Haut fourneau - Principes de fonctionnement

À l'échelle mondiale, environ 70 % de l'acier produit est issu du traitement de minerais et de charbons par la filière haut fourneau-convertisseur à l'oxygène, alors que 30 % sont produits à partir de ferrailles recyclées au four électrique. Des disparités importantes existent entre les régions du globe, ainsi en Europe le ratio est plutôt dans le rapport 60/40.

Des progrès considérables ont été réalisés dans la connaissance et la maîtrise du haut fourneau, qui ont entraîné une réduction remarquable de ses besoins énergétiques, de l'ordre de 50 % au cours des quarante dernières années en Europe. Dans leur fonctionnement actuel, les hauts fourneaux les plus performants fonctionnent dans des conditions proches de l'optimum théorique de consommation énergétique. D'une manière générale, les technologies utilisées présentent un haut degré de maturité et font largement appel à des outils sophistiqués en matière d'instrumentation, de systèmes d'information et de modélisation numérique. Au cours des vingt dernières années, la tendance générale a été de concentrer la production de fonte sur un nombre restreint de hauts fourneaux de grande taille fonctionnant à forte productivité avec une fiabilité remarquable et sur une durée de vie excédant 20 à 25 ans.

Le haut fourneau est confronté à de nouveaux défis, essentiellement de trois ordres : sur le plan environnemental , avec sa production élevée de CO ₂ , inhérente au principe même donnant une large part à la réduction des oxydes de fer par le carbone ; sur le plan énergétique , avec la nécessité de flexibiliser les sources d'énergie en fonction des disponibilités ; sur le plan des matières premières , avec le besoin de s'adapter à la dégradation générale de la qualité des minerais et charbons et aux larges fluctuations de prix et de demande du marché.

Deux types de réponses ont été étudiés pour répondre à ces nouveaux défis. D'une part de nombreux procédés de « réduction-fusion » capables de traiter directement le charbon et le minerai sans préparation poussée  [M 7 550] ont été imaginés, mais peu ont été industrialisés et leur part dans la production mondiale...