La production de fer éponge est une technique de purification du minerai de fer en le faisant réagir avec des mélanges gazeux pour éliminer l’oxygène via un processus de réduction. Le minerai de fer du sol est un composé chimique de fer et d’oxygène appelé oxyde ferrique, qui est similaire à la rouille. À des températures supérieures à 1800 ° F (10007 ° C), l’oxygène moléculaire peut être éliminé du fer en faisant passer des mélanges d’hydrogène et de monoxyde de carbone à travers le minerai, ce qui réduit le minerai en un fer purifié.
Des températures élevées sont nécessaires pour libérer chimiquement l’oxygène du fer et lui permettre de réagir avec l’hydrogène et le monoxyde de carbone pour former de l’eau et du dioxyde de carbone. La production de fer éponge peut se produire dans différents types de réacteurs, mais une méthode typique consiste à utiliser un four rotatif horizontal. Cet équipement est un tambour chauffé horizontal placé à un léger angle par rapport au niveau, ce qui permet au minerai de fer de se déplacer lentement d’un bout à l’autre pendant la rotation du tambour. Le tambour est chauffé et les gaz traversent le centre du tambour, permettant à la réduction d’oxygène de se produire.
La production de fer spongieux peut utiliser du minerai de fer de différentes tailles, la plupart du minerai alimentant le four étant dimensionné de morceaux à granulés. Le contrôle de la température du four est important, car le fer ne doit pas être chauffé à des températures de fusion, uniquement aux niveaux nécessaires pour libérer l’oxygène. Le fer sortant d’un processus de production de fer spongieux ne contient que quelques pour cent d’impuretés, y compris de petites quantités d’autres métaux présents dans le minerai de fer.
Une pureté élevée et des coûts d’exploitation relativement faibles font de l’éponge de fer une matière première importante pour la production d’acier. Les hauts fourneaux et autres équipements de production d’acier nécessitent des températures élevées et d’autres produits chimiques pour éliminer les impuretés, ce qui rend la production de fer spongieux importante pour alimenter le haut fourneau. L’efficacité du haut fourneau est améliorée en réduisant la teneur en oxygène du minerai avant de l’ajouter, faisant de l’éponge de fer une matière première plus efficace que le minerai non traité.
Le fer spongieux peut être purifié davantage après l’étape de réaction de réduction, en faisant passer le fer refroidi à travers des séparateurs magnétiques. Le fer peut être attiré par un aimant, donc une fois que le minerai quitte le réacteur, les aimants peuvent éloigner l’éponge de fer de toute impureté. Cette étape peut être importante lorsque le charbon est utilisé comme milieu réducteur, car le charbon qui a réagi peut contenir du charbon de bois non métallique et d’autres impuretés. Leur suppression améliorera encore l’efficacité du haut fourneau et nécessitera moins de traitement dans les étapes ultérieures.