Réduction directe et qualité du minerai : le fer camerounais exige d’abord une usine de concentration et une usine de bouletage

4.1 Un four à cuve retire l’oxygène de boulettes solides

Une usine de réduction directe au gaz s’organise autour d’un four à cuve vertical (figure 4.1). Des boulettes d’oxyde ou du minerai calibré sont chargés au sommet à travers un sas étanche au gaz et descendent par gravité. Un gaz réducteur chaud, obtenu par reformage du gaz naturel en un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone, entre par une conduite circulaire à la base de la zone de réduction et remonte à contre-courant de la charge. À son passage, il arrache l’oxygène de l’oxyde de fer, qui repart sous forme de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone. Le « gaz de gueulard » épuisé est épuré, recyclé vers le reformeur et en partie brûlé comme combustible. Sous la zone de réduction, le fer soit refroidit dans une zone de refroidissement et sort sous forme de DRI froid, soit est déchargé à chaud et briqueté en HBI, ou acheminé directement vers un four électrique voisin sous forme de DRI chaud.

Source : Cameroon Steel, d’après les descriptions de procédé de Midrex [S22] et d’ENERGIRON [S20] ; propriétés des produits selon l’IIMA [S14, S15].

Deux caractéristiques rendent le procédé attrayant pour le Cameroun. Il utilise du gaz naturel plutôt que du charbon à coke ; et le gaz réducteur d’une usine au gaz naturel est déjà riche en hydrogène. Lors d’essais en laboratoire de Midrex représentatifs d’un fonctionnement au gaz naturel, le gaz réducteur contenait environ 55 % d’hydrogène, 36 % de monoxyde de carbone, 5 % de dioxyde de carbone et 4 % de méthane [S22]. Évoluer vers l’hydrogène est donc un changement de degré, et non de nature.

La qualité du produit est fixée par la charge. Un four à cuve moderne livre un DRI métallisé entre 92 et 96 % [S14], mais il ne peut pas éliminer la gangue. Un DRI produit à partir de minerai titrant 65,5 à 68 % de fer contient 3,9 à 8,4 % de gangue [S14]. Cette gangue devient du laitier dans le four électrique, où elle coûte de l’électricité, de la chaux, des réfractaires et du rendement.

4.2 La charge de qualité réduction directe est rare, et se raréfie

Le document de worldsteel sur la politique climatique relève que les procédés actuels de réduction directe exigent un minerai à haute teneur, de 64 % de fer ou plus [S16]. En pratique, le marché maritime de la qualité réduction directe porte sur des teneurs plus élevées : les principales matières de qualité réduction directe décrites par l’IEEFA titrent environ 67 à 68 % de fer, avec peu de silice et d’alumine [S17]. Seuls environ 31 % de l’offre mondiale de boulettes de qualité réduction directe provenaient du marché maritime en 2024 ; le reste était produit et consommé régionalement [S17].

La demande de ces matières augmente plus vite que l’offre. Selon l’IEEFA, BloombergNEF prévoit un déficit de boulettes maritimes de qualité réduction directe de 15 Mt par an d’ici 2030, porté à 133 Mt par an d’ici 2040, et Midrex a signalé un déficit possible pouvant atteindre 16,4 Mt par an d’ici 2034 [S17]. Agora Industry parvenait à une conclusion semblable en 2023, en avertissant que l’offre de minerai de qualité réduction directe serait en retard sur la demande d’ici 2030 [S78]. Pour Cameroon Steel, ce constat joue dans les deux sens. Il signifie que les boulettes importées de qualité réduction directe pourraient devenir chères et disputées, de sorte qu’un plan qui en dépendrait pendant des décennies serait fragile. Il signifie aussi qu’une source camerounaise de concentré de qualité réduction directe aurait de la valeur en soi, pour l’usine de Kribi comme à l’exportation.

4.3 Ce que disent les données publiées sur le minerai camerounais

Le Cameroun compte plusieurs gisements de minerai de fer à des stades différents. Le plus étudié est Mbalam, dont le permis d’exploitation est détenu par Cameroon Mining Company, société sœur de Cameroon Steel [S77]. Le seul jeu de données conforme à un code de déclaration pour Mbalam a été publié selon le code JORC par le précédent titulaire du permis en 2015. Il fait état d’une réserve probable de 517 Mt titrant 62,2 % de fer, 4,46 % de silice, 2,80 % d’alumine et 0,09 % de phosphore, d’hématite à expédition directe ; d’une ressource complémentaire d’hématite à haute teneur de 805,7 Mt à 57,3 % de fer ; et d’une ressource d’itabirite de 5 638 Mt à 33,4 % de fer [S18]. L’itabirite est une formation ferrifère rubanée dans laquelle de fines hématites ou magnétites alternent avec de la silice ; elle doit être broyée et concentrée avant usage.

Des essais métallurgiques sur l’itabirite de Mbalam, publiés en 2014, ont produit deux concentrés : un produit de qualité haut fourneau à 66,6 % de fer et 3,5 % de silice, et un produit de qualité réduction directe à 68 % de fer, 1,8 % de silice, 0,2 % d’alumine et 0,03 % de phosphore, après broyage à un P80 de 53 µm, avec un rendement massique de 45 % et une récupération du fer de 81 % [S19]. La figure 4.2 situe ces produits par rapport aux seuils de qualité réduction directe.

Source : déclaration de réserves JORC, 2015 [S18] ; essais métallurgiques, 2014 [S19] ; seuil de worldsteel [S16] ; qualité réduction directe négociée type [S17].

La figure établit clairement le point central. Le minerai à expédition directe de Mbalam, la matière que le plan minier actuel exportera en premier, est une bonne charge de haut fourneau et d’agglomération, mais il n’est pas de qualité réduction directe : sa teneur en fer est inférieure même au minimum de worldsteel, et sa gangue représente trois à quatre fois celle des boulettes de réduction directe. Le produit de qualité réduction directe n’existe qu’à l’échelle des essais, à partir d’un autre type de minerai qui exige une usine de concentration.

L’état actuel des autres projets camerounais va dans le même sens. Cameroon Mining Company indiquait en décembre 2025 que son usine de traitement aurait une capacité de 3,6 Mt par an, portée à 10 Mt d’ici 2027, les premières exportations étant alors attendues début 2026 [S36, S79] ; en mai 2026, Cameroon Tribune rapportait que des incertitudes pourraient repousser le démarrage à 2027 [S80]. Le projet de magnétite de Kribi-Lobé prévoit un concentré titrant plus de 60 % de fer, et ses exportations ont été reportées à juillet 2027 [S81]. Aucun de ces plans, tels que publiés, ne prévoit de concentré de qualité réduction directe ni d’usine de bouletage.

Tableau 4.1 Produits de minerai de fer camerounais au regard des exigences de la réduction directe

Source : selon les renvois ; appréciation de Cameroon Steel pour la dernière colonne.

4.4 Du minerai à la boulette : trois usines avant l’aciérie

Transformer l’itabirite en DRI exige trois étapes industrielles avant le four à cuve (figure 4.3).

Extraction et concassage. L’itabirite, à environ 33 % de fer, est extraite, concassée et broyée. Comme la roche est en grande partie de la silice, il faut déplacer de gros tonnages : avec le rendement massique de 45 % des essais, il faut environ 2,2 t de minerai par tonne de concentré (dérivé) [S19].

Concentration. Le minerai broyé, à un P80 de 53 µm dans les essais de Mbalam, est séparé en un concentré riche en fer et en stériles riches en silice [S19]. Le broyage fin consomme beaucoup d’électricité et les résidus exigent un stockage aménagé. Ces coûts relèvent de la partie minière de la chaîne et doivent être convenus entre la mine et l’aciérie.

Bouletage. Le concentré fin ne peut pas être chargé en poudre dans un four à cuve. Il est mélangé à un liant, roulé en boulettes crues de la taille d’une bille, puis durci par cuisson (induration) en boulettes assez résistantes pour supporter la descente dans la cuve. Une usine de réduction directe consomme environ 1,45 t de boulettes par tonne de DRI, d’après les chiffres de BloombergNEF sur les boulettes et le DRI cités par l’IEEFA (dérivé) [S17].

Source : Cameroon Steel, d’après les essais de Mbalam [S19], le ratio de boulettes déduit de [S17], la consommation de gaz [S20] et la métallisation du DRI [S14]. Liant, humidité et pertes de l’usine de bouletage ignorés ; annexe A.

À l’échelle de la réserve de RC-1, environ 1 Mt de DRI par an [S03], la chaîne exigerait environ 1,45 Mt de boulettes de qualité réduction directe et, à partir d’itabirite, de l’ordre de 3,2 Mt de minerai par an (dérivé). Ces quantités sont faibles au regard des volumes d’exportation prévus pour Mbalam : c’est pourquoi la clause de transformation locale de 15 % de la convention de Cameroon Mining Company [S36] pourrait en principe les couvrir plusieurs fois. La difficulté ne tient pas au volume, mais à l’investissement et à la preuve technique nécessaires pour une usine de concentration et une usine de bouletage produisant un produit de qualité réduction directe.

4.5 Le gaz est la deuxième condition préalable

Une usine de réduction directe au gaz consomme environ 10 GJ de gaz naturel par tonne de DRI selon la référence ENERGIRON [S20] ; la meilleure performance durable publiée, chez Suez Steel en Égypte, est d’environ 9,2 GJ [S48]. À 10 GJ par tonne, un module de 1 Mt/an consommerait environ 10 PJ de gaz par an, soit environ 9,1 bcf ; un module de 0,5 Mt environ 4,6 bcf (dérivé ; conversion à l’annexe A).

Le Cameroun a produit 75,5 bcf de gaz naturel en 2025, presque entièrement à partir du gisement de Sanaga Sud, au large de Kribi ; environ 95 % ont été vendus pour alimenter une unité flottante de liquéfaction, 4,9 bcf sont allés à la centrale de Kribi à environ 1 810 à 1 858 FCFA par millier de pieds cubes et 3,1 bcf à un client industriel à 3 135 FCFA [S21]. L’unité de liquéfaction a quitté le Cameroun en juillet 2026, au terme de son affrètement [S82] ; le livre blanc 05 (chapitres 6 et 7) analyse ce que ce départ implique pour l’approvisionnement de l’industrie en gaz. À première vue, du gaz se trouve donc disponible près de Kribi. Mais les réserves certifiées restantes du gisement en production ne sont pas publiques, et la principale ressource non développée, la découverte transfrontalière de Yoyo-Yolanda, d’environ 2 500 milliards de pieds cubes, exigerait environ 4 milliards USD de développement et n’avait fait l’objet d’aucune décision finale d’investissement en juillet 2026 [S35].

Source : SNH, Données pétrolières 2025 [S21] ; besoin en gaz du DRI d’environ 10 GJ par tonne [S20] ; départ de l’unité flottante de liquéfaction [S82]. L’annexe A donne la conversion.

Aux prix de 2025 payés par le client industriel de la SNH et par la centrale, le gaz coûterait environ 27 à 51 USD par tonne de DRI (dérivé au chapitre 7 du livre blanc 05, pour 9,2 à 10 GJ par tonne, aux taux de change trimestriels de la SNH ; pour 10 GJ et au taux de planification de 600 FCFA par USD, environ 17 000 à 29 000 FCFA, soit 28 à 48 USD, annexe A) [S03, S21]. C’est compétitif à l’échelle internationale, mais seulement si ce gaz peut être contracté pour toute la durée de vie de l’usine. Un module de réduction directe exige donc une réserve auditée, un contrat de vente de gaz de long terme et une fiscalité gazière clarifiée avant toute décision finale d’investissement.

4.6 Les fours à cuve compatibles hydrogène gardent ouverte l’option de la décarbonation

La réduction directe est la seule filière à partir de minerai dont les émissions peuvent être réduites progressivement sans reconstruire l’usine. Midrex conçoit ses usines MIDREX Flex pour fonctionner avec tout mélange allant de 100 % de gaz naturel à 100 % d’hydrogène ; sur la plus grande partie de cette plage, l’hydrogène est ajouté en aval du reformeur, et le four à cuve lui-même n’exige aucune modification fondamentale, les réfractaires existants convenant à un fonctionnement à l’hydrogène [S22]. En juin 2025, un promoteur malaisien a retenu cette technologie pour une usine de HBI de 2,0 Mt/an dont le démarrage est prévu en 2029, avec un fonctionnement initial sur un mélange de gaz et d’hydrogène [S83]. ENERGIRON fait état de réductions de CO₂ d’environ 86 % par rapport à la filière du haut fourneau en fonctionnement à 100 % d’hydrogène [S20]. En Allemagne, le projet Power4Steel de Saarstahl et Dillinger prévoit une baisse des émissions de 1,921 t CO₂e par tonne sur la filière du haut fourneau à 1,098 t avec une filière DRI-FAE au gaz, et à 0,339 t avec de l’hydrogène et de l’électricité verts [S84].

La limite est l’approvisionnement en hydrogène. Réduire une tonne de DRI avec de l’hydrogène seul exige environ 54 kg d’hydrogène [S85]. Avec une consommation d’électrolyseur d’environ 50 MWh par tonne d’hydrogène (hypothèse comprise dans les fourchettes publiées ; annexe A), un module de 1 Mt/an fonctionnant à 100 % d’hydrogène aurait besoin d’environ 2,7 TWh d’électricité par an, soit environ un tiers de la production électrique totale du Cameroun, 8,12 TWh en 2025 [S51] (dérivé). Ce n’est pas une option de court terme. Le potentiel hydroélectrique du Cameroun est considérable, environ 115 TWh par an, dont environ 4 % seraient développés selon l’International Trade Administration des États-Unis [S86], et la première usine africaine de fer vert alimentée par des énergies renouvelables a ouvert en Namibie en avril 2025 [S87]. Une voie raisonnable consiste à spécifier un four à cuve compatible hydrogène, à démarrer au gaz naturel et à incorporer de l’hydrogène à mesure que l’électricité bas carbone devient disponible.

4.7 Ce qu’enseignent les usines de réduction directe existantes en Afrique

L’Afrique n’est pas novice en matière de réduction directe. Selon les chiffres de worldsteel, le continent a produit 16,3 Mt de DRI en 2025, avec en tête l’Égypte (6,6 Mt) et l’Algérie (environ 5,0 Mt), suivies de la Libye (1,7 Mt) et, selon les estimations de worldsteel, de l’Ouganda (1,5 Mt), du Kenya (1,0 Mt) et de la Tanzanie (0,2 Mt) [S41]. Les statistiques d’usines de Midrex, qui couvrent les usines de son recensement, placent l’Algérie en tête (6,70 Mt) devant l’Égypte (6,06 Mt) et attribuent 67,7 Mt au Moyen-Orient et à l’Afrique du Nord réunis [S04]. Les deux séries diffèrent par leur couverture et par leur manière d’estimer les usines non déclarées ; ce livre blanc précise donc la base chaque fois qu’il cite un chiffre national. Les usines d’Afrique du Nord sont des fours à cuve au gaz qui fonctionnent avec des boulettes de réduction directe importées ou nationales et alimentent des aciéries électriques voisines, soit exactement la configuration envisagée pour Kribi dans sa phase ultérieure.

Le bilan comporte aussi des mises en garde. Fin 2025, trois grandes usines africaines de réduction directe étaient à l’arrêt : Delta Steel à Warri au Nigeria (1,02 Mt par an, construite en 1982), l’usine de Saldanha d’ArcelorMittal South Africa (0,80 Mt) et ESISCO en Égypte (1,76 Mt) [S04]. Un four à cuve est un procédé continu qui exige un approvisionnement régulier en boulettes et en gaz, une aciérie ou un marché d’exportation qui absorbe sa production chaque jour, et les compétences nécessaires pour le maintenir en marche. Lorsque l’un de ces éléments fait défaut, l’usine s’arrête, et redémarrer un module à l’arrêt coûte cher. La leçon pour le Cameroun n’est pas d’éviter la réduction directe, mais de ne la construire que lorsque sa chaîne d’approvisionnement, son contrat de gaz et son aciérie aval sont déjà sécurisés : c’est la logique du jalon décrit au chapitre 10.

4.8 Dimensionner le module de réduction directe

La taille des modules de réduction directe a augmenté régulièrement : le premier module MIDREX MEGAMOD, de 1,0 Mt par an, a été construit pour JSW à Dolvi en Inde, et le plus grand module unique, de 2,5 Mt par an, a démarré chez Tosyali Algérie en 2018 [S88]. Les modules sont désormais proposés de 0,25 Mt par an (le micro-module ENERGIRON ZR de Mutún, en Bolivie, mis en service en octobre 2025) à 2,5 Mt par an dans une seule cuve, les modules africains se situant entre 0,65 et 2,5 Mt [S04]. RC-1 réserve un emplacement pour un module d’environ 1 Mt de DRI par an, dans une fourchette de 0,8 à 1,1 Mt, dimensionné selon les besoins en unités de fer de l’aciérie à 1 Mt/an et sous réserve de la qualité du minerai et de l’approvisionnement en gaz [S03]. Un premier module plus petit, d’environ 0,5 Mt, diviserait par deux le besoin en gaz et pourrait se justifier si l’approvisionnement en boulettes ou le contrat de gaz sont initialement limités. Dans les deux cas, le module serait placé à côté de l’aciérie, afin que le DRI chaud puisse être chargé directement dans le four, ce qui économise de l’électricité et évite le risque de réoxydation lié au stockage du DRI froid.

4.9 Ce qui doit être acquis avant que Kribi produise son propre fer

Quatre conditions, vérifiées au jalon décrit au chapitre 10, déterminent le moment où le module de réduction directe peut être engagé :

1. Un concentré de qualité réduction directe démontré à l’échelle pilote. Un concentré camerounais titrant au moins 67 % de fer, pauvre en silice et en alumine, produit en continu dans une usine pilote à partir d’un corps minéralisé défini, avec des boulettes testées pour leur résistance et leur réductibilité.
2. Un approvisionnement en boulettes. Une usine de bouletage à la mine, à Kribi ou chez un tiers, contractée pour la durée de vie du module de réduction directe ; ou un contrat transitoire de boulettes de réduction directe importées.
3. Du gaz pour la durée de vie de l’usine. Une réserve auditée de manière indépendante et un contrat de vente de gaz de long terme portant sur environ 4,6 à 9,1 bcf par an selon la taille du module, avec un prix et une fiscalité convenus.
4. Une conception compatible hydrogène et un plan carbone. Un four à cuve spécifié pour un usage progressif de l’hydrogène, et un système de mesure, de déclaration et de vérification du CO₂ dès le premier jour d’exploitation.

Aucune de ces conditions n’est inhabituelle ; chacune est la norme pour tout projet de réduction directe dans le monde. Prises ensemble, elles expliquent pourquoi le DRI national est la bonne orientation de long terme pour Cameroon Steel, et pourquoi il ne doit pas être une condition du démarrage.