Cokerie

Dans les débuts de la sidérurgie, on utilisait exclusivement le charbon de bois dans l'élaboration des minerais[2]. Les charbons fossiles bruts (lignite et houille) ou le bois non carbonisé sont impropres à la métallurgie du fer, car la teneur en impuretés ne permet pas d'atteindre une température suffisante pour produire de la bonne fonte. La demande en charbon de bois, tiré de charbonnières au fonctionnement très voisin des cokeries modernes, a entraîné des défrichements massifs qui ont défiguré définitivement des régions entières (par exemple la forêt d'Ashdown en Angleterre). Ce n'est qu'au XVIII^e siècle qu'on a imaginé de purifier la houille naturelle au moyen de cokeries. Le nouveau combustible évinça bientôt entièrement le charbon de bois, rendit possible la production de masse de la fonte et donc le chemin de fer.

Le chauffage de charbon en absence d'air donne le coke, un combustible particulièrement riche en carbone, plus pur et de meilleure qualité que la houille naturelle. Le contrôle du procédé permet d'atteindre des performances particulières sur les propriétés suivantes :

• teneur en eau ;
• teneur en cendres ;
• teneur en soufre ;
• taille des grains ;
• dureté ;
• indice de friabilité.

Le coke est le plus souvent employé dans les hauts-fourneaux et en fonderie. L'une des propriétés les plus importantes du coke de haut-fourneau est sa dureté, qu'il conserve même aux hautes températures : ainsi, tout en servant de combustible, il assure la stabilité de l'empilement de minerais ferreux et de fondant, alors que de la houille ordinaire cuirait et gênerait l'oxygénation du mélange.

Fours en batterie aux Forges de Völklingen.

Enfourneuse pour l'alimentation par le haut du four.

• Alimentation du four en charbon, avec mélange, broyage et compactage
• Ouverture de la trappe d'alimentation par un pont roulant en partie haute du four
• Largage du charbon dans un seul four
• Selon le type de four ou la qualité du charbon, piquage du charbon
• fermeture étanche (à l'air) du four
• Chauffage
• Suivent le dégazage et l'attente d'une porosité suffisante.
• Ouverture des portes d'extrémité du four
• Récupération du coke
• Extinction et alimentation simultanée du four pour le cycle suivant

Une fois que le four est plein, l'enfourneuse repart vers la trémie à charbon et charge le four suivant. Les cycles sont minutés de telle façon que toutes les deux minutes un nouveau four puisse être mis en route. Les parois des fours sont continuellement chauffés. Selon les propriétés des briques de coke et la taille du four, la cuisson dure entre 15 et 30 heures.

• 
  Enfourneuse de la cokerie Schwelgern, aux Forges de Gelsenkirchen-Schalke.
• 
  Refroidisseur de la cokerie Schwelgern
• 
  Hotte du refroidisseur de la cokerie Prosper
• 
  Chargement du wagon (ou coke-car)
• 
  Départ vers le refroidisseur

Vers le milieu du XIX^e siècle, les industriels prirent conscience de la valeur des gaz dégagés pour l'industrie chimique. Les distillateurs assurant le lavage des gaz et la séparation de leurs composants sont souvent montés à même le socle de la batterie de fours et connectés par des conduites étanches. Les gaz sont aspirés par des ventilateurs qui doivent cependant maintenir une surpression comprise entre 2 mbar et 5 mbar, afin d'éviter absolument tout risque d'explosion du four consécutif à l'arrivée d'air extérieur. Si le ventilateur est bloqué, il se forme une torchère.

Le gaz de houille est d'abord refroidi et finalement lavé dans un absorbeur ; puis les produits de la condensation sont séparés et expédiés vers les différentes filières[4] :

La cokerie Prosper avec le panache de vapeur sortant de sa tour d'extinction humide.

Les cours mondiaux du coke explosent. Entre 2002 et 2004, la demande en acier a fait bondir le cours du coke produit en Chine de 80 $ à près de 350 $, soit un prix plus que quadruplé, et une hausse trois fois supérieure à celle, simultanée, de l'acier lui-même.

Parallèlement les Chinois ont démantelé la cokerie moderne de Kaiserstuhl à Dortmund dans la Ruhr pour la reconstruire en Chine[5]. La dernière usine d’Allemagne à refroidissement par voie sèche n'a pu prendre le relais, puisque le groupe Thyssenkrupp a regroupé ses usines de fonte et d'acier à Dortmund et à Duisbourg.

Les trois dernières cokeries en activité de la Ruhr : la cokerie ArcelorMittal Prosper à Bottrop, la cokerie Carbonaria / ThyssenKrupp à Duisbourg-Schwelgern et celle de la centrale thermique de Duisburg-Huckingen, sont depuis 2010 aux limites de leurs capacités. La déclaration d'utilité publique d'extension de la cokerie de Duisbourg-Huckingen pour HKM (Hüttenwerke Krupp Mannesmann), accordée le 3 juin 2005 par les autorités du district de Düsseldorf, a été confirmée le 13 janvier 2006. La cokerie a été inaugurée le 29 mars 2014.

Au mois de décembre 2005, la remise à niveau de la cokerie centrale de la Sarre (Zentralkokerei Saar GmbH), à Dillingen, a été approuvée. Il s'agit de construire une troisième batterie de fours entièrement neuve. Elle permettra à terme d'arrêter l'exploitation de la batterie n^o 1, qui sera reconstruite. La batterie n^o 2 sera supprimée.

En France, en novembre 2000, 6 cokeries sont en service : 3 cokeries du groupe sidérurgique Usinor à Serémange, Dunkerque et Fos-sur-Mer, 2 des Charbonnages de France à Drocourt et Carling, et celle, en sursis, de Pont-à-Mousson[6] - [7]. En mai 2020, après la fermeture de la cokerie de Serémange[8], il ne reste plus que celles de Dunkerque et Fos-sur-Mer.

La Carling a été fermée en octobre 2009.

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  La cokerie Schwelgern GmbH.

Compte tenu de la hausse soutenue du cours du coke, plusieurs partisans de cette industrie ont représenté aux autorités allemandes qu'il serait rentable de rouvrir certains puits de charbon. Il existe ainsi un projet entièrement sur fonds privés d'ouvrir une mine au nord de Hamm, qui se heurte toutefois à l'importance de l'investissement[9]. Les sceptiques redoutent que des investissements dans ce secteur au cours du cycle économique actuel n'aient des conséquences sur les finances publiques en cas de pénurie.

• Handbuch der Gasindustrie, en particulier le tome 1 „Gaserzeugungsöfen“, Dr.-Ing. Horst Brückner et al., éd. R.Oldenbourg, Munich et Berlin (1938)
• Walter Buschman: Zechen und Kokereien im rheinischen Steinkohlenbergbau. Aachener Revier und westliches Ruhrgebiet. Mann, Berlin 1998, (ISBN 3-7861-1963-5)
• Dietmar Osses: Kohle, Koks, Kultur. Die Kokereien der Zeche Zollverein. Stiftung Industriedenkmalpflege und Geschichtskultur, Dortmund (2002?), (ISBN 3-935783-09-4)
• Franz Michael Ress: Geschichte der Kokereitechnik. Glückauf, Essen 1957
• Fritz Schreiber: Entwicklung und gegenwärtiger Stand der Kokereiindustrie Niederschlesiens. Springer, Berlin 1911 (Digitalisé)
• Michael Farrenkopf (éd.): Koks. Die Geschichte eines Wertstoffes, 2 vol. Musée des mines d'Allemagne, Bochum 2003.