2.2. LA FLUORINE EMPLOYEE COMME FONDANT

Les caractéristiques recherchées dans la fluorine pour l'emploi comme fondant sont les teneurs en CaF2 (comprises entre 85 et 93 %) et en SiO2 (15 % maximum) car la silice diminue l'efficacité de la fluorine dans le bain d'affinage de l'acier. La granulométrie peut être de 5 à 60 mm. On a développé la fabrication d'agglomérés (boulets ou pellets) à partir de fines et surtout de concentrés de flottation (teneur en silice, teneur en impuretés).
Lorsque les cours de la fluorine ont grimpé dans les années 1970, l'utilisation de produits de substitution moins coûteux que le spath a également été tentée mais ils n'ont pas la même efficacité et contiennent souvent des éléments acides (SiO2, Al2O3, colemanite) qui nuisent à la désulfuration.

2.2.1. Fondant en sidérurgie (surtout pour la désulfuration)

Historiquement, les propriétés de fondant de la fluorine étaient déjà connues des métallurgistes du 16e siècle et peut-être bien avant. A la fin du 19e siècle, l'invention des procédés Bessemer puis Siemens-Martin en sidérurgie a multiplié la consommation de fluorine. Dans ces procédés, la fluorine est employée directement à l'état brut, par addition au laitier de fusion. Le spath fluor rend la scorie plus fluide et facilite l'élimination des impuretés (soufre, phosphore, silice, etc.) qui se concentrent dans le laitier. A partir des années 1960 la généralisation des techniques de fabrication de l'acier à oxygène et des procédés électrolytiques a accru la consommation de spath par tonne d'acier jusqu'à ce qu'un contrôle plus strict des opérations d'affinage permette de réduire de 6 à 2 kg/t et même moins la consommation unitaire.

Aujourd'hui l'emploi de la fluorine concerne les domaines suivants :
- fluidification des laitiers d'aciérie au four électrique et convertisseur, et affinage en poche ;
- composant de formulations :
. d'auxiliaires de désulfuration des aciers spéciaux ;
. d'auxiliaires pour la coulée continue ou traditionnelle ;
. de laitiers spéciaux pour la refusion d'acier.
Son emploi dans le procédé à four électrique basique, dans le traitement final, reste important mais il s'est très spécialisé, et concerne principalement la fabrication des aciers spéciaux. En revanche, elle est rarement utilisée directement pour les fontes ou en fonderie. Son usage en début de la chaîne sidérurgique (pour l'élaboration du laitier) a presque disparu. On l'utilise comme fondant de la chaux pour éliminer le soufre, ce qui nécessite la sélection de spath de haute qualité. Il semble qu'elle ne continue à être utilisée de façon importante qu'en Russie et probablement en Chine.
Par ailleurs, elle est utilisée pour la récupération et l'affinage de métaux non ferreux, laitons, métaux précieux, et dans les procédés de décantation des crasses d'aluminium de deuxième fusion, etc.

2.2.2. Fondant en soudure : baguettes et flux

En soudure aussi, on trouve une application des propriétés de fondant du minéral. La fluorine est un composant majeur dans les enrobages d'électrodes, les fils fourrés et les flux en soudure basique. L'adjonction de fluorine aide à éliminer les impuretés vers le laitier et à la protection du cordon.
Enfin, l'utilisation pour la fabrication de certains ferro-alliages est accessoire.

2.2.3. Fondant dans l'industrie du verre et des céramiques

Les caractéristiques recherchées pour ces débouchés concernent les teneurs en CaF2 (comprises entre 90 et 98 %), en SiO2 (3 % maximum) et en oxydes métalliques (qui doivent être très faibles). Ces teneurs caractérisent la qualité spath céramique (ceramic grade) qui se livre en poudre à une granulométrie inférieure à 200 mesh. a) Verre, opale, flacons, émail
Dans l'industrie du verre et dans celle de l'émail la fluorine agit comme fondant, fluidifiant et affinant. Ce débouché est néanmoins de plus en plus limité aujourd'hui, à cause des impacts environnementaux par suite de la transformation du fluor dégagé en acide fluorhydrique. On utilise ce procédé pour la fabrication du verre plat et il est limité pour la fabrication des bouteilles.
On utilise aussi la propriété d'opacifiant pour l'émaillage et la vitrification. On utilise le pouvoir opacifiant de la fluorine pour la fabrication des produits que l'on désigne dans le commerce sous le nom d'opalines.
Ainsi, la fluorine entre dans la composition des pâtes de verre Lalique dans une proportion de 3 à 10 %. La fluorine entre comme opacifiant pour 3 % dans la composition du verre façon silex (flint glass) et du verre blanc, pour 10 à 20 % dans l'opaline (récipients et flacons pour contenir des aliments, des médicaments et des produits de toilette), et pour 3 à 10 % dans les émaux (fourneaux, réfrigérateurs, baignoires, cuvettes de W.C., plats à four). b) Fibre de verre
On retrouve aussi un peu de spath fluor dans certaines formulations de fibre de verre (fibres de verre pour renforcement ou isolation)

.2.2.4. Fondant pour le ciment

La fluorine est utilisée parfois comme fondant pour le ciment notamment dans l'industrie du ciment blanc Portland où elle intervient comme fondant incolore et dans l'industrie du ciment gris comme adjuvant de cuisson. Des scories légèrement fluorées ont été aussi parfois utilisées dans le même but (exemple des scories de l’usine Pechiney d’Epierre (Maurienne) utilisées par Vicat il y a quelques années en Rhône-Alpes).
Cette application est actuellement en régression. C’est notamment en raison de l’instabilité que ce fondant peut provoquer dans les phases cristallines incluses dans le clinker, et de la difficulté à le doser. Les cimentiers disposent aujourd’hui de nombreuses autres méthodes, plus physiques, pour améliorer les échanges dans le procédé.

Orientation bibliographique:

Feraud Jean (1999)-Mémento des roches et minéraux industriels : la fluorine ou spath fluor. Rap. BRGM R 40825