complexe, n'a pas de formule définie et sa composition est très variable. Il a généralement une couleur vert foncé, une densité d'environ 3,8 et une très faible teneur en fer, ce qui en fait un minerai de fer assez pauvre.

(6) Le minerai de fer sulfuré contient du FeS2, le Fe ne représentant que 46,6% et le S 53,4%. Il a une couleur gris-jaune et une densité d'environ 4,95 à 5,10. En raison de la présence de nombreux autres métaux précieux, tels que le cuivre, le nickel, le zinc, l'or et l'argent, ce minerai est souvent utilisé comme matière première dans d'autres industries de fusion des métaux.

De plus, comme il contient une grande quantité de soufre, il est souvent utilisé pour produire du soufre, faisant du fer un sous-produit, ce qui signifie en fait qu'il ne peut plus être classé comme minerai de fer.

Le fer est largement répandu à la surface de la Terre et est extrêmement abondant ; presque toutes les roches et les restes d'animaux et de plantes contiennent du fer. Selon les estimations géologiques, environ 4 à 5% de la croûte terrestre sont composés de fer.

Bien que seule une très petite partie de ces substances contenant du fer constitue du minerai de fer de valeur, l'offre est extrêmement abondante. Il n'existe actuellement aucun chiffre définitif permettant d'estimer les réserves de minerai de fer de la planète.

Les principaux pays producteurs de minerai de fer qui ont été identifiés sont les États-Unis, le Canada, le Brésil, l'Australie, l'Afrique du Sud, l'Inde, la France, le Royaume-Uni, la Suède, l'Espagne, l'Union soviétique, la Chine et le Venezuela.