Attention, la visualisation des molécules 3D nécessite l'installation du plug-in Chime disponible ici mais pour lequel il vous faudra vous enregistrer.

A travers cet exercice, nous allons voir les différentes étapes de l'élaboration de la fonte dans un haut-fourneau.

Pour équilibrer les équations chimiques suivantes, il vous faudra d'abord retrouver les formules des molécules grâce à leur représentation 3D (vous pouvez, sous chacune, cliquer sur le lien "ici" pour accéder à une version plus grande de cette représentation) quand elles sont disponibles car pour le fer et ses oxydes ainsi que pour la fonte, j'ai laissé la formule car on ne les trouve pas, dans la nature, à l'état de molécules mais à l'état de cristaux. J'ai mis l'exemple du réseau cristallin du fer en lien "ici" prêt de la formule de l'élément fer.

Attention, même le coefficient 1 doit être écrit.

L'oxyde ferrique est le principal constituant du minerai de fer. Dans les hauts-fourneaux, ce minerai de fer est mélangé avec du coke (carbone pratiquement pur). Le coke brûle et forme du monoxyde de carbone. Ce monoxyde de carbone va ensuite réagir avec le minerai pour donner après une suite de réactions chimiques, de la fonte.

1. Combustion du coke
   
   

   		+			→
   	carbone ici			dioxygène ici			monoxyde de carbone ici

   
   
   
   
2. L'oxyde ferrique réagit dans un premier temps avec le monoxyde de carbone pour former de l'oxyde magnétique et du dioxyde de carbone
   
   

   	Fe2O3	+			→		Fe3O4	+
   	oxyde ferrique			monoxyde de carbone ici			oxyde magnétique			dioxyde de carbone ici

   
   
   
   
3. L'oxyde magnétique réagit dans un deuxième temps avec le monoxyde de carbone pour former de l'oxyde ferreux et du dioxyde de carbone
   
   

   	Fe3O4	+			→		FeO	+
   	oxyde magnétique			monoxyde de carbone ici			oxyde ferreux			dioxyde de carbone ici

   
   
   
   
4. L’oxyde ferreux réagit dans un troisième temps avec le monoxyde de carbone pour former du fer et du dioxyde de carbone
   
   

   	FeO	+			→		Fe	+
   	oxyde ferreux			monoxyde de carbone ici			fer ici			dioxyde de carbone ici

   
   
   
   
5. Le fer réagit enfin avec le monoxyde de carbone pour former la cémentite, principal constituant de la fonte, et du dioxyde de carbone
   
   

   	Fe	+			→		Fe3C	+
   	fer ici			monoxyde de carbone ici			fonte			dioxyde de carbone ici

   
   
   
6. Outre les 3 à 4% de carbone, la fonte provenant du haut-fourneau contient des impuretés : phosphore, soufre, silicium ... L'acier s'obtient en éliminant la plus grande partie de ces impuretés. Pour cela, on envoie un violent courant de dioxygène dans la fonte liquide à une température de 1200°C. Le carbone et les impuretés brûlent. L'opération se passe dans un grand récipient appelé convertisseur. La chaleur dégagée par ces combustions porte la fonte à 1600°C, il s'en échappe des fumées qui emporte hors du convertisseur une partie des oxydes formés.
   
   
   • Elimination du soufre
     
     

     		+			→
     	soufre ici			dioxygène ici			dioxyde de soufre ici

     
     
     
     
   • Le phosphore et le silicium brûlent pour former de l'oxyde de phosphore et de l'oxyde de silicium. Les oxydes formés sont liquides et on les élimine en ajoutant de la chaux pour former les "scories" qui surnagent sur le métal en fusion et sont alors éliminés.
     
     • 
       

       		+			→
       	phosphore ici			dioxygène ici			oxyde de phosphore ici

       
       
       
       
     • 
       

       		+			→
       	silicium ici			dioxygène ici			oxyde de silicium ici

       
       

D'après un exercice fourni par mon ami Mehdi Gharib