FER Minerais de fer
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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Écrit par
- Louis BUBENICEK : chef du département Études à la direction des mines de la Société nationale Elf Aquitaine-Production (S.N.E.A.-P.)
- Éric HESS : responsable de département fonte à Arcelor, Maizières-Lès-Metz
- Richard PAZDEJ : ingénieur géologue, chef du service matières premières à l'Institut de recherche de la sidérurgie
Classification
Pour citer cet article
Louis BUBENICEK, Éric HESS et Richard PAZDEJ. FER - Minerais de fer [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Pyrite
Fabreminerals.com
Magnétite
R. Appiani/ De Agostini/ Getty Images
Sidérite ou sidérose
C. Bevilacqua/ De Agostini/ Getty Images
Autres références
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APPARITION DE L'INDUSTRIE DU FER
- Écrit par Nicole CHÉZEAU
- 183 mots
Les premières traces de l'industrie du fer sont attestées vers 1700 à 1500 avant J.-C. dans le sud du Caucase. À cette époque, les forgerons chalybes faisaient chauffer un mélange de minerai de fer et de charbon de bois dans un simple trou. Chez les Hittites, ce procédé primitif évolue vers le...
-
FER, FONTE ET ACIER - (repères chronologiques)
- Écrit par Olivier LAVOISY
- 582 mots
— 1700-— 1500 Début de l'industrie du fer avec les premières traces, au Sud du Caucase, de foyers permettant la réduction (élimination d'oxygène) de minerais de fer au charbon de bois.
Vers — 1250 Une lettre du roi hittite Hattusil III mentionne une épée en fer.
— 1100-— 800...
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ACIER - Technologie
- Écrit par Louis COLOMBIER, Gérard FESSIER, Guy HENRY, Joëlle PONTET
- 14 176 mots
- 10 médias
Rappelons que le fer existe sous deux variétés allotropiques différentes, c'est-à-dire avec deux formes cristallines. -
AIMANTS
- Écrit par Roger FONTAINE
- 6 273 mots
- 13 médias
-
ALLIAGES
- Écrit par Jean-Claude GACHON
- 7 362 mots
- 5 médias
...mis en œuvre pour des usages tels que les pièces soumises aux plus gros efforts dans les trains d'atterrissage des avions (cf. acier – Technologie). L'acier le plus simple est un alliage de fer et de carbone, renfermant moins de 2 p. 100 en poids de carbone (9 atomes pour 100). Il faut rappeler que... -
APPARITION DES HAUTS-FOURNEAUX
- Écrit par Olivier LAVOISY
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En Occident, les premiers hauts-fourneaux apparaissent vraisemblablement dans la région de Liège durant la seconde moitié du xive siècle. Le principe est d'augmenter la taille des foyers pour accroître la production de fer. Cependant la réduction (élimination de l'oxygène) de minerais de fer...
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Voir aussi
- MATIÈRES PREMIÈRES
- PLACER, métallogénie
- GISEMENTS MÉTALLIFÈRES
- SIDÉRITE ou SIDÉROSE ou FER SPATHIQUE, minéralogie
- SPHÉROSIDÉRITE
- EXTRACTION, métallurgie
- PURIFICATION, physico-chimie
- FER MINERAIS DE
- FONTE
- OOLITHIQUES MINERAIS
- SKARNS
- SIDÉROLITHIQUE
- QUARTZITES
- FERRALLITISATION ou LATÉRITISATION
- LAITIER, métallurgie
