Липецкий государственный технический университет (Липецк, Россия)

А. В. Карпов, доцент кафедры металлургических технологий, канд. техн. наук, antonkrpv@rambler.ru
Р. И. Хоперский, доцент кафедры химии, канд. техн. наук, ruslanleex@mail.ru

ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (Липецк, Россия)
А. И. Кононов, руководитель проектов, канд. техн. наук, kononov_ai@nlmk.com

«Waste-To-En» (Липецк, Россия)
С. К. Лихарев, канд. физ.-мат. наук, sergey_likharev@outlook.com

Коллектив авторов выражает признательность за участие в исследованиях и в подготовке материалов публикации Чмыреву И. Н., канд. техн. наук, ФГБОУ ВО «ЛГТУ», и Васильеву Н. В., ПАО «НЛМК».

В статье представлены результаты анализа математических расчетов параметров доменной плавки (удельный расход кокса, дутья, природного газа (ПГ), удельный выход шлака и колошникового газа, состав и выход фурменного газа, коэффициенты замены природного газа и кокса, степень прямого восстановления, баланс углерода) при вдувании в доменную печь альтернативного топлива (АТ) из твердых коммунальных отходов (ТКО) с расходом 40 кг/т чугуна. В качестве исследуемого сырья использовались три вида АТ: отсортированные и измельченные до фракции менее 2 мм ТКО; гранулы российского производителя из отсортированных ТКО; гранулы зарубежного производителя из отсортированных ТКО. Показано, что при подаче АТ с указанным расходом снижение потребления кокса составляет 11,2–18,6 кг/т чугуна, снижение потребления ПГ 3,5–11,8 м³/т чугуна. Расход дутья снижается на 21,7–47,8 м³/т чугуна. Содержание водорода в фурменном газе возрастает на 0,3–1,4 %. Степень прямого восстановления железа уменьшается на 0,4–1,0 %. Коэффициент замены ПГ альтернативным топливом составляет 0,09–0,29 м³/кг АТ, коэффициент замены кокса 0,47–0,52 кг/кг АТ. В работе рассмотрены риски вдувания АТ в доменную печь, связанные с нестабильностью состава АТ из ТКО. Показано, что изменение элементного состава АТ в широком диапазоне (10 % по углероду) приводит к изменению расхода кокса на 13 кг/т чугуна (4 %) и расхода ПГ на 2,5 м³/т чугуна (1 %). 

1. Рукина И. М., Филатов В. В., Женжебир В. Н., Положенцева И. В. Отраслевые технологии рециклинга в промышленном комплексе // Микроэкономика. 2018. № 1. С. 11–20.
2. Carpenter A. M. Injection of coal and waste plastics in blast furnaces. – London : IEA Clean Coal Centre, 2010. – 58 p.
3. Хоперский Р. И., Бондаренко А. В. Среднетемпературный пиролиз твердых коммунальных отходов как способ получения отопительного газа для промышленных печей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2018. № 4 (32). С. 17–30.
4. Кононов А. И., Васильев Н. В., Кайгородов О. Н. Подготовка альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов для предприятий черной металлургии. // Технологии переработки отходов с получением новой продукции. Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции, Киров, 18–19 ноября 2025 года. – Киров : УрФУ, 2025. С. 22–26.
5. Малистина А. Л., Ермоленко Б. В. Проблемы применения твердого альтернативного топлива и возможные подходы к их решению // Успехи в химии и химической технологии. 2023. №12 (274). С. 202–205.
6. Santos S. M., Nobre C., Brito P., Gonçalves M. Brief Overview of Refuse-Derived Fuel Production and Energetic Valorization: Applied Technology and Main Challenges // Sustainability. Vol. 15 (13). № 10342. DOI: 10.3390/su151310342
7. ГОСТ Р 71857-2024. Ресурсосбережение. Альтернативное топливо из твердых коммунальных отходов для металлургической промышленности. Технические условия. – Введ. 01.02.2025.
8. Буторина И. В., Буторина М. В. Перспективы утилизации бытовых отходов в металлургических печах // Черные металлы. 2019. № 11. С. 52–58.
9. Zhou D., Cheng, S., Zhang R., Yan Li, Tian Chen. Uniformity and Activity of Blast Furnace Hearth by Monitoring Flame Temperature of Raceway Zone // ISIJ International. 2017. Vol. 57. Iss. 9. P. 1509–1516. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-091
10. Verena Trinkel, Nina Kieberger, Thomas Bürgler, Helmut Rechberger, Johann Fellner. Influence of waste plastic utilisation in blast furnace on heavy metal emissions // Journal of Cleaner Production. 2015. Vol. 94. P. 312–320. DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.02.018
11. Trinkel V., Rechberger H., Fellner J. Distribution of heavy metals in blast furnace in- and ouputs with respect to the utilisation of waste plastics // METAL 2014. 23rd International Conference on Metallurgy and Materials, Brno, 21–23 May 2014. – Brno : Czech Republic, 2014. P. 33–38. 
12. Курунов И. Ф. О путях повышения эффективности доменной плавки при вдувании ПУТ и природного газа // Металлург. 2017. № 9. С. 25–33.
13. Фещенко С. А., Плешков В. И., Лизунов Б. Н., Лапшин А. А., Совейко К. Н., Логинов В. Н., Васильев Л. Е. Повышение эффективности доменной плавки с вдуванием природного газа за счет его подогрева // Металлург. 2007. № 11. С. 44–48.
14. Карпов А. В., Кравченко Т. В., Герман М. И. Оценка эффекта от подогрева природного газа перед его вдуванием в доменную печь // Современная металлургия нового тысячелетия. Сборник научных трудов. Ч. 1. – Липецк : ЛГТУ, 2015. С. 242–248.
15. Lian Ye, Jianliang Zhang, Runsheng Xu, Xiaojun Ning, Nan Zhang, Chen Wang, Xiaoming Mao, Jinhua Li, Guangwei Wang, Chuan Wang. Co-combustion kinetic analysis of biomass hydrochar and anthracite in blast furnace injection // Fuel. 2022. Vol. 316. P. 123299. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.123299
16. Черноусов П. И., Серегин С. Н., Голубев О. В. Обзор и анализ современных методик изучения полноты сгорания ПУТ в доменной печи // Черные металлы. 2019. № 3. С. 19–25.
17. Okosun Tyamo. Numerical Simulation of Combustion in the Ironmaking Blast Furnace Raceway : dis. ... doc. philosopher. sciences. – West Lafayette, Indiana : School of Mechanical Engineering, 2018. – 169 p.
18. Титов В. Н., Куприянова И. В., Кравченко Т. В. Сравнительная оценка эффективности мероприятий, направленных на повышение полноты сгорания ПУТ в фурменном очаге // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2023. № 2 (51). С. 51–57.
19. Małgorzata Sieradzka, Przemysław Rajca, Monika Zajemska, Agata Mlonka-Mędrala, Aneta Magdziarz. Prediction of gaseous products from refuse derived fuel pyrolysis using chemical modelling software – Ansys Chemkin-Pro // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 248. P. 119277. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.119277
20. Титов В. Н., Карпов А. В., Хоперский Р. И. Аналитическая оценка поведения биоугля как дополнительно вдуваемого топлива в условиях доменной плавки // Черные металлы. 2022. № 8. С. 4–9.
21. Титов В. Н., Радюк А. Г., Левицкий И. А. и др. Исследование процессов в дутьевом канале воздушной фурмы доменной печи при использовании пылеугольного топлива // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 5. С. 449-457. DOI: 10.32339/0135-5910-2020-5-449-456
22. Левицкий И. А., Радюк А. Г., Титлянов А. Е., Сидорова Т. Ю. Влияние способа подачи природного газа на газодинамику и теплообмен в воздушной фурме доменной печи // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 5. С. 357–363. DOI: 10.17073/0368-0797-2018-5-357-363
23. Рамм А. Н. Современный доменный процесс: влияние различных факторов на результаты доменной плавки. – М. : Металлургия, 1980. – 303 с.
24. Kieush L., Thaler C., Rieger J. Practice of recycled plastics injection into a blast furnace at voestalpine Stahl GmbH // ESTEP workshop SecCarb4Steel Preparation and use of biogenic and non-biogenic secondary carbon carriers (SCC) in processes for iron and steelmaking. – URL: https://www.estep.eu/assets/Events/SecCarb4Steel/Session-2/4_Final_SecCarb4Steel_Practice-of-recycled-plastics-injection-into-a-blast-furnace-atvoestalpine-Stahl_vs3.pdf (дата обращения 19.10.2026).