Production de coke

La production mondiale de coke atteint 682,3 millions de tonnes en 2014, soit près de 60% en plus qu’en 2004(1).(©SunCoke Energy)

Le coke désigne un résidu solide poreux et fissuré constitué uniquement de carbone et de matières minérales calcinés. Il est produit par pyrolyse d’un mélange de charbon, c’est-à-dire par décomposition de ce dernier à très haute température (jusqu’à environ 1 100°C) pendant une vingtaine d’heures en moyenne(2).

L’opération de « cokéfaction » du charbon consiste à en éliminer les matières volatiles dans un four, à l’abri de l’air afin d’éviter sa combustion en présence d’oxygène. Dans une « cokerie », des dizaines de fours sont réparties en batteries(3).

Précisons que tous les types de charbon ne sont pas « cokéfiables » : les charbons « à coke » (aussi dits « bitumineux »(4)) doivent posséder la faculté de se ramollir à une température d’environ 350 à 400°C puis de se resolidifier en une masse poreuse à coke aux environs de 500°C. Avant d’être « cokéfié » dans un four, le charbon est broyé(5). Du fioul y est mélangé dans une proportion de 1% à 5% de la masse afin d’obtenir une « pâte à coke ».

Le coke est un combustible au pouvoir calorifique élevé qui est aujourd’hui principalement utilisé dans la sidérurgie. Dans les hauts fourneaux, il permet d’atteindre des températures très élevées (contrairement au bois ou à la houille) et de réduire le minerai de fer pour produire de la fonte(6) qui est elle-même transformée en acier.

Historiquement, le coke s’est substitué au charbon de bois à la suite des découvertes de grands gisements charbonniers (houille) au début de la révolution industrielle. Il a notamment été utilisé dans les forges et pour le chauffage domestique. La production de coke s’accompagne de celle de sous-produits tels que des gaz (autrefois utilisés pour le gaz d’éclairage), du goudron de houille, du sulfate d’ammoniac ou encore du benzène. Ces produits étaient dans le passé valorisés par la carbochimie qui a disparu au profit de la pétrochimie.

parue le
Sources / Notes
  1. Selon les données des Nations Unies.
  2. L’utilisation du coke varie selon la qualité du charbon utilisé pour le produire et la durée de cuisson dans les fours des cokeries : entre 16h et 20h pour le coke métallurgique, jusqu’à 40h pour le coke domestique.
  3. Une usine peut réunir une dizaine de batteries comptant elles-mêmes des dizaines de fours chacune.
  4. Qui contiennent entre 70% et 90% de carbone.
  5. Avec un mélange de différents types de charbon.
  6. Pour produire 1 tonne de fonte, il faut approximativement 1,5 tonne de minerai de fer et 450 kg de coke selon la World Steel Association. 

 

Thèse sur la modélisation thermo-chimio-mécanique de la cokéfaction, Damintode Kolani, décembre 2013