La chimie descriptive : Exemples

hématite rouge

magnétite noire (Suède)

limonite (minette de lorraine)

goethite

siderose

pyrite

oxydes de fer hydratés ou non, ferrailles

coke métallurgique (grande résistance à l'écrasement, blocs de 10 à 15cm)

Fondants pour éliminer la gangue du minerai par formation du laitier qui se sépare de la fonte par différence de densité :

• Si la gangue est acide ($\text{Si}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{ ou A}{{\text{l}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}$ ), on ajoute $\text{CaC}{{\text{O}}_{\text{3}}}$ sous forme de castine.

• Si la gangue est basique (calcaire) on ajoute de l'argile ($\text{Si}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+ A}{{\text{l}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\to $ formation de silicate de calcium ($\text{CaSi}{{\text{O}}_{\text{3}}}$ , ou d'oxydes mixtes comme $\text{CaA}{{\text{l}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{4}}}$ ).

Air chaud introduit à la base du haut-fourneau (vers 800°C); cet air est suroxygéné et souvent on ajoute du fuel qui par crackage thermique fournit ${{\text{H}}_{\text{2}}}$ (autre réducteur possible pour $\text{F}{{\text{e}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}$.

à 1500-1600°C (alliage fer-carbone avec 2.0<%C<6.7 essentiellement sous forme de cémentite )

au-dessus de la fonte : silicate double de Calcium et Aluminium + oxyde de fer et MgO

à la sortie du "gueulard" ($\text{T}\approx \text{300 }\!\!{}^\circ\!\!\text{ C}$ ), essentiellement $\text{CO+C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+}{{\text{N}}_{\text{2}}}\text{+}{{\text{H}}_{\text{2}}}$ . Ces gaz sont dépoussiérés (suppression des oxydes et du carbone) puis envoyés vers les cowpers (tours de 35 à 45m de haut, 8 à 10m de diamètre remplies de briques réfractaires qui récupèrent la chaleur produite par la combustion du CO avec l'oxygène).

Ensuite on envoie de l'air froid sur les briques chaudes pour alimenter le haut-fourneau.

Production du

CO

$C+{{O}_{2}}\,_{\to }^{\leftarrow }\,C{{O}_{2}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H=-94\,kcal/mol$

exothermique {1}

$C+C{{O}_{2}}\,_{\to }^{\leftarrow }\,CO\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H=+41\,\,kcal/mol$

endothermique {2}

A haute température (T>700°C), l'équilibre {2} est déplacé vers la droite.

Réduction des

oxydes de fer

150°C     déshydratation

500°C    $2F{{e}_{2}}{{O}_{3}}+CO\,_{\to }^{\leftarrow }\,2F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+C{{O}_{2}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H>0$

{4}

600-900°C    $F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+CO\,_{\to }^{\leftarrow }\,3FeO+C{{O}_{2}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H<0$

              $FeO+CO\,_{\to }^{\leftarrow }\,Fe+C{{O}_{2}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\Delta H>0$

{5}

{6}

Production

4 M t/an

Minerai

2 à 3 tonnes

Coke

400kg

Laitier

300-500 kg

Gaz

400 m3

résistant à la corrosion

outillage, coupe rapide

résistant au choc, à l'abrasion