Elaboration et recyclage de l'acier
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Quelles sont les techniques qui permettent d'obtenir cet alliage, et quel est l'intérêt de son recyclage ? Pourquoi son utilisation est-elle plus courante que celle du fer pur ?
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Un coffre en acier
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Des clefs en fer
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Le charbon
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2C + O2 -> 2 CO
Le monoxyde de carbone ainsi formé réagit avec l'oxyde de fer présent dans le minerai:
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
Le fer qui se forme est à l'état liquide et s'écoule en entraînant une partie du carbone restant. Le mélange obtenu à la sortie du haut fourneau contient plus de 2% de carbone et ne correspond pas encore à de l'acier mais à de la fonte.
La fonte est un alliage plus cassant et plus fragile que l'acier dont l'utilisation est beaucoup moins fréquente. L'obtention d'acier nécessite des transformations supplémentaires.
La fonte liquide est transportée jusqu'à un convertisseur dans lequel elle est portée à 1600°C et où du dioxygène permet de la débarrasser d'une partie du carbone qu'elle contient en provoquant sa combustion.
A la sortie du convertisseur, on obtient de l'acier sauvage qui contient moins de 2 % de carbone mais qui doit encore subir un affinage au cours duquel divers substances (chrome, nickel etc...) sont ajoutées en fonction des propriétés qui doivent lui être données.
• Affinage de l'acier sauvage et mise en forme
L'acier liquide ainsi obtenu est ensuite moulé pour obtenir la forme de plaques rectangulaires.
Ces plaques sont affinées par laminage et leur épaisseur est réduite à quelques millimètres.
Ces plaques sont ensuite recouvertes d'une très fine couche d'étain qui les protège de l'oxydation.
Le fer étant l'un des rares métaux à être attiré par un aimant. La récupération des matériaux ferreux (« ferrailles ») est réalisée par tri magnétique.
Les ferrailles recyclées proviennent des appareils électroménagers, des voitures, des bâtiments démolis...
Par ce processus, on obtient également de l'acier sauvage qui doit être affiné, moulé et laminé.
- Il permet des économies d'énergies car l'extraction et le transport des minerais n'est pas nécessaire, tout comme l'étape de production de la fonte dans les hauts fourneaux.
- Il permet de préserver les ressources en minerais.
- Il permet de limiter les émissions de polluants et de gaz à effet de serre qui ont lieu notamment dans les hauts fourneaux.
Le carbone provient du coke qui est un charbon quasiment pur.
Le fer provient de minerai où il est sous forme d'oxydes de fer.
Fabrication :
Le minerai de fer et le coke sont placés dans un haut fourneau à la sortie duquel est récupérée de la fonte. Il s'agit d'un alliage contenant du fer et plus de 2% de carbone.
Un convertisseur permet d'élimer une partie du carbone contenu dans cette fonte et d'obtenir de l'acier sauvage qui contient moins de 2% de carbone.
Afin de modifier les propriétés de l'acier sauvage différentes substances lui sont ajoutées au cours d'une phase d'affinage.
L'acier liquide est ensuite moulé puis subit un laminage.
Recyclage :
L'acier peut aussi être recyclé en récupérant par tri magnétique des matériaux ferreux (ferraille).
Ces ferrailles peuvent être ajoutées à la fonte dans le convertisseur ou peuvent être fondues dans un four électrique afin d'obtenir à nouveau de l'acier sauvage.
Le recyclage de l'acier permet des économies d'énergie, de préserver les ressources en charbon et en minerai de fer et permet de limiter la production de polluants.
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