Le 8 décembre dernier (2024), le South China Morning Post (SCMP) publiait une nouvelle qui a rapidement été reprise par de nombreux journaux et médias à travers le monde. Le titre de l’article annonçait : « L’avancée explosive de la Chine dans la production de fer multiplie par 3 600 la productivité ». L’article fait référence aux « plus de dix années de recherche intensive » menées par le professeur Zhang Wenhai, de l’Académie chinoise d’ingénierie, et son équipe d’ingénieurs, jusqu’à leur publication dans la revue chinoise Nonferrous Metals. Plus précisément, le SCMP décrit une nouvelle méthode de production du fer qui « n’est pas seulement plus rapide et moins coûteuse, mais aussi meilleure pour l’environnement ».
Cette méthode repose sur une technologie appelée « production instantanée de fer » (flash ironmaking en anglais), en opposition à la technique traditionnelle des hauts-fourneaux (blast furnaces). Selon la description du SCMP, le procédé consiste à injecter une poudre de minerai de fer finement broyée dans un four extrêmement chaud. C’est précisément la finesse des particules de minerai qui permet de déclencher une « réaction chimique explosive » au sein du four, d’après les ingénieurs du projet cités par le SCMP.
Cette réaction produit « une pluie de gouttelettes de fer liquide rouge incandescent » qui tombent au fond du four, générant ainsi un flux de fer de grande pureté, immédiatement exploitable pour la fusion ou « la fabrication d’acier en une seule étape », selon les propos rapportés des ingénieurs chinois. Le processus ne prend que 3 à 6 secondes, contre 5 à 6 heures pour les hauts-fourneaux classiques, ce qui explique l’énorme gain de productivité mis en avant dans le titre de l’article. De plus, ce nouveau procédé supprime totalement l’utilisation du charbon, ce qui pourrait permettre à l’industrie chinoise du fer et de l’acier d’atteindre un niveau quasi nul d’émissions de dioxyde de carbone.
L’un des défis techniques majeurs auxquels les ingénieurs ont dû faire face réside dans la conception de la « lance de pulvérisation du minerai ». Pour déclencher la réaction chimique explosive évoquée plus haut, le minerai de fer doit être dispersé dans la chambre haute température du four sous forme d’un fin nuage, avec une grande surface spécifique et une haute réactivité. Ainsi, selon le SCMP, l’équipe de Zhang a développé une « lance à vortex » capable d’injecter uniformément 450 tonnes de particules de minerai de fer par heure.
Cette « lance à vortex » est probablement l’un des éléments clés de l’innovation apportée par Zhang et son équipe. En effet, l’American Iron and Steel Institute, en collaboration avec l’Université de l’Utah, Berry Metal Company, ArcelorMittal USA, The Timken Company et United States Steel Corporation, avait déjà mené des recherches sur la même technologie entre 2012 et 2018, sans parvenir à des résultats aussi avancés que ceux annoncés aujourd’hui par les ingénieurs chinois.
Quoi qu’il en soit, la production instantanée était déjà connue pour les métaux non ferreux. Toutefois, l’équipe du professeur Zhang a finalisé une technologie de fusion instantanée permettant de produire directement du fer liquide. Déjà breveté en 2013, ce procédé a été sans cesse amélioré depuis. « Les essais en laboratoire et les tests pilotes ont confirmé la viabilité du processus », a déclaré Zhang au SCMP.
Vous pouvez consulter l’intégralité de l’étude publiée dans Nonferrous Metals (mais il faudra lire le mandarin !) en suivant ce lien :
» Avancées de la recherche sur la technologie de production instantanée de fer.
Sources: South China Morning Post, Hackaday, Interesting Engineering, US Department of Energy.
Images: Zhang Wenhai.
