FERMinerais de fer

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Métallurgie

Pour extraire le fer métallique des minerais où il se trouve principalement à l'état d'oxyde ferrique Fe2O3, il faut séparer le fer de l'oxygène. Cette dissociation est réalisée à température élevée par un traitement de réduction par le carbone. Le métal se sature alors en carbone, son point de fusion est abaissé, et on le recueille à l'état liquide : c'est la fonte. Cette dernière est soumise à l'opération d'affinage pour éliminer le plus possible de carbone ainsi que les autres impuretés contenues dans le minerai (essentiellement silicium, manganèse, soufre et phosphore). La plupart de ces éléments disparaissent par oxydation. Celle-ci est réalisée à haute température en phase liquide, soit par soufflage dans des convertisseurs, soit par contact avec de l'oxyde de fer sur une sole chauffée dans des fours. Le produit final, acier ou fer doux, est coulé dans des moules sous forme de lingots ou de billettes, ou de manière continue.

Pour obtenir du fer de haute pureté, on peut soit purifier un sel de fer et en extraire ensuite le fer métallique par une opération de réduction chimique ou électrolytique, soit purifier directement un échantillon de fer métallique. Dans chaque cas, plusieurs méthodes de purification peuvent être utilisées, mais aucune ne permet à elle seule d'obtenir un fer très pur. Chaque procédé élimine plus spécifiquement certaines impuretés et les meilleurs résultats sont obtenus en combinant judicieusement plusieurs purifications.

Par exemple, on effectue successivement une purification de la solution de chlorure ferreux sur résine échangeuse d'ions, puis une électrolyse qui fournit un métal qu'on traite par zone fondue.

La mise au point d'un processus de purification exige un contrôle analytique des principales étapes de sa purification et du produit final obtenu.

Ce contrôle peut se faire par spectrographie (manque de sensibilité et de précision), spectrophotométrie de flamme (très sensible pour le dosage des alcalins et alcalinoterreux), conductimétrie (dosage des halogènes), colorimétrie, analyse après irradiation de l'échantillon dans un flux de neutrons, spectrographie de masse. Les teneurs en éléments non métalliques sont déterminées par des méthodes particulières : l'oxygène par fusion réductrice du métal dans le vide ; l'azote par frottement interne et par fusion sous vide ; le carbone par frottement interne (seul le carbone en solution interstitielle est décelé par cette méthode), par combustion de l'échantillon et microdosage du CO2 formé, par dosage chimique du radio-azote formé au cours de l'irradiation de l'échantillon aux deutons suivant la réaction 126C (d, n) 137N, ou par combustion de l'échantillon et dosage du dioxyde de carbone formé par chromatographie en phase gazeuse.

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Minerai de fer : pays producteurs

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Écrit par :

  • : chef du département Études à la direction des mines de la Société nationale Elf Aquitaine-Production (S.N.E.A.-P.)
  • : responsable de département fonte à Arcelor, Maizières-Lès-Metz
  • : ingénieur géologue, chef du service matières premières à l'Institut de recherche de la sidérurgie

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Pour citer l’article

Louis BUBENICEK, Éric HESS, Richard PAZDEJ, « FER - Minerais de fer », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/fer-minerais-de-fer/