Sidérurgie antique : l'âge du fer à l'Institut
Dans le cadre des "journées insolites" de l 'Institut et du cours de sciences et technologie, les 6e Technique Mécanique Usinage ont mené à bien une expérience sidérurgique vieille de plus de 2000 ans : la réduction de minerai de fer dans un bas -fourneau comme à l'époque de l'âge du fer.
Un peu d'histoire
Le minerai de fer, abondant de l'Asie à l' Europe a permis l' apparition rapide des "âges du fer" au sein des populations de ces régions : premiers objets en fer vers 1500 AC en Asie Mineure, 1100 AC dans les régions méditerranéennes et 700 AC en Europe du Nord. De part ses qualités, le fer supplanta facilement le bronze.
L' utilisation massive de charbon de bois nécessaire au traitement du minerai provoqua également le déboisement de forêts entières.
Un rien de chimie
Associé à l'oxygène dans le minerai (Fe2O3), le fer est oxydé : il lui manque 3 électrons ( Fe+ + +). Il faut donc permettre au fer oxydé de récupérer les électrons manquant pour retrouver sa forme métallique Fe. Il ne s'agit donc pas de faire fondre le fer du minerai, l'opération est une véritable réaction d'oxydo réduction !
En présence de carbone C, à la température de 1200°c, il y a échange de place entre Fe et C : C perd des électrons pour s’associer à l’oxygène (formation de CO et CO2) et Fe+ + + récupère les électrons perdus pour devenir Fe, le fer métallique.
Fe +
3 CO
Techniques
La combustion de charbon de bois avec apport continu d'air dans un bas-fourneau d'argile permet d'atteindre la t° de 1100 à 1200 °c nécessaire à la réduction du fer. Des charges de minerai et de charbon de bois ( constituant alors la source de carbone réducteur) sont ensuite introduites petit à petit dans le fourneau.
- base formée de 5 blocs de béton disposés en cercle , doublée intérieurement et extérieurement de briquettes d'argile. Une tuyère y est insérée face à la porte.
- courte cheminée montée en briquettes d'argile.
- porte formée d'une claie en clématite enrobée d'argile.
