Rapport final sur l`efficacité énergétique et l`économie d`énergie

Rapport final sur l’efficacité énergétique et l’économie
d’énergie découlant du recyclage
S. Bell, B. Davis, A. Javaid et E. Essadiqi
Rapport no 2005-43(CF)
Mars 2006
Recyclage amélioré – Programme des minéraux et des métaux du Plan d’action 2000 sur le
changement climatique — Dans le cadre du Plan d’action 2000 du gouvernement du Canada
sur le changement climatique, le Programme des minéraux et des métaux, qui est administré par
le secteur des minéraux et des métaux de Ressources naturelles Canada, vise à réduire les
émissions canadiennes de gaz à effet de serre (GES) dans ce secteur. En contribuant
financièrement la même valeur que les fonds fournis par d’autres partenaires, le Programme
soutient des activités qui améliorent les pratiques de recyclage et réduisent les émissions de
GES.
Avertissement :
Ressources naturelles Canada ne fait aucune représentation et ne
donne aucune garantie quant au contenu du présent rapport, expresse
ou tacite, découlant de la loi ou d’autres sources, en ce qui concerne
entre autres les garanties tacites ou les conditions de commercialité
ou leur pertinence aux fins d’un usage particulier.
i
RAPPORT FINAL SUR L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET L’ÉCONOMIE D’ÉNERGIE
DÉCOULANT DU RECYCLAGE
par
S. Bell*, B. Davis*, A. Javaid** et E. Essadiqi**
RÉSUMÉ
Depuis la Deuxième Guerre mondiale, l’industrie nord-américaine de l’acier a diminué ses
besoins en matières brutes et en énergie. En 1970, quelque 145 tonnes de matières brutes étaient
nécessaires pour fabriquer 100 tonnes de produits d’acier dans une aciérie intégrée. En 2000, il
n’en fallait plus que 115 tonnes pour obtenir la même quantité d’acier. Pour ce qui est de la
consommation d’énergie, l’industrie nord-américaine de l’acier a réduit ses besoins de plus de
60 % depuis 1950. La plus grande partie de l’économie d’énergie a été réalisée grâce au
perfectionnement de la technologie du four à arc électrique (FAÉ). Le FAÉ consomme près de
15 000 millions de joules (MJ) de moins que l’aciérie intégrée pour produire une tonne d’acier
liquide. La plus grande partie de l’économie d’énergie découle directement de l’emploi de
matières recyclables à 100 % comme source initiale de fer, plutôt que de minerai de fer. En 2003,
l’industrie nord-américaine a consommé environ 59 millions de tonnes de ferrailles, dont 75 %
dans des installations dotées de FAÉ.
La technologie du four à arc électrique n’a pas toujours été efficace en matière de consommation
d’énergie. En effet dans les années 1970, elle nécessitait près du double de la limite
thermodynamique. De plus, les temps de coulée à coulée étaient bien supérieurs à trois heures, ce
qui rendait le procédé inefficace et coûteux. Au cours des deux dernières décennies, des
perfectionnements technologiques ont permis de réduire considérablement les besoins
énergétiques et les temps de charge. Parmi ces perfectionnements figure l’emploi d’un laitier
moussant, d’un noyau liquide et de brûleurs à oxygène, sur la paroi latérale ou au sommet du
four. L’énergie chimique, liée à la formation d’oxyde de carbone et de dioxyde de carbone, était
aussi couramment utilisée pour maintenir la température du bain. La plus grande partie de la
réduction de la consommation d’énergie était toutefois attribuable directement des dispositifs
électriques des fours plus efficaces et offrant un meilleur contrôle de la consommation d’énergie.
On considère comme une solution d’avenir l’emploi combiné de systèmes de postcombustion et
de réchauffage des ferrailles afin de réduire davantage les besoins énergétiques des FAÉ, mais
*
Kingston Process Metallurgy Inc., Kingston, Ontario, Canada.
Le Laboratoire de la technologie des matériaux de CANMET (LTM-CANMET), Ottawa, Ontario, Canada.
**
__________________________________________________________________
des recherches poussées seront nécessaires afin d’établir l’efficacité des deux procédés avant leur
mise en œuvre dans l’industrie. La prochaine décennie devrait donner le jour à des
perfectionnements dans la technologie des hauts-fourneaux et ceux-ci seront probablement axés
sur le recyclage ou la remise en circulation des gaz dans le but de réduire les besoins en énergie.
Par ailleurs, d’autres procédés de réduction directe (aussi appelée préréduction), à l’état solide ou
liquide, présentent un avenir prometteur dans le secteur de la fabrication du fer. Au cours de la
dernière décennie, plusieurs techniques de réduction directe ont vu le jour aussi bien dans des
installations pilotes qu’à l’échelle industrielle. Aux États-Unis, par exemple, la procédé de
réduction directe est passé de 0,45 million de tonnes en 1996 à près de 6 millions de tonnes en
2000. On s’attend à ce que cette tendance se poursuive pendant les dix prochaines années. En
moyenne, les procédés de réduction directe consomment 33 % moins d’énergie que les
hauts-fourneaux typiques.
L’absence de problèmes environnementaux critiques généralement liés aux opérations de soutien
d’une aciérie intégrée a aussi influé sur la croissance de la production par FAÉ. Par exemple, les
cokeries et les usines de frittage constituent deux des principaux producteurs de polluants
atmosphériques tels que le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre. De plus, par rapport aux
aciéries intégrées, les FAÉ génèrent environ 265 kg de moins de déchets solides pour produire
une tonne d’acier.
iii
TABLES DES MATIÈRES
Page
RÉSUMÉ
I
INTRODUCTION
1
ACIER
Technologies de recyclage de la ferraille
1
1
EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET ÉCONOMIE D’ÉNERGIE
Sidérurgie intégrée
Fusion directe et réduction directe
Four à arc électrique
2
2
3
5
ÉMISSIONS DE GAZ À EFFET DE SERRE (GES)
9
AUTRES RÉSIDUS D’ACIÉRIES
10
CONCLUSION
10
OUVRAGES DE RÉFÉRENCE
11
ANNEXE A – PROCÉDÉS PERFECTIONNÉS DE RÉDUCTION DIRECTE EN 1999 20
ANNEXEX B – PROCÉDÉS DE FUSION DIRECTE POUR LA FABRICATION DE FER
FONDU EN 1999
21
__________________________________________________________________
INTRODUCTION
Presque toutes les sources documentaires portant sur les aspects du recyclage de l’acier, de
l’aluminium ou du magnésium contiennent des statistiques sur la quantité de matières brutes et
d’énergie économisée par l’emploi de matières recyclées par rapport à la production de ces
métaux à partir de matières premières. Par exemple, la production d’une tonne métrique (t)
d’acier à partir de ferrailles permet d’économiser environ 1 030 kg de minerai de fer, 580 de
charbon et 50 kg de calcaire1. De plus, ce procédé permet de conserver près de 11 millions de
BTU (MBTU) d’énergie, ce qui représente l’énergie consommée chaque année par environ 20 %
des maisons (18 millions) aux États-Unis2. Pour produire un kilogramme de magnésium à partir
de métal recyclé raffiné, il faut 90 % moins d’énergie que pour le produire à partir de matières
premières. On peut aussi réduire directement de plus de 90 % la quantité d’énergie nécessaire à
produire de l’aluminium en ayant recours à de la ferraille d’aluminium recyclé plutôt qu’à du
minerai de bauxite.
Parmi les trois industries susmentionnées, l’infrastructure de recyclage de l’acier est la plus
évoluée en Amérique du Nord et elle regroupe 1 800 entreprises de transformation de la ferraille
et 12 000 ferrailleurs3. Certaines sources ont mentionné que le recyclage de l’acier se fait depuis
plus de 150 ans. En 2003, l’industrie de l’acier aux États-Unis a, à elle seule, recyclé plus de
69 millions de tonnes (Mt) de métal2. Au cours des dix prochaines années on s’attend à ce que ce
chiffre augmente compte tenu du fait que les déterminants technologiques poussent l’intégration
accrue de matières secondaires dans la production de métal primaire. La réduction de la
consommation d’énergie et l’environnement sont deux déterminants technologiques importants
du XXIe siècle en raison des différents règlements nationaux et internationaux.
Le présent rapport présente des statistiques passées, présentes et à jour au sujet de l’énergie
consommée par les divers moyens de production de l’acier, et donne un aperçu général des
progrès technologiques ayant permis de réduire la consommation d’énergie. Le rapport traite
également des secteurs de chaque procédé nécessitant des améliorations sur le plan de l’efficacité
énergétique. Finalement, le rapport inclut les émissions de gaz à effet de serre (GES) et d’autres
déchets en vue d’illustrer d’autres avantages du recyclage pour l’environnement.
On ne disposait malheureusement pas de documents sur l’efficacité énergétique et la réduction de
la consommation d’énergie dans les industries de l’aluminium et du magnésium. Par conséquent,
le rapport n’en traite pas.
ACIER
Technologies de recyclage de la ferraille
En 2002, environ 81 % de toute la ferraille aux États-Unis était refondue dans des aciéries. Cette
opération avait lieu à près de 75 % dans des fours à arc électrique (FAÉ), à 23 % dans des
convertisseurs à oxygène, et à 2 % dans des hauts-fourneaux. Les aciéries fabriquent de la fonte
brute et de l’acier en lingots. Des ferrailles sont employées dans les hauts-fourneaux pour
__________________________________________________________________
améliorer la productivité, mais seulement dans certains cas en raison de son effet inverse sur le
coût du métal chaud. Aux fins du reste du rapport, nous parlerons d’aciérie intégrée pour
désigner les opérations mixtes en haut-fourneau et par convertisseur à oxygène.
Les fonderies (acier et fer) sont les deuxièmes plus importants consommateurs de ferraille (16 %)
aux États-Unis. Les fonderies emploient des FAÉ ou des cubilots pour fondre l’acier secondaire,
le dernier procédé traitant un peu plus de ferraille que le premier. Les fabricants de moulages
d’acier sont les plus petits utilisateurs de ferraille (seulement 3 %) aux États-Unis. Presque toute
la ferraille est fondue dans des FAÉ.
Presque toutes les valeurs susmentionnées ont été calculées directement du tableau 1 qui montre
la consommation de ferraille (fer et acier) en 2002, en fonction du type de four.
La figure 1 montre les différentes possibilités de recyclage de la ferraille aux États-Unis.
EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET ÉCONOMIE D’ÉNERGIE
Pendant la dernière moitié du siècle dernier, l’industrie nord-américaine de l’acier a diminué sa
consommation d’énergie de plus de 60 %. La plus grande partie de la réduction de la
consommation a eu lieu avant 1990, mais dans les années 1990, la consommation d’énergie a
chuté de 9 %, puis encore de 6 % au cours des cinq premières années du nouveau millénaire. La
baisse de consommation d’énergie est très bien documentée aux États-Unis et est représentée
dans le graphique de la figure 2. La plus grande partie de la réduction de la consommation
d’énergie a été attribuable à divers perfectionnements technologiques et à des mesures de
conservation de l’énergie.
Sidérurgie intégrée
Le tableau 2 donne une vue d’ensemble de la quantité d’énergie nécessaire pour produire une
tonne d’acier liquide à partir d’un procédé intégré. La production de fer est sans contredit le
principal consommateur d’énergie dans ce type d’opération, ses besoins représentant les trois
quarts de l’énergie totale consommée.
Aux États-Unis, on emploie actuellement deux techniques pour produire le fer : le haut-fourneau
et la réduction directe. La technique par haut-fourneau est de loin la plus utilisée et a permis de
produire près de 48 Mt de fer en 1998, comparativement à 1,5 Mt dans le cas des installations à
réduction directe6. Une troisième technique, la fusion directe, a vu le jour au cours de la dernière
décennie, mais on ne sait pas s’il existe actuellement des installations commerciales l’utilisant.
Fruehan6 a prédit qu’au cours de la prochaine décennie, la production de fer par des
hauts-fourneaux diminuera lentement, alors que les procédés de réduction et de fusion directe
progresseront probablement pour compenser l’écart.
La consommation d’énergie et la pollution environnementale sont les principaux facteurs
motivant la diminution de la production en haut-fourneau. Qu’ils soient vieux ou à la fine pointe
de la technologie, les hauts-fourneaux sont de gros consommateurs de coke et, du même fait,
d’énormes émetteurs de CO2, un gaz à effet de serre bien connu. Comme le montre le tableau 3,
les hauts-fourneaux de modèles plus anciens consomment 130 kg de coke de plus que les
modèles plus récents pour produire une tonne de fer liquide6. Cependant, les fourneaux
technologiquement avancés compensent en utilisant du charbon injecté, à un taux correspondant
presque au double, pour compenser la perte d’énergie découlant de l’emploi réduit du coke.
Fruehan6 a estimé que le taux coke/charbon devrait diminuer au cours des dix prochaines années
et sera probablement négligeable dans les nouveaux hauts-fourneaux.
Des progrès technologiques dans la production réalisée en haut-fourneau sont prévus dans un
avenir plus ou moins rapproché et seront probablement axés sur la protection de l’environnement
et la réduction de la consommation d’énergie. Des perfectionnements dans le procédé de remise
en circulation des gaz devraient permettre de réduire la consommation d’énergie et les émissions
de GES. Des études6 ont indiqué que le recyclage des gaz pourrait réduire la consommation totale
de combustible (coke et charbon) de près de 50 kg/t. En outre, on prévoit que des turbines à
contre-pression produiront de 15 à 40 kWh d’électricité par tonne de métal chargée6, permettant
ainsi de réduire la consommation d’énergie de 60 à 70 MJ/t. Toutefois, avant que ces concepts ne
soient réalisés à l’échelle industrielle, il est nécessaire, au cours des dix prochaines années, de
relever certains défis techniques. De tels défis comprennent des méthodes pour améliorer la
combustion du charbon (peut être par des brûleurs oxygène-charbon) et augmenter la force des
agglomérations de coke compte tenu qu’une plus petite quantité de coke est utilisée.
La deuxième partie de la sidérurgie intégrée comprend le procédé proprement dit de fabrication
de l’acier, qui fait appel à divers convertisseurs à oxygène pour réduire de manière significative
la teneur en carbone du métal. Le convertisseur à oxygène le plus courant est le convertisseur
basique qui, selon le tableau 2, n’est pas très énergivore en raison des réactions exothermes
intenses qui se produisent dans le convertisseur lors de l’injection d’oxygène. Les réactions
chimiques produites par le soufflage d’oxygène seront traitées plus en détail dans la partie du
rapport portant sur le four à arc électrique. Des initiatives ont toutefois été envisagées pour
rendre les convertisseurs à oxygène plus éconergétiques et tiennent compte surtout de
l’utilisation de combustibles fossiles et de la postcombustion des effluents gazeux pour l’atteinte
de ces objectifs. Des analystes ont indiqué que la reprise du CO des gaz d’échappement des
convertisseurs et leur transformation par combustion en CO2 pourraient faire économiser aux
fabricants de 500 à 1 000 MJ par tonne d’acier produit6. Le four à optimisation énergétique
(EOF) est un exemple de convertisseur à oxygène proposé qui fait appel à la postcombustion
pour réduire la consommation d’énergie. De nombreux auteurs ne croient pas toutefois que les
systèmes de postcombustion seront avantageux pour l’industrie sidérurgique en raison de
l’investissement en capital nécessaire à l’installation de tels systèmes.
Fusion directe et réduction directe
Les opérations de fusion directe et de réduction directe n’ont pas fait l’objet de rapports
antérieurs sur les projets de recyclage car elles n’utilisent pas de ferraille comme matière
première. Toutefois, il ne faut pas négliger ces deux procédés émergents de fabrication du fer qui
représentent des technologies importantes à venir dans ce domaine.
La réduction directe est un procédé à l’état solide servant à transformer en fer diverses formes
d’oxyde de fer. Le fer produit est plus couramment appelé fer de réduction directe. Au cours de
__________________________________________________________________
la dernière décennie, différents procédés de réduction directe on vu le jour, tant à l’échelle pilote
qu’à l’échelle industrielle. L’annexe A présente un résumé de ces procédés et leur rang dans
l’industrie de la fabrication du fer en 1999.
Aux États-Unis, la production par réduction directe est passée de 0,45 Mt en 1996 à 2,72 Mt en
19996. Le Mexique et Trinidad sont d’autres endroits très en vue pour la production par réduction
directe et l’exploitation accrue du procédé.
Des statistiques sur la consommation d’énergie des technologies de réduction directe ne sont pas
faciles à obtenir dans les publications, mais Fruehan6 a estimé que la consommation d’énergie
pour la production d’une tonne métrique de fer de réduction directe était en moyenne de 12 000
MJ. Dans la plupart des procédés de réduction directe, le gaz naturel et l’électricité sont les deux
sources d’énergie. Le tableau 4 montre la répartition des besoins en énergie de certaines des
méthodes les plus courantes de réduction directe. Parmi les procédés mentionnés, le procédé
FIOR (réduction en lit fluidisé) semble le plus énergivore. En outre, dans le procédé FASTMET,
du charbon est employé en remplacement du gaz naturel et de l’électricité pour l’opération de
réduction. La principale différence entre les technologies de réduction directe et du haut-fourneau
est que dans la première, on utilise des sources d’énergie plus propres. La combustion du gaz
naturel est la seule source directe d’émission de GES. Sur le plan de la consommation d’énergie,
les deux concepts sont très similaires, le haut-fourneau nécessitant seulement 1 800 MJ de plus
pour la fabrication d’une tonne d’acier liquide.
Dans le procédé de fusion directe, le fer est produit à partir du minerai et fait appel au charbon.
Le principal avantage de ce procédé est d’éliminer le coke, ce qui réduit l’investissement en
capital nécessaire lié au coke et à l’agglomération. En plus, le procédé de fusion s’effectue
généralement à l’état fondu, ce qui augmente la cinétique de la réduction et améliore l’efficacité
de l’échange thermique. La fusion directe présente aussi d’autres avantages possibles,
notamment dans l’utilisation de fractions fines de minerai puisque la surface de contact est
optimisée et les temps de réaction sont réduits. L’annexe B présente tous les types de procédés de
fusion directe mis au point, ainsi que leur situation en 1999. Parmi les sept procédés mentionnés,
seul le procédé COREX a connu un succès commercial. Comme dans le cas des procédés en
haut-fourneau et de réduction directe, toutefois, la fusion directe s’effectue à l’état solide, ce qui
entraîne des coûts élevés en immobilisations et de faibles intensités de fusion.
Comme le procédé de fusion directe est relativement récent et n’a connu qu’un succès mitigé
dans l’industrie, il est difficile de trouver des statistiques sur la consommation d’énergie du
procédé dans la documentation. Toutefois, Fruehan6 a examiné étroitement chaque technique et a
évalué approximativement la quantité nécessaire de charbon et d’oxygène. Ces valeurs sont
indiquées au tableau 5. Il est à remarquer que les initiateurs de chaque procédé n’ont pas fourni
de données à ce sujet. En outre, on est incertain des raisons pour lesquelles aucune valeur
d’oxygène n’est présentée pour les procédés Hlsmelt et Tecnored.
En 1996, Szekely5 a aussi décrit brièvement certains nouveaux procédés de fabrication du fer à
partir de diverses sources documentaires et les résultats sont présentés au tableau 6. Dans cet
examen, l’auteur a inclus le rendement énergétique de chaque procédé ainsi que la
consommation de charbon correspondante, de sorte qu’il soit possible de déterminer l’efficacité
énergétique de chaque technique. À partir des données du tableau 6, il semble que le procédé
COREX soit le plus efficace, puisqu’il offre le meilleur rendement énergétique par quantité de
charbon utilisée. La technique Juniper semble la moins efficace. Il n’a cependant pas été possible
d’obtenir de documents à l’appui de chacune des techniques en raison de la liste peu élaborée de
publications à partir desquelles Szekely5 a rédigé son document. Pour effectuer une comparaison
adéquate, Szekely5 a inscrit au tableau 6 les valeurs d’énergie d’une opération typique en
haut-fourneau. Toutefois, on ne sait pas vraiment si le rendement énergétique à la colonne
haut-fourneau inclut la chaleur produite par le charbon seul ou s’il tient compte d’autres formes
d’énergie.
Four à arc électrique
Avant 1980, les temps de coulée à coulée réalisés avec le FAÉ étaient de plus de trois heures et
la consommation d’énergie dépassait largement les 600 kWh, soit près du double de l’énergie
thermodynamique nécessaire7. Au cours des vingt dernières années, plusieurs perfectionnements
technologiques importants dans la fabrication de l’acier par FAÉ ont permis de réduire
considérablement les besoins en électricité. Les paragraphes suivants décrivent brièvement les
principales techniques, tandis que le tableau 7 présente un sommaire complet de ces technologies
et des réductions de la consommation d’électricité correspondantes. Il est à remarquer que toutes
les valeurs de réduction de la consommation d’électricité mentionnées ci-dessous proviennent de
données compilées en 1994. Même si ces données sont vieilles de plus de 10 ans, elles donnent
tout de même un bon aperçu des économies en énergie réalisées dans la fabrication de l’acier par
FAÉ.
1. Technique du laitier moussant – L’électrode est placée dans un laitier moussant afin de
protéger les matériaux réfractaires des dommages et, avant tout, de réduire les pertes de
chaleur (par rayonnement) dans la région de l’arc jusqu’à la paroi du four. Cela est très
important car la fusion s’amorce lorsque la ferraille n’entoure plus l’arc. La mousse est
formée par l’injection d’oxygène au moyen de lances disposées à diverses positions et l’ajout
de charbon ou de carbone pour produire du CO.
2. Production à noyau liquide – À partir de chaque charge, une partie de l’acier fondu est laissée
au bas du four pour aider à accélérer la fusion de la charge suivante de ferrailles d’acier
solide. Cette technique est très utilisée dans le procédé CONSTEEL, dans lequel il y a une
alimenation continue en ferrailles dans le fond liquide du four.
3. Postcombustion – Du monoxyde de carbone formé pendant la décarburisation est
complètement oxydé dans le four par injection d’oxygène à partir d’au moins une lance et
depuis différentes positions (sommet, fond, etc.). La transformation chimique en dioxyde de
carbone produit une énorme quantité de chaleur qui peut maintenir la température du bain de
fusion ou aider à chauffer les matières chargées. La chaleur de combustion du CO pour sa
transformation en CO2 est trois fois supérieure à celle du carbone pour sa transformation en
CO. Dans le passé, les opérations normales en FAÉ faisaient en sorte d’oxyder complètement
le CO à la partie supérieure de la tour; on perdait ainsi toute l’énergie produite pendant la
réaction.
__________________________________________________________________
4. Brûleurs à oxygène (ou brûleurs oxyfuel) – Des brûleurs auxiliaires, montés soit dans la paroi
latérale et le sommet du four, soit dans la porte de laitier, ont été employés pour accroître les
vitesses de fusion par l’apport d’une plus grande quantité de chaleur et pour assurer une
répartition plus uniforme de la chaleur dans le four. La formation de « points froids » dans le
four est bien connue; ces points peuvent réduire l’efficacité énergétique et accroître les temps
de coulée à coulée.
5. Préchauffage des ferrailles – Les effluents gazeux « chauds » ont été employés dans certains
procédés (CONSTEEL et cuve de fusion Fuchs) pour chauffer les matières d’alimentation, ce
qui a réduit la quantité de chaleur nécessaire pour amener les matières en fusion une fois dans
le four. Les procédés de préchauffage ont été mis au point à partir de systèmes d’alimentation
continue ou à godets. La chaleur liée aux effluents gazeux représente environ 20 % des pertes
en énergie ou approximativement 130 kWh par tonne d’acier produite dans un FAÉ courant8.
6. Caractéristiques électriques des fours – Le perfectionnement des groupes d’alimentation
générant des tensions de service plus élevées a grandement amélioré le contrôle de l’énergie
et l’efficacité énergétique. De nombreuses exploitations à FAÉ ont installé ces nouveaux
dispositifs qui leur permettent de fonctionner au facteur de puissance théorique optimal et à
la puissance maximale du circuit. Des hausses de tension de 60 à 80 % ont été signalées8.
En 1994 aux États-Unis, la production d’une tonne d’acier nécessitait une consommation
moyenne d’électricité9 de 480 kWh. En comparant cette valeur aux données du tableau 7, on
constate que l’emploi de meilleurs systèmes de gestion, d’entretien et de commande (tableau 7,
points 1, 2, 12 et 13) ont permis de réduire de 26 % les besoins totaux d’un FAÉ en électricité ;
par conséquent, ces systèmes ont généralement été adoptés dans l’industrie sidérurgique7.
Des transformateurs et des groupes d’alimentation mieux adaptés (tableau 7, points 3 et 8) ont
aussi permis de réduire davantage la consommation d’électricité (de 22 %). Par contre, l’emploi
de fours à courant continu ne s’est pas généralisé en Amérique du Nord et certains analystes ont
laissé à penser que les économies d’énergie possibles liées à ce type de four étaient exagérées.
Des nouveaux modèles de fours dotés de trous de coulée allongés n’ont permis de réduire que de
3 % la consommation d’électricité, mais ont été mis en œuvre dans 50 % des mini-aciéries aux
États-Unis.7.
Depuis 1994, seules quelques petites aciéries ont installé des brûleurs au gaz pour la fusion
initiale et mis en œuvre des techniques de mélange de gaz par injection ou des techniques de
laitier moussant. En 1997, toutefois, les deux techniques sont devenues courantes dans ces
exploitations. Cela n’était pas étonnant compte tenu que ces technologies combinées pourraient
entraîner des économies de 16 % sur la consommation d’énergie sans dépenses importantes en
immobilisations. La réduction de la consommation d’énergie associée aux laitiers moussants
devrait aussi s’améliorer car les opérations à noyau liquide permettent maintenant au laitier
moussant de se former beaucoup plus tôt pendant le procédé. Auparavant, il fallait obtenir un
bain fluide avant que la mousse puisse se former.
De plus, vers 1999, l’intégration d’installations de préchauffage, qui à elles seules pourraient
réduire de 25 % la consommation d’énergie, a été acceptée par la plupart des exploitations par
FAÉ6. On ne dispose malheureusement pas de données plus récentes pour mieux quantifier le
degré d’acceptation de ces technologies dans l’industrie sidérurgique utilisant des FAÉ.
L’International Iron and Steel Institute (IISI) a cependant mené une étude entre 1990 et 1999 et
comparé des exploitations à FAÉ. Les résultats ont montré une diminution moyenne de la
consommation d’électricité de 13 %, soit 392 kWh par tonne d’acier produite10. Une autre étude
menée par l’U.S. Electric Power Research Institute (EPRI) en 1997 a indiqué qu’il fallait entre
360 et 400 kWh d’électricité pour produire une tonne d’acier, selon la puissance du four8. La
plupart de FAÉ utilisés aujourd’hui sont très puissants et nécessitent un courant d’au moins 500
kVA par tonne de ferrailles d’acier solide. Cependant, les futures petites aciéries auront tendance
à utiliser des fours hyper puissants nécessitant de 900 à 1 000 kVA par tonne de matière8.
Un besoin plus faible en énergie ou une efficacité énergétique accrue a entraîné un accroissement
direct de la productivité de 54 %, à 94 t/h, en 1990, du fait d’une diminution des temps de coulée
à coulée10. La plupart des pertes en énergie se produisent encore dans l’écoulement des gaz
évacués, dans le laitier et en raison de la circulation de l’eau de refroidissement dans les parois et
le sommet du four11.
Sur le plan général de l’énergie, un auteur7 a estimé que l’électricité ne comptait que pour 60 %
de l’énergie totale requise dans un FAÉ typique. Un autre auteur11 a évalué cette quantité à
environ 65 %, tandis que l’EPRI soutient que cette quantité se trouve entre les deux valeurs. Le
reste de l’énergie provient des réactions chimiques qui se déroulent dans le four. Dans un FAÉ,
la principale source d’énergie chimique est produite par l’oxydation partielle du carbone dissout
dans l’acier en fusion. Le comportement exothermique extrême de cette réaction a mené certains
exploitants de FAÉ à injecter du carbone solide dans le bain afin de produire davantage de
chaleur. Les deux réactions peuvent s’exprimer par les équations Eq 1 et Eq 2 :
1
C + O2 ( g ) = CO ( g )
2
1
C ( s ) + O2 ( g ) = CO ( g )
2
Eq 1
Eq 2
où la valeur soulignée indique que l’élément est dissout dans l’acier.
La deuxième source de chaleur chimique provient de l’oxydation du fer par l’injection d’oxygène
dans un bain d’acier en fusion complète ou partielle. De plus, l’oxyde de fer peut ensuite réagir
avec le carbone dissous pour former du CO et du fer pur. Ces deux réactions sont représentées
par les équations Eq 3 et Eq 4 :
1
Eq 3
Fe + O2 ( g ) = FeO
2
FeO + C = CO( g ) + Fe
Eq 4
Ces deux équations sont très bien comprises sur le plan de la thermodynamique et représentent
une partie importante du procédé en FAÉ en raison de la quantité de chaleur produite et la
récupération d’unités métalliques utiles. Toutefois, le procédé entraîne normalement un excédent
__________________________________________________________________
d’oxyde de fer (FeO) car la cinétique de la réaction 4 est lente compte tenu de la mauvaise
interaction entre le laitier et le métal.
La combustion du gaz naturel (Eq 5) et la postcombustion du CO (Eq 6) sont d’autres réactions
exothermiques qui se produisent dans le FAÉ.
3
CH 4 ( g ) + O2 ( g ) = CO ( g ) + 2 H 2 O ( g )
2
Eq 5
1
CO ( g ) + O2 ( g ) = CO2 ( g )
2
Eq 6
Brooks7 a aussi indiqué qu’il est possible sur le plan thermodynamique que le CO2 se
retransforme en CO par contact avec le carbone solide ou dissout dans l’acier à la suite des deux
réactions suivantes :
CO2 ( g ) + C = 2CO( g )
Eq 7
CO2 ( g ) + C ( s ) = 2CO( g )
Eq 8
Jepson12 a utilisé des données industrielles pour évaluer l’efficacité de chacune des réactions
dans l’échange de chaleur dans la phase métal ou dans la phase laitier. Presque toute l’énergie
générée par la réaction d’oxydation du fer est consommée directement par le métal. L’efficacité
de l’échange de chaleur dans les réactions 1 et 5 dépend largement du modèle du brûleur et de la
configuration du four. Par exemple, si la flamme du brûleur est en contact direct avec la charge
pendant la fusion, l’échange thermique est beaucoup plus efficace. Jepson12 a estimé
approximativement que l’efficacité moyenne de l’échange thermique dans ces deux réactions
était de 70 % pendant les étapes initiales de la fusion, alors qu’elle n’était que de 25 % une fois
la charge complètement liquide. On a aussi indiqué que les installations de postcombustion
(réaction 6) n’avaient permis d’obtenir qu’une efficacité d’échange thermique de 50 %. Jepson a
cité deux causes principales de cette faible efficacité : (1) les deux réactifs et le produit sont des
gaz, ce qui les rend très mobiles et, par conséquent, impossibles à saisir dans une certaine partie
du four; (2) comme les deux réactifs sont chauds, ils tendent à s’élever dans le four et donc à
réagir loin de la charge.
La faible efficacité de l’échange thermique de certaines de ces réactions chimiques a mené à la
mise au point, au cours de la dernière décennie, de plusieurs solutions destinées à mieux utiliser
la source d’énergie. Par exemple, afin de favoriser la postcombustion dans la couche de laitier,
l’injection d’oxygène se fait à un niveau plus bas dans le bain de laitier en fusion. Il faut toutefois
maintenir un bon contact entre le métal et le laitier pour que l’échange de chaleur se fasse de
manière appropriée. Pour assurer un bon contact, on procède par barbotage, ce qui entraînera très
probablement une oxydation du fer et la décomposition du CO2 si du carbone est présent. De
plus, la postcombustion des gaz évacués du four par le circuit d’échappement pourrait constituer
une excellente source d’énergie de préchauffage de la matière avant son chargement dans le four.
La technique a déjà été employée dans certaines installations de préchauffage de cuve et dans des
fours à cuve. Toutefois, aucune publication ne fait état de la réussite ou de l’échec de cette
technique.
Selon Brooks7, au cours des dix prochaines années, les projets de recherche sur de nombreuses
petites aciéries devraient être axés sur le concept de la combinaison de la postcombustion et du
préchauffage des ferrailles afin de réduire davantage les besoins en électricité. Mais il faut avant
cela être en mesure de répondre à certaines questions clés.
a) En quoi la taille et la forme des ferrailles influent-elles sur l’efficacité du préchauffage?
b) Quelle est la configuration optimale à utiliser pour l’échange de chaleur entre les gaz de
postcombustion et la charge?
c) Quelle est la quantité optimale de postcombustion à utiliser dans le four par rapport à une
installation de préchauffage?
d) De quelle façon le préchauffage des ferrailles et (ou) la réduction directe du fer influent-ils
sur les temps de fusion?
De nombreux auteurs sont d’avis que pour réduire davantage les besoins en énergie des FAÉ, il
convient de modifier la forme et la configuration de ces derniers. Cela découle du fait que le
FAÉ d’origine était strictement conçu pour fondre les ferrailles par procédé électrique et était
optimisé pour exposer directement à l’arc la plus grande partie de la charge. Pour cela il fallait
donc plus d’énergie au départ pour fondre la matière plutôt que lorsque la matière est déjà
liquide. Dans ce dernier cas, des déperditions calorifiques plus importantes se produisent dans les
parois et le sommet du four. En remplaçant l’arc à titre de principale source de chaleur pour
fondre la matière première, il est possible de réaliser des économies d’énergie supplémentaires.
Pour ce faire, on pourrait alimenter la matière première initiale directement dans une cuve de
fusion et utiliser la masse thermique de la matière fondue. De plus, on pourrait employer dès le
début du traitement la technique du laitier moussant afin de réduire davantage les besoins en
énergie en limitant les déperditions calorifiques. C’est sur ce concept que reposent le procédé
CONSTEEL et le procédé proposé ECOARC13. Ces procédés fonctionnent cependant de façon
contraire au procédé normal en FAÉ, car il s’agit d’opérations en continu. Ils seront donc
difficiles à faire accepter dans l’industrie sidérurgique à moins qu’on modifie la philosophie du
traitement par lots.
Mises à part les pertes d’énergie dans l’écoulement des effluents gazeux (qu’on commence à
récupérer en utilisant divers systèmes de préchauffage des ferrailles), près de 17 % de l’énergie
d’apport (soit électrique, soit chimique) est perdue dans le circuit de refroidissement à l’eau du
four8. Le laitier consomme un autre 10 % de l’énergie totale8.
ÉMISSIONS DE GAZ À EFFET DE SERRE (GES)
Le haut-fourneau est le principal producteur de CO2. C’est qu’il relève du coke comme
principale source d’énergie et lorsque celui-ci est complètement oxydé, il produit du CO2. Afin
de réduire les émissions de CO2, une solution consiste à substituer le gaz naturel au coke.
__________________________________________________________________
Toutefois, le prix du gaz naturel a explosé au cours des dernières années et il faut conserver une
réserve adéquate sur place.
Les fabricants de coke sont aussi d’importants producteurs de polluants atmosphériques et ils ont
probablement un effet encore plus défavorable sur l’environnement que les hauts-fourneaux. Par
exemple, les installations de frittage émettent des NOx et des SOx, alors que les fours à coke sont
réputés pour émettre des composés organiques volatils. Des lois plus rigoureuses sur
l’environnement ont été adoptées depuis le milieu des années 1970 et ont permis de réduire de
95 % les émissions de SOx, soit l’équivalent de près de 198 000 tonnes5. Durant la même
période, les émissions de CO2 ont connu une baisse de 28 % par année, ce qui représente une
réduction de près de 1,5 million de tonnes of CO2 dans l’environnement5.
La réduction des émissions de NOx et de SOx, par contre, ne respecte pas la réglementation en
vigueur sur « l’air pur » en raison des coûts liés aux efforts pour s’y conformer complètement.
Szekely5 a estimé que les coûts seraient voisins de ceux nécessaires à la construction d’une petite
aciérie neuve ayant une capacité comparable à celle d’une aciérie intégrée.
D’autre part, le recyclage de l’acier dans une aciérie à FAÉ ne produit pas les mêmes effets sur
l’environnement qu’une aciérie intégrée, même si on peut se poser des questions sur la
possibilité de formation très fréquente de dioxines.
AUTRES RÉSIDUS D’ACIÉRIES
Le recyclage des ferrailles d’acier dans une petite aciérie ordinaire permet de réduire la quantité
de déchets qui est normalement produite dans une aciérie intégrée. Par exemple, Szekely5 a
mentionné que la production d’une tonne d’acier dans une aciérie intégrée entraînait la
production de 420 kg de sous-produits divers. Le tableau 8 montre la répartition de ces produits.
Cette quantité correspond à plus de 2,5 fois la quantité de sous-produits provenant d’une petite
aciérie normale. Il convient de mentionner que plusieurs autres industries recyclent maintenant le
laitier, les poussières et les boues de haut-fourneau. Par exemple, le laitier de haut-fourneau est
maintenant ajouté au ciment du commerce, alors que le laitier de fabrication d’acier est employé
comme remblai routier. À cause de leur faible valeur intrinsèque, le transport de ces produits
n’est pas économique sur de grandes distances, ce qui est de plus en plus un problème en
Amérique du Nord. Aux États-Unis, par exemple, la distance critique ou de point de rentabilité
est d’environ 80 km5.
CONCLUSION
Le FAÉ consomme près de 15 000 millions de joules (MJ) de moins que l’aciérie intégrée pour
produire une tonne d’acier liquide. Cela reflète directement les différentes sources de matière
première utilisée dans les deux procédés et le nombre de perfectionnements technologiques
apportés à la technique en FAÉ au cours des dix dernières années. Parmi ces perfectionnements
figure l’emploi d’un laitier moussant, d’un noyau liquide et de brûleurs à oxygène. En outre, on a
amélioré les dispositifs électriques des fours qui sont plus éconergétiques et offrent un meilleur
contrôle de la consommation d’énergie.
Il faut s’attendre à réaliser d’autres économies d’énergie dans les aciéries à FAÉ au cours de la
prochaine décennie, surtout avec la mise en œuvre d’installations de postcombustion et de
préchauffage des ferrailles. Dans le cas des aciéries intégrées, il faut aussi s’attendre à réaliser
des économies d’énergie par le biais d’équipement de recyclage des gaz. On commence aussi à
adopter d’autres procédés de réduction directe moins énergivores qui devraient prendre une part
plus importante du marché dans l’industrie de la fabrication du fer aux États-Unis au cours des
dis prochaines années.
OUVRAGES DE RÉFÉRENCE
1. M.D. Fenton, Iron and Steel Recycling in the United States in 1998, U.S. Geological Survey,
1999, Circular 1196-G.
2. Steel Recycling Institute, A Few Facts about Steel – North America’s #1 Recycled Material,
Fact Sheet, 1999, www.recycle-steel.org/fact/.
3. Steel Recycling Institute, The Inherent Recycled Content of Today’s Steel, 2004,
www.recycle-steel.org/pdf/inherent 04.pdf.
4. M.D. Fenton, Iron and Steel Scrap, Minerals Yearbook, 2002,
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel_scrap/fescmyb02.pdf.
5. J. Szekely, Steelmaking and Industrial Ecology – Is Steel a Green Material, Journal of the
International Steel Institute, 1996, pp 121 à132.
6. R. Fruehan, Future Iron and Steelmaking in the USA, Scandinavian Journal of Metallurgy,
Vol. 28, 1999, pp 77 à 85.
7. G. Brooks, Developments in Electric-Arc Furnace Steelmaking, Innovative Technologies for
Steel and other Materials, COM, 2001, pp 81 à 91.
8. P. Roberts, Understanding Electric-Arc Furnace Operations: Commentary, EPRI Center for
Materials Production, 1997, pp 1 à 6.
9. N. Martin, I. Price and E. Worrel, Energy Efficiency Opportunities in Electric-Arc
Steelmaking, Iron and Steelmaker, Vol. 26, No. 1, 1999, pp 25 à32.
10. S. Kohle, Improvements in EAF Operating Practices Over the Last Decade, 57th Electric
Furnace Conference, Iron and Steel Society, Warrendale, PA, USA, 1999, pp 3 à14.
11. P. Berger, Methods and Aims of Improved Electric-Arc Furnace Steelmaking, SEAISI
Quarterly, 1990, Janvier, pp 48 à 57.
12. S. Jepson, Chemical Energy in the EAF: Benefits and Limitations, 58th Electric Furnace
Conference, Iron and Steel Society, Warrendale, PA, U.SA, 2000, pp 3 à 14.
__________________________________________________________________
13. H. Ao, T. Maki, H. Mizukami and R. Yamaguchi, ECOARC Technology, 58th Electric Arc
Furnace Conference, Iron and Steel Society, Warrendale, Pa., U.SA, 2000, pp 325 à 336.
Tableau 1 – Consommation de ferraille par type de four aux É.-U. en 2002 (Mt)4.
Type de four
Aciéries
Fonderies
Fonte d’acier
Total
Haut-fourneau
1
0
0
1
Convertisseur à
oxygène
13
0
0
13
FAÉ
42
5,4
1,7
49
Cubilot
0
5,9
0,1
6
Total
56
11
1,8
69
Tableau 2 – Consommation d’énergie en Amérique du Nord (1999) pour produire une tonne
d’acier liquide dans une aciérie intégrée6.
Procédé intégré
Énergie (MJ)
Proportion de l’énergie totale
requise (en %)
13 800
76
200
1
Laminage à chaud
2 100
11,5
Laminage à froid
1 200
6,5
920
5,0
18 220
100 %
Fabrication de fer
(haut-fourneau)
Fabrication d’acier
(convertisseur à oxygène)
Pertes et autres
Total
Tableau 3 – Comparaison des besoins en coke et en charbon pour les hauts-fourneaux anciens et
futurs.
Consommation moyenne 1998 2015
en combustible (kg/t)
Anciens modèles
Coke
430
320
Charbon
100
200
Modèles de pointe
Coke
300
240
Charbon
180
240
__________________________________________________________________
Tableau 4 – Besoins en énergie de différents procédés de réduction directe.
Source de fer
Type de
réacteur
MIDREX
HYL III
FIOR
AREX
FIOR II
Carbure de
fer
FASTMET
Morceaux/
boulettes
Morceaux/
boulettes
Fines
Morceaux/
boulettes
Fines
Fines
Fines
Cuve
Cuve
Lit fluidisé
Cuve
Lit fluidisé
Lit fluidisé
Sole
tournante
Reformage Reformage Autoreformage Reformage
Reformage
Pas de gaz/
pas de
charbon
Préparation des
gaz
Reformage
Pression
Atmosphère
5 bars
10 bars
Atmosphère
10 bars
-
Atmosphère
1
1
0,4
0,5
1
0,32
0,45
Investissement
($/T.a.c)
250
250
300
200
300
200
150
Apport en
énergie (Gcal/t)
2,5
2,7
4,0
3,0
3,0
Gaz naturel
[GJ/t]
10
10,9
18
8,7
13
13
2,5
Charbon [kg/t]
-
-
-
-
-
-
380
Élect. [kWh/t]
125
85
200
70
150
230
60
1à2
1à4
0,5
2
Teneur en
carbone du
produit (en %)
*t – tonnes métriques; **Mt/a – million de tonnes métriques par année
1.5
<6 (Fe3C)
95 %
Capacité
normale de
l’installation
(Mt/a)
Tableau 5 – Consommation de charbon dans différents procédés de fusion directe6.
Procédé
Charbon
(kg)
Oxygène (m3)
COREX
880
525
AISI/boulettes
850
650
AISI/cycl one
850
650
DIOS
900
680
Hlsmelt
830
0
Tecnored
720
0
Tableau 6 – Besoins en énergie des procédés de réduction par fusion – procédés émergents et en
haut-fourneau5.
Unités
Coke +
frittage +
BF
Corex
DIOS
Hlmelt
AISI
Jupiter
CCF
(Hoogovens
and Iliva)
(Mt/a)*
4
0,7
N.P.
1
N.P.
N.P.
0,3
($/T.a.c.)
320
370
N.P.
N.P.
160
N.P.
170
Charbon
(Mt/thm**)
0,62
1,1
0,8
0,7
0,75
0,57
0,64
Oxygène
(Nm3/thm)
50 +
vent
chaud
540
500
Vent
chaud
510
435
550
(GJ/thm)
4
15
7,8
3
7,4
2,6
4
Faible
Passable
Faible
Faible
Passable
Faible
Bonne
Capacité annuelle
Investissement
Principaux
apports en énergie
Production
d’énergie
Capacité de
démarrage et arrêt
Évaluation
Faible
Bonne
Bonne Passable
Bonne
Bonne
Bonne
environnementale
*Mt/a – million de tonnes métriques par année; ** N.P. = Non publié; ***thm – tonnes métriques de métal chaud
__________________________________________________________________
Tableau 7 – Économies d’énergie réalisées par différentes technologies éconergétiques en FAÉ
mises au point aux cours des vingt dernières années9.
Technologie
Économies
d’énergie
(électricité)
(kWh/t)
1. Amélioration du contrôle du procédé
30
2. Surveillance et contrôle des effluents gazeux
14
3. Transformateurs UHP – efficacité accrue
17
4. Agitation et injection de gaz par le fond
19
5. Technique du laitier moussant
19
6. Brûleur à oxygène
39
7. Trous de coulée excentrés
14
8. Four à arc à courant continu
89
9. Cuve de préchauffage des ferrailles
(CONSTEEL)
61
10. Préchauffage des ferrailles et postcombustion
(Fuchs)
119
11. Double enveloppe, courant continu et
préchauffage des ferrailles
19
12. Entretien préventif
67
13. Système de surveillance et de gestion de
l’énergie
17
Tableau 8 – Comparaison des sous-produits et des déchets provenant des aciéries intégrées et des
mini-aciéries5.
Sous-produits et
déchets
Aciérie intégrée
(kg/t)
Sous-produits et
déchets
mini-aciéries
(kg/t)
Laitier –haut-fourneau
250
Laitier - FAÉ
116
Poussières et boues –
haut-fourneau
25
Poussières - FAÉ
18
Laitier - convertisseur
à oxygène
135
Déchets métalliques
11
Déchets métalliques
7
Déchets réfractaires
10
Déchets réfractaires
5,5
Autres
5
423
Total
160
Total
__________________________________________________________________
Fig. 1 – Divers procédés de recyclage des ferrailles d’acier.
Blast Furnace
Smelting Reduction
Direct Reduction
Scrap Melting
Iron Ore
Iron Ore Pellet
Scrap
Sinter
Pellet
Coke
Coal
Natural Gas
BF
Smelting Reduction Furnace
Direct Reduction Furnace
Cold Metal
Scrap
BOF
Coke
Cupola
Hot Metal
Pig Iron
BF Hot Metal
BOF
EAF
haut-fourneau
fusion directe
réduction directe
fusion de la ferraille
minerai de fer
boulette de minerai de fer
ferraille
agglomérés
Boulettes
coke
charbon
gaz naturel
HF
four de fusion
four à réduction directe
métal froid
ferraille
convertisseur à oxygène
coke
cubilot
métal en fusion
fonte brute
métal en fusion HF
convertisseur à oxygène
FAÉ
45
40
35
30
25
MBTU
20
15
10
5
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Fig. 2 – Consommation d’énergie par tonne d’acier livrée.
__________________________________________________________________
ANNEXE A – PROCÉDÉS PERFECTIONNÉS DE RÉDUCTION DIRECTE EN 1999
Procédé
Production
(Mt/a)
Commentaires
Gaz/Cuve
Midrex
25
Technologie éprouvée; nécessite du minerai en
boulettes ou en morceaux et sa rentabilité se
fonde sur une production à grande échelle
HyLI et III
10
Similaire au procédé Midrex
Gaz/Lit fluidisé
FIOR
FINMET
Carbure de fer
Cicored
0,33
0
0.1
Technologie éprouvée
Des aciéries améliorées utilisant le procédé
FIOR ont été construites en Australie et au
Venezuela; production prévue de 2,5 Mt en
1999 à l’aciérie d’Australie
L’aciérie Nucor de Trinidad fermée en 1999;
l’installation Qualitech devait ouvrir en 1999,
mais de nombreux problèmes d’ordre
économique et technique se sont produits
0
En 1999, une installation à Trinidad devait
amorcer sa production
FASTMET
0
Une usine pilote a ouvert au Japon
INMETCO
0.06
Charbon/RHFou RKF
Iron Dynamics
COMET
SL/RN
Installation de déchets oxydés en exploitation;
des installations de minerai sont prévues
0
Réduction combinée – charbon sur sole rotative
et four de fusion à arc immergé; installation de
0,45 Mt/a en exploitation en 1999
0
Couches de charbon et de minerai pour séparer
la gangue; en 1999, une installation pilote est en
exploitation en Belgique
1,02
Grande consommation de charbon
Charbon/Lit
fluidisé
Cicofer
0
En cours de mise au point seulement
ANNEXEX B – PROCÉDÉS DE FUSION DIRECTE POUR LA FABRICATION DE FER
FONDU EN 1999
Procédé
Corex
Alimentation
Situation
Charbon/boulettes ou
morceaux de minerai
4 installations en exploitation; plusieurs autres prévues
Charbon/fines de minerai
Installation pilote JISI fermée en 1996; l’installation
pilote rouverte par NKK en 1997 pour éprouver
l’activité à long terme; l’installation n’est cependant
pas exploitée en 1999
Charbon/boulettes ou
déchets d’oxydes
Essais du four de fusion terminés
Charbon/fines de minerai
Installation pilote en exploitation; divers types de
matières de charge à l’essai; installation convertie pour
procédé en cuve verticale et à oxygène; installation
maintenant semblable aux procédés AISI et DIOS
Charbon/minerai ou
déchets d’oxydes
Installation semi-commerciale
Charbon/fines de minerai
Four à cyclone mis à l’essai, mais non raccordé au four
de fusion. Installation Hoogovens pour production de
300 000 t/a; interruption des activités de l’installation
semi-commerciale en 1999
Fines de minerai/charbon
et coke/air
Installation semi-commerciale en exploitation au
Brésil; essais pour accroissement à 20 000 t/a terminés
Four à cuve
Fondoir
gazéifieur
DIOS
Fondoir
Préréduction en
lit fluidisé
Hlsmelt
Four de fusion
Préréduction en
lit fluidisé
ROMELT
Four de fusion
Pas de
préréduction
CCF
Four de fusion
Préréduction par
cyclone
Tecnored
Four à cuve
__________________________________________________________________