Fer

Le fer ne se trouve pas à l’état natif, sauf dans certains météorites riches de ce métal. Le minerai principal est son oxyde, Fe₂O₃, l’hématite, mélangé assez souvent avec des carbonates et une gangue silico alumineuse. Les principaux producteurs de minerais se situent en Australie, Brésil et Chine. Les grandes compagnies, Rio-Tinto, BHP Billiton Va, qui dominent le marché, ont imposé des prix qui ont pratiquement doublé mi-2010, atteignant 130 $/T, étranglant les sidérurgistes.

La réduction du minerai se fait dans des hauts fourneaux (température : 900 à 1 200 °C) à l’aide du carbone, sous forme de coke métallurgique, suivant les réactions :

2Fe3O₄ + 4CO —->3Fe + 4CO₂

C’est un Français, Georges Chaudron (ancien président de la SCF), qui, vers 1925, explicita les mécanismes de réduction des divers oxydes de fer et leur domaines d’équilibre dits « diagrammes de Chaudron ».

Dans le haut fourneau, le monoxyde de carbone remonte à la rencontre du minerai, le métal liquide s’écoule dans la poche inférieure et le laitier (silicates complexes issus de la gangue et de la chaux) surnage. Les coulées se font périodiquement et on obtient alors la fonte qui est un alliage de fer comportant de 2 à 7 % de carbone. Le diagramme fer-carbone est assez complexe, et, pour obtenir l’acier, il faut diminuer la teneur en carbone et atteindre des teneurs entre 0,02 et 1,5 %. C’est le traitement à l’oxygène dans les convertisseurs qui brûle également le soufre, le silicium et le phosphore.

Alors que le fer pur est un métal mou, l’acier est 1 000 fois plus dur. La fonte massive est utilisée par moulage pour des plaques de cheminées, des bouches d’égout, des socles de machine. L’acier à forte résistance est utilisé par façonnage (forgeage, laminage, étirage) pour la construction, l’automobile, l’emballage… Il s’est fabriqué de l’ordre de 1,4 Mrd de tonnes d’acier en 2010.

En réalité, « l’âge de fer » avait commencé bien avant la compréhension des phénomènes chimiques de réduction des oxydes. Puisque dès le 12e siècle avant Jésus Christ, les Hittites obtenaient des alliages ferreux par réduction de minerais riches en fer qui leur permettaient de forger des lances et des flèches pour asseoir leur suprématie militaire.

Chaque homme ou femme contient 5 cg de fer par kg de poids, principalement situés dans les globules rouges. Le fer fait partie de la formule de l’hémoglobine qui joue un rôle majeur dans l’échange d’oxygène dans l’organisme. La carence en fer conduit à l’anémie.

La sidérurgie en France s’est d’abord implantée dans le nord et dans l’est, près des sources de charbon.
L’apparition des convertisseurs à oxygène et le prix du minerai austrapdf dans le milieu des années 70 a complètement changé le panorama et l’économie de cette industrie qui s’est alors plus implantée près des ports minéraliers.

La pensée du jour
« L’homme au masque de fer devait avoir des nerfs d’acier »

Sources
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Fer
– www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm