Pendant des décennies, des milliards de tonnes de résidus miniers ferrifères sont restés largement inutilisés en Chine. Zhu Qingshan, chercheur à l'Institut d'ingénierie des processus (IPE) relevant de l'Académie chinoise des sciences, déclarait un jour : « Transformer cette “richesse endormie” en ressources de haute teneur exploitables est la clé pour résoudre le problème d'approvisionnement en minerai de fer du pays. »

Cette vision est désormais devenue réalité. Mardi, le plus grand projet mondial de grillage magnétisant du minerai de fer, d'une capacité annuelle de 5,56 millions de tonnes, a passé les tests d'acceptation officiels à Anshan, dans la province du Liaoning, au nord-est de la Chine. L'installation fonctionne de manière stable à pleine capacité, ses principaux indicateurs de performance dépassant les objectifs de conception. Le projet constitue une avancée majeure dans l'utilisation industrielle du minerai de fer de faible teneur.

Selon l'IPE, cette technologie est la première solution au monde pour le traitement industriel à grande échelle des résidus ferrifères à très faible teneur. Elle permet de transformer des résidus contenant à peine 11 % de fer en concentré d'une teneur de 65 % — un bond qui rend un matériau autrefois considéré comme un déchet comparable en qualité au concentré de haute teneur produit à partir de minerai importé premium. L'institut a indiqué que cette percée devrait permettre le développement et la valorisation efficients et écologiques de près de 30 milliards de tonnes de minerai de fer réfractaire et de près de 10 milliards de tonnes de résidus ferrifères en Chine. Au-delà de l'approvisionnement, la mise en valeur des résidus répond également à l'empreinte environnementale des déchets miniers, qui occupent des terres et engendrent des coûts de stockage et de sécurité à long terme.

Une quête d'un demi-siècle

La Chine consomme plus de la moitié du minerai de fer mondial. Bien que ses réserves nationales soient abondantes, la plupart des gisements du pays sont de faible teneur et difficiles à traiter avec les méthodes conventionnelles. Au cours de la dernière décennie, la Chine a importé 11,3 milliards de tonnes de minerai de fer, en grande partie d'Australie et du Brésil, ce qui fait de l'approvisionnement en minerai de fer une préoccupation stratégique de longue date pour le premier producteur d'acier mondial. L'exploitation des ressources nationales sous-utilisées a poussé des générations de chercheurs à s'attaquer à ce défi technique de longue haleine.

Dans les années 1950, l'Institut de métallurgie chimique, prédécesseur de l'IPE, a commencé à explorer des moyens d'utiliser efficacement le minerai de fer de faible teneur. L'ingénieur chimiste Mooson Kwauk a été le pionnier des techniques de grillage magnétisant en lit fluidisé pour convertir des minéraux ferreux de mauvaise qualité en magnétite récupérable. Bien que cette technologie fût prometteuse, son industrialisation a été interrompue en raison de la faiblesse de la base industrielle du pays et des conditions historiques de l'époque.

Le chercheur Zhu Qingshan a ensuite repris cette mission inachevée. En 2004, Zhu s'est consacré à la recherche sur le minerai de fer réfractaire. À l'époque, la technologie faisait encore face à des obstacles majeurs pour son industrialisation : le grillage magnétisant conventionnel souffrait d'une faible efficacité de réaction, d'une consommation d'énergie et de coûts élevés, ainsi que d'une stabilité opérationnelle médiocre. L'équipe de Zhu a introduit des approches techniques innovantes pour résoudre ces problèmes et poser les fondements d'une application pratique.

Du laboratoire à l'échelle industrielle

Pour Zhu, la réussite de la recherche fondamentale n'était pas une fin, mais le point de départ de l'application industrielle. Pour transformer la recherche en technologie exploitable, Zhu et son équipe ont développé un système complet de grillage magnétisant en lit fluidisé, comprenant des équipements clés et des technologies d'accompagnement.

L'équipe a trouvé un partenaire dans la province du Yunnan, au sud-ouest de la Chine, pour un projet d'une capacité annuelle de 100 000 tonnes. Cependant, le projet a été interrompu en 2008 au milieu de la crise financière mondiale en raison d'un manque de financements. Avec le soutien des différents niveaux de gouvernement, les chercheurs ont passé plus d'un an à dépanner l'installation sur place, et l'usine a atteint un fonctionnement stable et continu en décembre 2012.

Cette expérience a également révélé de nouvelles limites de la technologie, incitant l'équipe à améliorer davantage le procédé de grillage et l'efficacité énergétique. Ils ont mis au point un procédé de grillage magnétisant de deuxième génération avec un contrôle plus précis du temps de séjour des particules, qui a ensuite été introduit chez Ansteel Group, l'un des grands sidérurgistes chinois. Chez Ansteel, la technologie a atteint un taux de conversion de 98 % des minéraux ferreux, générant des bénéfices économiques significatifs.

Onze accords de licence couvrent désormais une capacité annuelle de traitement combinée supérieure à 15 millions de tonnes. L'équipe mène également des projets à l'étranger, dont une initiative d'enrichissement de limonite au Laos, signe précoce que la technologie pourrait trouver des marchés au-delà de la Chine, où les gisements de minerai de fer de faible teneur sont également répandus. Pour l'avenir, les chercheurs prévoient d'étendre la technologie à d'autres applications de traitement minéral et de recyclage des déchets solides.

Source : Xinhua via Hellenic Shipping News