Ref: C5.1.2.1
C5.1.2.1 Extraction du fer par le processus de haut-fourneau
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.
Équipement comprenant :
1 661 5411 Modèle de haut-fourneau
1 664 752 Petit compresseur électrique
1 521 551 Alimentation CA/CC 0...24 V/0...10 A
1 300 02 Pied en V, petit
1 301 26 Tige 25 cm, 10 mm Ø
1 301 09 Noix double S
1 301 72 Pince de fixation universelle 0...120 mm
1 667 104 Plaque calorifuge en fibres céramiques, 500 mm x 500 mm
1 665 223ET10 Raccord PP en T, 8 mm Ø, lot de 10
1 667 180 Tuyau en caoutchouc Ø 7 mm, é = 1,5 mm, l = 1m
1 656 016 Bec Bunsen, multigaz
1 667 035 Pince pour creuset 200 mm
1 667 176 Pince de Hofmann, 30 mm
1 510 15 Aimant perforé
1 ADAHCB602H Balance compacte, 600 g : 0,01 g, avec port USB
1 661 083 Bâtonnet en bois, lot de 10
1 671 8810 Minerai de fer (hématite), 250 g
1 670 2020 Charbon actif, granulés, 500 g
1 672 2490 Charbon de bois, petits morceaux, 500 g
1 665 213 * Baguette en verre 300 mm x 8 mm Ø
Les articles marqués d'un * ne sont pas obligatoires, mais sont recommandés pour la réalisation de l'expérience.
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.
Équipement comprenant :
1 661 5411 Modèle de haut-fourneau
1 664 752 Petit compresseur électrique
1 521 551 Alimentation CA/CC 0...24 V/0...10 A
1 300 02 Pied en V, petit
1 301 26 Tige 25 cm, 10 mm Ø
1 301 09 Noix double S
1 301 72 Pince de fixation universelle 0...120 mm
1 667 104 Plaque calorifuge en fibres céramiques, 500 mm x 500 mm
1 665 223ET10 Raccord PP en T, 8 mm Ø, lot de 10
1 667 180 Tuyau en caoutchouc Ø 7 mm, é = 1,5 mm, l = 1m
1 656 016 Bec Bunsen, multigaz
1 667 035 Pince pour creuset 200 mm
1 667 176 Pince de Hofmann, 30 mm
1 510 15 Aimant perforé
1 ADAHCB602H Balance compacte, 600 g : 0,01 g, avec port USB
1 661 083 Bâtonnet en bois, lot de 10
1 671 8810 Minerai de fer (hématite), 250 g
1 670 2020 Charbon actif, granulés, 500 g
1 672 2490 Charbon de bois, petits morceaux, 500 g
1 665 213 * Baguette en verre 300 mm x 8 mm Ø
Les articles marqués d'un * ne sont pas obligatoires, mais sont recommandés pour la réalisation de l'expérience.
