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« Minerai de fer » : différence entre les versions

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{{Voir homonymes|Minerai}}
[[Fichier:Black-band ironstone (aka).jpg|vignette|Rocher formé de [[formation ferrifère rubanée|'''minerai de fer''' rubané]], vieux de {{nombre|2.1|milliards}} d'années environ (Musée minéralogique de Dresde).]]
Le '''minerai de fer''' est une [[roche]] contenant du [[fer]], généralement sous la forme d'de [[oxydesulfure]]s, comme[[carbonate]]s lou [[oxyde]]s. L'[[hématite]] (oxyde) est le principal [[minerai]] utilisé par l'industrie [[sidérurgie|sidérurgique]]. La teneur en fer des minerais est variable (25 % à 70 %), de sorte que la teneur du minerai est un critère souvent plus important que sa distance géographique d'un point de vue économique. Ils sont transformés avant d'être utilisés en [[haut fourneau]] pour la [[fabrication de l'acier]].
 
Les minerais de fer ont une teneur en fer variable selon le minéral ferrifère ; sachant également que l’[[Isomorphisme (chimie)|isomorphisme]], presque toujours présent dans les minéraux naturels, réduit la teneur théorique. ▼
 
== Histoire ==
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|url= http://s3.amazonaws.com/zanran_storage/nzsses.auckland.ac.nz/ContentPages/953681807.pdf#page=5}}</ref>.]]
 
L'abondance de minerai de fer riche a permis le maintien d'une caractéristique originale de la [[sidérurgie]] par rapport à la [[métallurgie]] extractive des non -ferreux : la forte proportion de centres sidérurgiques éloignés des mines<ref group=note>La métallurgie extractive de l'aluminium, dominée par les coûts de la [[production de l'aluminium par électrolyse]] partage aussi cette caractéristique, l'électricité bon marché étant préférable à la proximité du gisement.</ref>. En effet, il est nettement plus économique de transporter sur des milliers de kilomètres un minerai comportant 55 % de fer (minerais brésiliens), que de fondre un minerai contenant 35 % de fer ([[minette lorraine]]). Par exemple, en 1922, chaque unité de fer en moins dans le minerai amenait une dépense supplémentaire de coke de {{unité/2|30|à=40|kilos}}. La minette de Moselle, inférieure en teneur de 4 à {{nobr|6 unités}} aux minerais de [[Meurthe-et-Moselle]], conduisait à consommer {{unité|1500|kilos}} de [[coke (charbon)|coke]] à la tonne de [[fonte brute|fonte]], alors qu'en 1913, en Meurthe-et-Moselle, on considérait comme normale une dépense de {{unité|1000|kilos}}. Ainsi, avant la [[Première Guerre mondiale]], les sidérurgistes allemands de la [[District de Lorraine|Moselle annexée]] étaient contraints d'acheter du minerai en France pour rester compétitifs<ref>{{ouvrage▼
Par rapport à leur teneur en [[fer]], les [[minerai]]s sont classés en :▼
* minerais pauvres : {{Fchim|Fe}} ≤ 30 %▼
* minerais moyens : 30 % < {{Fchim|Fe}} < 50 %▼
* minerais riches : {{Fchim|Fe}} > 50 %▼
 
▲L'abondance de minerai de fer riche a permis le maintien d'une caractéristique originale de la [[sidérurgie]] par rapport à la métallurgie extractive des non ferreux : la forte proportion de centres sidérurgiques éloignés des mines<ref group=note>La métallurgie extractive de l'aluminium, dominée par les coûts de la [[production de l'aluminium par électrolyse]] partage aussi cette caractéristique, l'électricité bon marché étant préférable à la proximité du gisement.</ref>. En effet, il est nettement plus économique de transporter sur des milliers de kilomètres un minerai comportant 55 % de fer (minerais brésiliens), que de fondre un minerai contenant 35 % de fer ([[minette lorraine]]). Par exemple, en 1922, chaque unité de fer en moins dans le minerai amenait une dépense supplémentaire de coke de {{unité/2|30|à=40|kilos}}. La minette de Moselle, inférieure en teneur de 4 à 6 unités aux minerais de [[Meurthe-et-Moselle]], conduisait à consommer {{unité|1500|kilos}} de [[coke (charbon)|coke]] à la tonne de [[fonte brute|fonte]], alors qu'en 1913, en Meurthe-et-Moselle, on considérait comme normale une dépense de {{unité|1000|kilos}}. Ainsi, avant la [[Première Guerre mondiale]], les sidérurgistes allemands de la [[District de Lorraine|Moselle annexée]] étaient contraints d'acheter du minerai en France pour rester compétitifs<ref>{{ouvrage
|prénom1= J. |nom1 = Levainville
|titre= L'Industrie du Fer en France
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[[Image:LightningVolt Iron Ore Pellets.jpg|thumb|250px|Monticule de granulats de minerais de fer utilisé pour la production de l'[[acier]].]]
 
Les principaux [[minerai bite (roche)|minerai]]s de fer sont des [[sulfure]]s, des [[carbonate]]s et des [[oxyde]]s.
* Les [[sulfure]]s, dont les représentants principaux sont la [[pyrite]] et la [[pyrrhotite]], ne sont jamais utilisés directement pour la production du fer à cause de l'effet fragilisant du [[soufre]] sur les [[alliage]]s ferreux. Ils constituent en revanche une matière primaire importante pour la production de [[dioxyde de soufre]], obtenu grâce au [[grillage (métallurgie)|grillage]]. Il reste un résidu d'[[oxyde de fer]] (« cendres de pyrite ») qui est pulvérulent et peut contenir encore des quantités gênantes de [[soufre]] : son utilisation comme minerai de fer peut donc se révéler problématique.▼
* [[Fichier:Kohleneisenstein Sprockhövel.jpg|vignette|[[Minerai de fer houiller]] de la [[Ruhr (région)|Ruhr]]]]Comme [[carbonate]], on trouve la [[sidérite]] ou ''sidérose'', {{Fchim|FeCO|3}}, qui donne l'[[oxyde]] par [[calcination]]. À l'air humide, la [[sidérite]] se transforme en [[lépidocrocite]] ou, plus rarement, en [[goethite]]. La [[sidérite]] est fréquemment associée à la [[pyrite]], la [[Oxyde de magnésium|magnésie]], la [[chaux (chimie)|chaux]], le [[manganèse]]. On distingue le ''fer carbonaté spathique'', minerai cristallin blanc, légèrement jaunâtre, très répandu, et la ''sphérosidérite'', en masses sphéroïdales, mélangé à des matières terreuses, rare en France. Le minerai de fer des gisements de [[houille]] renferme du charbon : il est de couleur noire et de grillage facile. Au Royaume-Uni, il est connu comme [[Minerai de fer houiller|blackband]].▼
 
▲* Les [[sulfure]]s, dont les représentants principaux sont la [[pyrite]] et la [[pyrrhotite]], ne sont jamais utilisés directement pour la production du fer à cause de l'effet fragilisant du [[soufre]] sur les [[alliage]]s ferreux. Ils constituent en revanche une matière primaire importante pour la production de [[dioxyde de soufre]], obtenu grâce au [[grillage (métallurgie)|grillage]]. Il reste un résidu d'[[oxyde de fer]] (« cendres de pyrite ») qui est pulvérulent et peut contenir encore des quantités gênantes de [[soufre]] : son utilisation comme minerai de fer peut donc se révéler problématique.
* [[Fichier:Magnetite-57228.jpg|vignette|Magnétite de [[Bolivie]]]]La [[magnétite]], spinelle ferrimagnétique {{Fchim|Fe|3|O|4}}, est le minéral de fer le plus riche en métal. Elle est souvent associée à l'hématite dans le même [[Gîte minéral|gîte]], mais des gîtes de magnétite pure sont aussi connus. [[Densité]] 5,15, couleur noire, éclat métallique, souvent accompagnée d'impuretés comme la [[Dioxyde de silicium|silice]], la [[chaux (chimie)|chaux]], l'[[alumine]] et le [[phosphore]].▼
 
▲* [[Fichier:Kohleneisenstein Sprockhövel.jpg|vignette|[[Minerai de fer houiller]] de la [[Ruhr (région)|Ruhr]]]]Comme [[carbonate]], on trouve la [[sidérite]] ou ''sidérose'', {{Fchim|FeCO|3}}, qui donne l'[[oxyde]] par [[calcination]]. À l'air humide, la [[sidérite]] se transforme en [[lépidocrocite]] ou, plus rarement, en [[goethite]]. La [[sidérite]] est fréquemment associée à la [[pyrite]], la [[Oxyde de magnésium|magnésie]], la [[chaux (chimie)|chaux]], le [[manganèse]]. On distingue le ''fer carbonaté spathique'', minerai cristallin blanc, légèrement jaunâtre, très répandu, et la ''sphérosidérite'', en masses sphéroïdales, mélangé à des matières terreuses, rare en France mais connu en Allemagne comme [[œuf de Lebach]]. Le minerai de fer des gisements de [[houille]] renferme du charbon : il est de couleur noire et de grillage facile. Au Royaume-Uni, il est connu comme [[Minerai de fer houiller|blackband]].
* [[Image:HematitaEZ.jpg|thumb|250px|[[Hématite]] : le principal minerai de fer extrait au [[Brésil]].]]L'[[hématite]] {{Fchim|α-Fe|2|O|3}}, est le composant le plus important des minéraux de fer traités dans l'[[Sidérurgie|industrie sidérurgique]]. Elle comporte plusieurs types : ▼
** l'[[oligiste]] cristallise en rhomboèdres▼
** la [[spécularite]] consiste en agrégats de cristaux d'hématite à face lisse comme un miroir▼
** l'hématite rouge ordinaire se présente en masses fibreuses, terreuses ou compactes▼
** l'hématite rouge oolitique est formée de petites sphères agglomérées▼
** la [[martite]] est une hématite en pseudomorphose de la [[magnétite]]▼
 
▲* [[Fichier:Magnetite-57228.jpg|vignette|Magnétite de [[Bolivie]]]]La [[magnétite]], spinelle ferrimagnétique {{Fchim|Fe|3|O|4}}, est le minéral de fer le plus riche en métal. Elle est souvent associée à l'hématite dans le même [[Gîte minéral|gîte]], mais des gîtes de magnétite pure sont aussi connus. [[Densité]] 5,15, couleur noire, éclat métallique, souvent accompagnée d'impuretés comme la [[Dioxyde de silicium|silice]], la [[chaux (chimie)|chaux]], l'[[alumine]] et le [[phosphore]].
* La [[maghémite]], {{Fchim|γ-Fe|2|O|3}}, est une forme métastable de l'[[hématite]], {{Fchim|α-Fe|2|O|3}}, qui se forme à partir de la [[magnétite]] par oxydation progressive. Elle a les mêmes caractéristiques magnétiques que la magnétite, alors que l'hématite est faiblement magnétique. La structure est spinelle, mais avec des lacunes d'atomes de fer. ▼
 
▲* [[Image:HematitaEZ.jpg|thumb|250px|[[Hématite]] : le principal minerai de fer extrait au [[Brésil]].]]L'[[hématite]] {{Fchim|α-Fe|2|O|3}}, est le composant le plus important des minéraux de fer traités dans l'[[Sidérurgie|industrie sidérurgique]]. Elle comporte plusieurs types :
* [[Fichier:Rognon ferrique colorado de Rustrel.jpg|vignette|[[Limonite]] présente dans un chapeau de fer ([[Rustrel]], France)]]La [[limonite]] (ou hématite brune) est un mélange d'[[hydroxyde]]s de [[fer]] à l’état microcristallin. Ces hydroxydes constituent le « [[chapeau de fer]] ». Il s’agit d’un minerai d’origine sédimentaire qui contient de la [[goethite]], de la [[lépidocrocite]] et en faibles quantités de l'[[hématite]], des [[hydroxyde]]s d'[[aluminium]], de la [[Dioxyde de silicium|silice]] colloïdale, des minéraux [[argile]]ux, des [[phosphate]]s, des [[arséniate]]s, ainsi que des composés organiques. En masses fibreuses, la [[limonite]] est assez pure, mais lors qu’elle se présente en masses compactes ou terreuses, elle perd sa valeur sidérurgique, car elle contient des [[sulfure]]s (de [[fer]], mais aussi du [[plomb]]), des phosphates et arséniates. En France, il existe peu de limonite, mais on en trouve aux [[États-Unis]], en [[Russie]] et en [[Scandinavie]].▼
▲** l'[[oligiste]] cristallise en rhomboèdres
▲** la [[spécularite]] consiste en agrégats de cristaux d'hématite à face lisse comme un miroir
▲** l'hématite rouge ordinaire se présente en masses fibreuses, terreuses ou compactes
▲** l'hématite rouge oolitique est formée de petites sphères agglomérées
▲** la [[martite]] est une hématite en pseudomorphose de la [[magnétite]]
 
▲* La [[maghémite]], {{Fchim|γ-Fe|2|O|3}}, est une forme métastable de l'[[hématite]], {{Fchim|α-Fe|2|O|3}}, qui se forme à partir de la [[magnétite]] par oxydation progressive. Elle a les mêmes caractéristiques magnétiques que la magnétite, alors que l'hématite est faiblement magnétique. La structure est spinelle, mais avec des lacunes d'atomes de fer.
 
▲* [[Fichier:Rognon ferrique colorado de Rustrel.jpg|vignette|[[Limonite]] présente dans un chapeau de fer ([[Rustrel]], France)]]La [[limonite]] (ou hématite brune) est un mélange d'[[hydroxyde]]s de [[fer]] à l’état microcristallin. Ces hydroxydes constituent le « [[chapeau de fer]] ». Il s’agit d’un minerai d’origine sédimentaire qui contient de la [[goethite]], de la [[lépidocrocite]] et en faibles quantités de l'[[hématite]], des [[hydroxyde]]s d'[[aluminium]], de la [[Dioxyde de silicium|silice]] colloïdale, des minéraux [[argile]]ux, des [[phosphate]]s, des [[arséniate]]s, ainsi que des composés organiques. En masses fibreuses, la [[limonite]] est assez pure, mais lors qu’ellelorsqu’elle se présente en masses compactes ou terreuses, elle perd sa valeur sidérurgique, car elle contient des [[sulfure]]s (de [[fer]], mais aussi du [[plomb]]), des phosphates et arséniates. En France, il existe peu de limonite, mais on en trouve aux [[États-Unis]], en [[Russie]] et en [[Scandinavie]].
 
L'[[ilménite]], minéral à structure d'[[hématite]], est utilisée plutôt pour l'extraction du [[titane]], le fer ayant un intérêt accessoire.
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La teneur en fer élémentaire des principaux [[minéral|minéraux]] de fer varie dans des limites typiques :
* [[magnétite]] : {{Fchim|Fe}} = 50 – 67 %
* [[hématite]] : {{Fchim|Fe}} = 30 – 65 %
* [[limonite]] : {{Fchim|Fe}} = 25 – 45 %
* [[sidérite]] : {{Fchim|Fe}} = 30 – 40 %
 
▲Les minerais de fer ont une teneur en fer variable selon le minéral ferrifère ; sachant également que l’[[Isomorphisme (chimie)|isomorphisme]], presque toujours présent dans les minéraux naturels, réduit la teneur théorique.
 
▲Par rapport à leur teneur en [[fer]], les [[minerai]]s sont classés en :
▲* minerais pauvres : {{Fchim|Fe}} ≤ 30 %
▲* minerais moyens : 30 % < {{Fchim|Fe}} < 50 %
▲* minerais riches : {{Fchim|Fe}} > 50 %
 
{| class=wikitable
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Les oxydes qui forment la [[gangue]] vont évidemment diminuer la teneur en [[fer]] des [[minerai (roche)|minerai]]s employés.
 
== Traitements ==
 
L'utilisation des [[minerai (roche)|minerai]]s dans un haut fourneau impose leur conditionnementpréparation préalable(traitements physiques : celavage, sont[[concassage]], lesbroyage, triage, calibrage… ; traitements chimiques : grillage des sulfures, calcination des carbonates) et leur conditionnement préalable (étapes d'agglomération ou de pelletisation, qui apportent au minerai la résistance mécanique, la perméabilité et la composition chimique à la gangue compatible avec leur utilisation. Un enrichissement est parfois réalisé à cette occasion)<ref>{{ouvrage|auteur=|titre=Encyclopaedia universalis|volume=20|éditeur=Encyclopaedia universalis France|date=1990|passage=1039}}</ref>.
 
== L'approvisionnement en minerai de fer ==
{{Article mal proportionné|date=septembre 2017}}
 
À partir de l'année 2004, les experts et certains chefs d'entreprise comme [[Guy Dollé]], alors patron d'[[Arcelor]], pointent le risque de pénurie à long terme pour le minerai de fer et un problème du sous-investissement dans le fret maritime pour l'acheminer vers les aciéries<ref>[https://www.lesechos.fr/03/12/2004/LesEchos/19299-092-ECH_minerai-de-fer---le-risque-de-penurie-a-long-terme.htm «  Minerai de fer : le risque de pénurie à long terme  »], ''[[Les Échos]]'', 3 décembre 2004.</ref>. Le contrôle des approvisionnements a motivé la fusion à {{nobr|147 milliards}} de dollars annoncée en 2008 entre l'empire minier [[BHP Billiton]] et son rival Rio Tinto, alors que la moitié du minerai de fer est exportée — par mer — par les grands groupes miniers, l'autre étant produit localement par les pays utilisateurs<ref>[https://www.letemps.ch/economie/2008/02/07/minerai-fer-coeur-conquete-rio-tinto-bhp Pierre-Alexandre Sallier, «  Le minerai de fer au cœur de la conquête de Rio Tinto par BHP  »], ''[[Le Temps (quotidien suisse)|Le Temps]]'', 7 février 2008.</ref>. Depuis, les capacités de production ont progressé. La production mondiale de minerai de fer a atteint {{nombre|3320|millions}} de tonnes en 2015, soit une légère diminution par rapport à 2014 ({{nombre|3420|millions}} de tonnes).
Les principaux pays producteurs de minerai de fer:
 
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{{Références|colonnes=1}}
 
== ArticlesLiens connexesinternes ==
{{Autres projets |commons= Category:Iron ores}}▼
 
* [[Minette lorraine]]
* [[Minerai de fer houiller]]
* [[Fer suédois durant la Seconde Guerre mondiale]]
* [[Mine de fer]]
 
== Liens externes ==
▲{{Autres projets |commons= Category:Iron ores}}
{{Liens}}
 
{{Portail|Minéraux et roches|chimie|métallurgie}}
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