Pour produire 1 tonne de fonte, il faut approximativement 1,6 tonne de minerai de fer et 450 kg de coke selon la World Steel Association(1). Ici, un four à coke.(©SunCoke Energy)
Définition
Le coke désigne un résidu solide poreux et fissuré constitué uniquement de carbone et de matières minérales calcinés.
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.
Mode de production
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 ».
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). Le procédé durant entre 12 et 36 h.
770 kg de charbon sont nécessaires pour obtenir 600 kg de coke.
Pouvoir calorifique
Le coke est un combustible au pouvoir calorifique élevé : environ 8,8 kWh/kg.
Usages
Il est aujourd’hui principalement utilisé dans la sidérurgie et la métallurgie. 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’ammonium ou encore du benzène. Ces produits étaient dans le passé valorisés par la carbochimie qui a disparu au profit de la pétrochimie.
