Extraction du fer par le processus de haut-fourneau

VC5.1.2.1
Extraction du fer par le processus de haut-fourneau
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Description

Sur Terre, le fer ne se trouve pas dans sa forme élémentaire, mais sous forme d'oxydes et de sulfures dans les minerais de fer. Ce sont les substances de base qu'on utilise pour gagner du fer brut dans les hauts-fourneaux.

Le haut-fourneau fonctionne à 1 900 °C pour extraire le fer du minerai. Pour atteindre cette température, on utilise du coke (et non du charbon) comme combustible et le feu à l'intérieur du fourneau est alimenté avec de l'air brûlant entre 1 200 °C et 1 300 °C. Comme autre composant, on utilise le calcaire, qui lie les impuretés. Le haut-fourneau est alimenté par le haut, de sorte qu'il se forme alternativement des couches de coke et de minerai de fer. La température la plus élevée règne dans la partie inférieure du fourneau. Le fer liquide, sur lequel flotte la scorie, est recueilli au fond.
On procède toutes les deux à trois heures à une « coulée » du four. On laisse d'abord s'écouler la scorie, puis du fer brut incandescent jaune à environ 1 450 °C. Les gaz d'échappement toxiques (gaz de gueulard) remontent, sont épurés et réchauffent l'air amené pour les fours.
Dans l'expérience C5.1.2.1, on recourt au modèle de haut-fourneau pour démontrer la réduction du minerai de fer, telle qu'est est réalisée à l'échelle industrielle. Selon le minerai utilisé et les conditions de réaction (température, amenée d'air, additifs), on obtient, comme produit de réaction, un mélange hétérogène de scorie, minerai de fer réduit (Fe3O4) et fer métallique.

Détails d’équipement

1 661541 Modèle de haut-fourneau LD
1 664752 Petit compresseur électrique LD
1 521551 Alimentation CA/CC 0...24 V/0...10 A LD
1 30002 Pied en V, petit LD
1 30126 Tige 25 cm, 10 mm Ø LD
1 30109 Noix double S LD
1 30172 Pince de fixation universelle 0...120 mm LD
1 667104 Plaque calorifuge en fibres céramiques, 500 mm x 500 mm LD
1 665223ET10 Raccord PP en T, 8 mm Ø, lot de 10 LD
1 667180 Tuyau caoutchouc 7 mm Ø, 1 m LD
1 656016 Bec Bunsen, multigaz LD
1 667035 Pince pour creuset 200 mm LD
1 667176 Pince de Hofmann, 30 mm LD
1 51015 Aimant perforé LD
1 6677931 Balance de poche JE120 LD
1 661083 Bâtonnet en bois, lot de 10 LD
1 6718810 Minerai de fer (hématite), 250 g LD
1 6702020 Charbon actif, granulés, 500 g LD
1 6722490 Charbon de bois, petits morceaux, 500 g LD
1 665213 * Baguette en verre 300 mm x 8 mm Ø LD

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