Modélisation d'un four à cuve de réduction directedu minerai de fer par l'hydrogène pur

Abstract

Concevoir une nouvelle filière d'élaboration de l'acier fondée sur l'hydrogène semble prometteur si l'onconsidère les faibles émissions de CO₂ qui en résulteraient. Dans le programme ULCOS, cette filière est wecomme une option à long terme, essentiellement conditionnée par l'émergence d'une économie de l'hydrogène.Pour anticiper son possible développement, on a décidé d'évaluer le procédé de réduction directe en four à cuvepar H₂ pur et de déterminer ses conditions opératoires optimales grâce à une approche de modélisationmathématique, complétée par des expérimentations adaptées. Nous avons ainsi spécifiquement développé unmodèle mathématique, appelé REDUCTOR, qui simule le procédé et prédit ses performances. Ce modèle estfondé sur une description mathématique détaillée des phénomènes physico-chimiques et thermiques réels. Enparticulier, la cinétique de réduction est tirée d'essais expérimentaux en laboratoire. La version actuelle dumodèle ne tient compte que de la réaction par l'hydrogène mais une extension à la réduction par CO est prévuede manière à ce que ce modèle puisse aussi être utilisé pour simuler et optimiser les procédés de réductiondirecte existant actuellement. Les premiers résultats ont confirmé que la réduction par H₂ était plus rapide quepar CO, ce qui permet d'envisager un réacteur sous Hz bien plus compact que les fours actuels des procédésMIDREX ou HYL.