收藏
0
0
本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。
- 炼焦煤
- coking coal
- 作 用
- 作为生产原料，用来生产焦炭
- 分 类
- 焦煤、肥煤、1/3焦煤、气煤等
- 领 域
- 能源
目录
榜巩挨按照煤炭用途进行划分，炼焦煤作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种类。按照煤炭用途，除用于炼焦的炼焦煤之外，还分为动力燃耻键察料用的动力煤，化工行业腿战劝愚原料用的无烟煤，钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤。
《BP世界能源统计2007》数据显示，2006年末全球探明的煤炭可采储量总计9090.64亿吨，可采年限为147年。根据煤炭变质程度，煤炭探明储量中焦煤不到资源量的1/10。世界焦煤资源中，肥煤、主焦煤、瘦煤约占1/2，其经济可采储量约5000亿吨，其中低灰、低硫的优质焦煤资源大约仅有600亿吨。世界焦煤资源中，约有1/2 分布在亚洲地区，1/4 分布在北美洲地区，其余1/4 则分散在世界其它地区。从焦煤查明资源储量情况看，中国焦煤资源占世界25%左右，具备比较优势[3]。
我国的炼焦煤储量低，优质资源稀缺。我国炼焦煤的储量仅为2,758亿吨，占全国查明煤炭资源储量的27%。其中，气煤占我国煤炭总资源量的13.75%、肥煤占3.53%，主焦煤占5.81%，瘦煤占4.01%。去除高灰、高硫、难洗选、不能用于炼焦的部分，优质的焦煤和肥煤的资源稀缺，占查明煤炭资源储量的比例不足6%和3%。
与我国丰富的煤炭资源相比，中国炼焦煤资源相对稀缺，储量仅占我国煤炭总量的25.4%，在找矿方面几乎没有新的发现。其中粘结性差、适合作配煤的气煤储量占到近一半，而强粘结性的主焦煤和肥煤仅占煤炭总储量的3.53%和5.81%，也就是说，炼焦煤的主要配煤品种—主焦煤和肥煤合计仅占焦煤总储量比重为36%左右。
在我国炼焦原煤产量中，以焦煤、气煤、1/3焦煤和气肥煤产量较高，肥煤、贫瘦煤和瘦煤的产量较低。我国焦煤的生产能力最大，其次为气煤和1/3焦煤。优质的炼焦煤，例如肥煤的生产能力仅为8400万吨左右。2010年全国炼焦原煤产量11.14亿吨，炼焦煤精煤产量60792万吨，其中焦煤原煤产量为21885万吨，占炼焦原煤总产量的19.6%；焦煤精煤产量为10942万吨，占炼焦煤精煤总产量的18.0%。
从历年各地区炼焦煤产量来看，中国焦煤产量主要集中在华北地区，西南地区和东北地区次之。从具体省份看，我国炼焦煤产量主要集中在山西、河北、河南、安徽和山东等省，这几个省的核定生产能力之和占全国的57.3%。山西省作为我国的产煤大省，其炼焦煤的核定生产能力接近全国核定生产能力的三分之一，其生产的煤种主要以焦煤为主，比例达到36.4%。 山东省是我国的炼焦煤产量大省，仅次于山西，但是山东省的焦煤产量非常少，仅占全省炼焦煤产量的0.1%，而气煤比例最大，达全省炼焦煤的55.07%，其次为气肥煤，达23.21%主要分布于新汶和肥城等矿区的统配、地方和乡镇煤矿，因此山东省的炼焦煤主要以高挥发分煤为主。
2010年，全国炼焦精煤统计产量60792万吨，其中山西统计产量最多，达13788万吨，河北据第二位，达10915万吨。3—6位分别是山东、黑龙江、安徽、河南。山西省的炼焦洗精煤中以焦煤和肥煤比例较大，而在山东省的炼焦精煤中则以低变质、结焦性较弱的气煤和1/3焦煤的比例较大。
2008年以来，我国炼焦煤生产能力增加幅度相对较小，小煤矿政策性停产，导致炼焦煤供给紧张，尤其是焦、肥煤生产能力增加较少。根据中国煤炭运销协会数据，2008年主要炼焦煤企业新增炼焦煤原煤生产能力1245万吨，2009年全国16家重点企业新增炼焦煤原煤生产能力1365万吨，2009年之后，随着我国晋中、两淮、河南、冀中、云贵等炼焦煤大型基地建设进入新井投放期及我国炼焦煤资源整合重组、资产化管理的步伐加快，炼焦煤采选后劲和供给能力有所增加。
在钢铁、冶金、化工、有色金属、机械制造等行业持续快速发展，强力拉动了焦炭市场需求。同时，我国焦炭行业呈现结构调整、技术进步、市场需求旺盛、生产和消费快速发展的势头，尽管产能过剩，但供需基本保持平衡。2009—2020年，在国内需求趋缓与焦炭行业限产、停产自律的作用下，预计我国焦炭行业的供求关系将保持平衡状态。受钢铁行业和焦炭行业需求增长下滑影响，预计2010—2020年，中国炼焦精煤需求量将增长缓慢，强粘炼焦煤需求紧缺矛盾将得到缓解。
根据煤炭的煤化程度由低到高，可以将煤炭分为褐煤、烟煤到无烟煤。习惯上，将具有一定的粘结性，在室式焦炉炼焦条件下可以结焦，用于生产一定质量焦炭的原料煤统称为炼焦煤。根据我国的煤炭分类标准，烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤都属于炼焦煤，而褐煤、无烟煤以及烟煤中的长焰煤、不黏煤和贫煤都属于非炼焦煤。我国炼焦煤各煤种的储量不均匀，以气煤（包括1/3焦煤）最多，其次为焦煤。此外，尚有未分类的占1.96%[4]。
炼焦煤各煤种介绍
焦煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：是一种结焦性最好的炼焦用煤，它的碳化程度高、粘结性好，加热时能产生热稳定性很高的胶质体。如用焦煤单独炼焦，能获得块度大、裂纹少、强度高、耐磨性好的优质焦炭。单独炼焦时，由于膨胀压力大，易造成推焦困难。
肥煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：是粘结性最强、中等煤化程度的煤，加热时能产生大量胶质体。用肥煤单独炼焦能产生熔融性好、强度高的焦炭，但焦炭的横裂纹多，气孔率高，易碎，因此多与粘结性较弱的气煤、瘦煤或弱粘煤等配合炼焦。
1/3焦煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤。具有中高挥发分的强粘结性煤。用这种煤单独炼焦时，能生成熔融性良好、强度较高的焦炭。炼焦时，1/3焦煤的配入量可在较宽范围内波动，都能获得强度较高的焦炭，这种煤也是良好的炼焦配煤中的基础煤。
瘦煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：是煤化程度最高的炼焦煤，它的挥发分低，受热后产生的胶质体数量比焦煤少，且软化程度高。用瘦煤单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭，但这种焦炭的耐磨强度较差，瘦煤作炼焦配煤用效果较好。
气肥煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：是一种挥发分胶质体厚度都很高的强粘性肥煤类。气肥煤结焦性介于肥煤和气煤之间，单独炼焦对能产生大量气体和液体化学产品。
气煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：是一种碳化程度较低的炼焦煤，加热时能产生较多的挥发分和较多的焦油，胶质体的热稳定性低于肥煤。气煤也能单独炼焦，但焦炭的抗碎强度和耐磨强度较差，焦炭多呈细长条且易碎，并有较多的纵裂纹。配煤炼焦肘多配入气煤，可增加产气率和化学产品回收率。[5]
1/2中黏煤 用途：基础炼、焦配煤
特点：1/2中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤，是碳化程度最低的炼焦煤。一部分中粘煤在单独炼焦时能生成一定强度的焦炭，可作配煤炼焦的原料；粘结性较弱的另一部分中粘煤单独炼焦时，生成的焦炭强度差，粉焦率较高。因此，这种煤可作气化用煤或动力用煤，在配煤炼焦时也可适当配入。
中国埋藏深度在1000米以内的炼焦煤资源80%分布在山西省和贵州省。山西省焦煤查明资源储量1694.6亿吨，占全国焦煤查明储量61.4%；山西省焦煤可采储量331.6 亿吨，占全国可采储量51.3%，山西省焦煤可采储量和查明资源储量均位居全国首位。焦煤查明资源储量占全国第二、三、四、五位的分别是安徽省236.2 亿吨、山东省172.7 亿吨、贵州省98.6 亿吨、黑龙江省98.2 亿吨[4]。
中国煤炭资源相对丰富，炼焦煤资源占世界炼焦煤资源储量的26. 25 %，但炼焦煤品种结构不合理，其中肥煤、焦煤等主要炼焦煤资源储量较少，主焦煤占总储量的23.6%，肥煤、气肥煤占12.8%，气煤,1 /3焦煤占45.7%，贫煤、贫瘦煤占15.7%，结构矛盾十分突出，且分布不均，主要集中在山西、安徽、山东、贵州、黑龙江、河北、河南、新疆等地。中国炼焦煤可选性差，难选和极难选煤约占62 %。全国精煤平均灰分约为10.5 %，国外精煤灰分平均为6%~ 8%，中国炼焦煤总体属中灰、中硫炼焦精煤，高硫焦煤、肥煤所占比例超过1 /3。由于常年开采利用，低硫优质炼焦煤资源己经非常有限而大容积高炉和高炉的强化操作对焦炭质量提出了更高要求，钢铁企业必须最大限度利用有限的炼焦煤资源，生产出高质量焦炭以应对高炉需求。鉴于此，煤炭企业应加强煤质分析、评价工作，优化配煤结构，有效利用炼焦煤资源。
黏结性是评价炼焦用煤的主要指标，国际上通常用增锅膨胀序数和罗加指数表示煤的黏结性，中国通常用黏结指数表征煤的黏结性。黏结指数越大，表示炼焦煤的黏结能力越强，黏结指数一般为0一105。按照MT/T 596-2008《烟煤黏结指数分级》可分为6级。0一5为不黏结煤5一30为弱黏结煤，30~50为中黏结煤，50~65为中强黏结煤，65一85为强黏结煤，大于85为特强黏结煤。烟煤黏结指数表征煤中黏结性组分的性质，其大小与煤的煤岩组成、变质程度、惰性物含量、煤的氧化还原程度及煤的成因等有关[6]。
奥一阿膨胀度是根据煤受热产生胶质体时煤的膨胀程度来评价煤的黏结性，对中等以上黏结性煤有较好的区分能力，反映了胶质体的质和量，用膨胀度h和收缩度a表示。h表示煤塑性阶段胶质体的不透气性和气体的析出速度，a表示煤在半焦后的收缩度。
结焦性是炼焦煤在常规炼焦条件下炼制冶金焦炭的性质，通常用焦炭的强度、粒度分布、反应性等表示。焦炉炼焦试验可直观反映炼焦煤的结焦险，一般用20,40或200 kg焦炉炼焦，以试验焦炉所得焦炭的冷热强度和粉焦率作为结焦性指标。
国产炼焦煤按照中国煤炭分类及冶金行业对焦炭的要求，国产炼焦煤的主要质量指标：灰分（A），硫分(S)、挥发分(V)、粘结指数（G）、胶质层厚度（Y/mm）等。
进口炼焦煤进口炼焦煤除了采用与国内相同的质量指标外，有时还附加：单种煤炼焦反应后强度（CSR）及微量元素含量等。
炼焦煤的质量评价指标主要包括：工业分析指标、粘结性指标、岩相分析指标、单种煤炼焦反应后强度、单种煤成焦显微结构、流变性和膨胀性指标等[4]。
工业分析指标灰分（A），硫分(S)、挥发分(V)等。
粘结性指标粘结指数（G）、胶质层厚度（Y/mm）等。
单种煤炼焦反应后强度CSR
C+O2→CO2+408177KJ
CO2+C→2CO-162142KJ
C+H2O→CO+H2-118628KJ
C+2H2O→CO2+2H2-75115KJ
因为产生CO和H2的过程均是吸热反应，需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供，因此气化焦也是气化过程的热源。气化焦要求灰分低、灰熔点高、块度适当和均匀。其一般要求如下：固定炭>80%；灰分1250℃；挥发分<3.0%；粒度15-35mm和35mm两级。冶金焦虽可以用作气化焦，但由于受炼焦煤资源和价格等的限制，一般不用冶金焦制气。以高挥发分粘结煤为原料生产的气煤焦，块度小、强度低，不适用于高炉冶炼，但它的气化反应性好，可取代气化焦用于制气。
电石用焦是在生产电石的电弧炉中作导电体和发热体用的焦炭。电石用焦加入电弧炉中，在电弧热和电阻热的高温（1800-2200℃）作用下，和石灰发生复杂的反应，生成熔融状态的炭化钙（电石）。其生成过程可用下列反应式表示：
CaO+3C→CaC2+CO-46.52KJ
电石用焦应具有灰份低、反应性高、电阻率大和粒度适中等特性，还要尽量除去粉末和降低水分。其化学成分和粒度一般应符合如下要求：固定碳大于84%，灰份小于14%，挥发份小于2%，硫份小于1.5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根据生产电石的电弧炉容量而定：
电炉容量/KV
A粒度/mm
<5000
3-12
5000-10000
3-15
10000-20000
3-18
>20000
3-20
粒度合格率要求在90%以上。
SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO（气）
随着反应的进行，焦炭中的固定碳不断消耗，主要以CO形式从炉顶逸出。焦炭灰份中的三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁和五氧化二磷等，部分或大部分被还原出来，进入合金中；未参加反应的部分进入炉渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后挥发掉。冶炼不同品种的铁合金，对焦炭质量的要求不一，生产硅铁合金时对焦炭质量要求最高，所以能满足硅铁合金生产的铁合金焦，一般也能满足其他铁合金生产的要求。
中国冶标（YB/T034-92）规定了铁合金焦的技术要求，要求粒度为2-8mm，8-20mm，8-25mm。
焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在 40～45%，铸造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40 值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。如表31-1所示。
转故试验完成后，用孔径为40mm和10mm的筛子筛分，大于40mm粒级的百分数为M40值，小于10mm粒级的百分数为M10值。我国冶金焦规定的强度指标见表31-2。
转鼓方法
1000/1000 25 100 50 〉60 圆形 40，10 40/M40
表31-2 我国冶金焦强度指标（%）
强度指标 Ⅰ级冶金焦 Ⅱ级冶金焦 Ⅲ级冶金焦
M40 >80.0 >76.0 >72.0
M10< 8.0< 9.0< 10.0
国别 中 国 美国 原苏联德国法国日本
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
焦炭灰分（%） ≤12.0 ≤13.5 ≤15.0< 7.0< 10.0< 8.0< 9.0< 10.0
2015年10月份，我国进口炼焦煤308.2万吨，环比下降22.2%，同比下降43.4%。2015年1-10月我国累计进口炼焦煤3948.1万吨，同比下降20.7%。[9-10]