煉焦煤（用于生產(chǎn)一定質(zhì)量焦炭的原料煤）
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煉焦煤
用于生產(chǎn)一定質(zhì)量焦炭的原料煤
基本信息
| 外文名 | coking coal |
| 作用 | 作為生產(chǎn)原料，用來(lái)生產(chǎn)焦炭 |
| 分類 | 焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣煤等 |
| 屬于 | 煙煤 |
| 領(lǐng)域 | 能源 |
簡(jiǎn)介
現(xiàn)狀
《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2007》數(shù)據(jù)顯示，2006年末全球探明的煤炭可采儲(chǔ)量總計(jì)9090.64億噸，可采年限為147年。根據(jù)煤炭變質(zhì)程度，煤炭探明儲(chǔ)量中焦煤不到資源量的1/10。世界焦煤資源中，肥煤、主焦煤、瘦煤約占1/2，其經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量約5000億噸，其中低灰、低硫的優(yōu)質(zhì)焦煤資源大約僅有600億噸。世界焦煤資源中，約有1/2 分布在亞洲地區(qū)，1/4 分布在北美洲地區(qū)，其余1/4 則分散在世界其它地區(qū)。從焦煤查明資源儲(chǔ)量情況看，中國(guó)焦煤資源占世界25%左右，具備比較優(yōu)勢(shì)。
我國(guó)的煉焦煤儲(chǔ)量低，優(yōu)質(zhì)資源稀缺。我國(guó)煉焦煤的儲(chǔ)量?jī)H為2,758億噸，占全國(guó)查明煤炭資源儲(chǔ)量的27%。其中，氣煤占我國(guó)煤炭總資源量的13.75%、肥煤占3.53%，主焦煤占5.81%，瘦煤占4.01%。去除高灰、高硫、難洗選、不能用于煉焦的部分，優(yōu)質(zhì)的焦煤和肥煤的資源稀缺，占查明煤炭資源儲(chǔ)量的比例不足6%和3%。
與我國(guó)豐富的煤炭資源相比，中國(guó)煉焦煤資源相對(duì)稀缺，儲(chǔ)量?jī)H占我國(guó)煤炭總量的25.4%，在找礦方面幾乎沒(méi)有新的發(fā)現(xiàn)。其中粘結(jié)性差、適合作配煤的氣煤儲(chǔ)量占到近一半，而強(qiáng)粘結(jié)性的主焦煤和肥煤僅占煤炭總儲(chǔ)量的3.53%和5.81%，也就是說(shuō)，煉焦煤的主要配煤品種—主焦煤和肥煤合計(jì)僅占焦煤總儲(chǔ)量比重為36%左右。
在我國(guó)煉焦原煤產(chǎn)量中，以焦煤、氣煤、1/3焦煤和氣肥煤產(chǎn)量較高，肥煤、貧瘦煤和瘦煤的產(chǎn)量較低。我國(guó)焦煤的生產(chǎn)能力最大，其次為氣煤和1/3焦煤。優(yōu)質(zhì)的煉焦煤，例如肥煤的生產(chǎn)能力僅為8400萬(wàn)噸左右。2010年全國(guó)煉焦原煤產(chǎn)量11.14億噸，煉焦煤精煤產(chǎn)量60792萬(wàn)噸，其中焦煤原煤產(chǎn)量為21885萬(wàn)噸，占煉焦原煤總產(chǎn)量的19.6%；焦煤精煤產(chǎn)量為10942萬(wàn)噸，占煉焦煤精煤總產(chǎn)量的18.0%。
從歷年各地區(qū)煉焦煤產(chǎn)量來(lái)看，中國(guó)焦煤產(chǎn)量主要集中在華北地區(qū)，西南地區(qū)和東北地區(qū)次之。從具體省份看，我國(guó)煉焦煤產(chǎn)量主要集中在山西、河北、河南、安徽和山東等省，這幾個(gè)省的核定生產(chǎn)能力之和占全國(guó)的57.3%。山西省作為我國(guó)的產(chǎn)煤大省，其煉焦煤的核定生產(chǎn)能力接近全國(guó)核定生產(chǎn)能力的三分之一，其生產(chǎn)的煤種主要以焦煤為主，比例達(dá)到36.4%。
山東省是我國(guó)的煉焦煤產(chǎn)量大省，僅次于山西，但是山東省的焦煤產(chǎn)量非常少，僅占全省煉焦煤產(chǎn)量的0.1%，而氣煤比例最大，達(dá)全省煉焦煤的55.07%，其次為氣肥煤，達(dá)23.21%主要分布于新汶和肥城等礦區(qū)的統(tǒng)配、地方和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，因此山東省的煉焦煤主要以高揮發(fā)分煤為主。
2010年，全國(guó)煉焦精煤統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量60792萬(wàn)噸，其中山西統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量最多，達(dá)13788萬(wàn)噸，河北據(jù)第二位，達(dá)10915萬(wàn)噸。3—6位分別是山東、黑龍江、安徽、河南。山西省的煉焦洗精煤中以焦煤和肥煤比例較大，而在山東省的煉焦精煤中則以低變質(zhì)、結(jié)焦性較弱的氣煤和1/3焦煤的比例較大。
2008年以來(lái)，我國(guó)煉焦煤生產(chǎn)能力增加幅度相對(duì)較小，小煤礦政策性停產(chǎn)，導(dǎo)致煉焦煤供給緊張，尤其是焦、肥煤生產(chǎn)能力增加較少。根據(jù)中國(guó)煤炭運(yùn)銷協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2008年主要煉焦煤企業(yè)新增煉焦煤原煤生產(chǎn)能力1245萬(wàn)噸，2009年全國(guó)16家重點(diǎn)企業(yè)新增煉焦煤原煤生產(chǎn)能力1365萬(wàn)噸，2009年之后，隨著我國(guó)晉中、兩淮、河南、冀中、云貴等煉焦煤大型基地建設(shè)進(jìn)入新井投放期及我國(guó)煉焦煤資源整合重組、資產(chǎn)化管理的步伐加快，煉焦煤采選后勁和供給能力有所增加。
在鋼鐵、冶金、化工、有色金屬、機(jī)械制造等行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，強(qiáng)力拉動(dòng)了焦炭市場(chǎng)需求。同時(shí)，我國(guó)焦炭行業(yè)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步、市場(chǎng)需求旺盛、生產(chǎn)和消費(fèi)快速發(fā)展的勢(shì)頭，盡管產(chǎn)能過(guò)剩，但供需基本保持平衡。2009—2020年，在國(guó)內(nèi)需求趨緩與焦炭行業(yè)限產(chǎn)、停產(chǎn)自律的作用下，預(yù)計(jì)我國(guó)焦炭行業(yè)的供求關(guān)系將保持平衡狀態(tài)。受鋼鐵行業(yè)和焦炭行業(yè)需求增長(zhǎng)下滑影響，預(yù)計(jì)2010—2020年，中國(guó)煉焦精煤需求量將增長(zhǎng)緩慢，強(qiáng)粘煉焦煤需求緊缺矛盾將得到緩解。
分布
中國(guó)埋藏深度在1000米以內(nèi)的煉焦煤資源80%分布在山西省和貴州省。山西省焦煤查明資源儲(chǔ)量1694.6億噸，占全國(guó)焦煤查明儲(chǔ)量61.4%；山西省焦煤可采儲(chǔ)量331.6 億噸，占全國(guó)可采儲(chǔ)量51.3%，山西省焦煤可采儲(chǔ)量和查明資源儲(chǔ)量均位居全國(guó)首位。焦煤查明資源儲(chǔ)量占全國(guó)第二、三、四、五位的分別是安徽省236.2 億噸、山東省172.7 億噸、貴州省98.6 億噸、黑龍江省98.2 億噸。
種類
根據(jù)煤炭的煤化程度由低到高，可以將煤炭分為褐煤、煙煤到無(wú)煙煤。習(xí)慣上，將具有一定的粘結(jié)性，在室式焦?fàn)t煉焦條件下可以結(jié)焦，用于生產(chǎn)一定質(zhì)量焦炭的原料煤統(tǒng)稱為煉焦煤。根據(jù)我國(guó)的煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)，煙煤中的氣煤、肥煤、氣肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和貧瘦煤都屬于煉焦煤，而褐煤、無(wú)煙煤以及煙煤中的長(zhǎng)焰煤、不黏煤和貧煤都屬于非煉焦煤。我國(guó)煉焦煤各煤種的儲(chǔ)量不均勻，以氣煤（包括1/3焦煤）最多，其次為焦煤。此外，尚有未分類的占1.96%。
煉焦煤各煤種介紹
焦煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：是一種結(jié)焦性最好的煉焦用煤，它的碳化程度高、粘結(jié)性好，加熱時(shí)能產(chǎn)生熱穩(wěn)定性很高的膠質(zhì)體。如用焦煤?jiǎn)为?dú)煉焦，能獲得塊度大、裂紋少、強(qiáng)度高、耐磨性好的優(yōu)質(zhì)焦炭。單獨(dú)煉焦時(shí)，由于膨脹壓力大，易造成推焦困難。
肥煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：是粘結(jié)性最強(qiáng)、中等煤化程度的煤，加熱時(shí)能產(chǎn)生大量膠質(zhì)體。用肥煤?jiǎn)为?dú)煉焦能產(chǎn)生熔融性好、強(qiáng)度高的焦炭，但焦炭的橫裂紋多，氣孔率高，易碎，因此多與粘結(jié)性較弱的氣煤、瘦煤或弱粘煤等配合煉焦。
1/3焦煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過(guò)渡煤。具有中高揮發(fā)分的強(qiáng)粘結(jié)性煤。用這種煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)，能生成熔融性良好、強(qiáng)度較高的焦炭。煉焦時(shí)，1/3焦煤的配入量可在較寬范圍內(nèi)波動(dòng)，都能獲得強(qiáng)度較高的焦炭，這種煤也是良好的煉焦配煤中的基礎(chǔ)煤。
瘦煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：是煤化程度最高的煉焦煤，它的揮發(fā)分低，受熱后產(chǎn)生的膠質(zhì)體數(shù)量比焦煤少，且軟化程度高。用瘦煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)，能得到塊度大、裂紋少、抗碎強(qiáng)度較好的焦炭，但這種焦炭的耐磨強(qiáng)度較差，瘦煤作煉焦配煤用效果較好。
氣肥煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：是一種揮發(fā)分膠質(zhì)體厚度都很高的強(qiáng)粘性肥煤類。氣肥煤結(jié)焦性介于肥煤和氣煤之間，單獨(dú)煉焦對(duì)能產(chǎn)生大量氣體和液體化學(xué)產(chǎn)品。
氣煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：是一種碳化程度較低的煉焦煤，加熱時(shí)能產(chǎn)生較多的揮發(fā)分和較多的焦油，膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性低于肥煤。氣煤也能單獨(dú)煉焦，但焦炭的抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度較差，焦炭多呈細(xì)長(zhǎng)條且易碎，并有較多的縱裂紋。配煤煉焦肘多配入氣煤，可增加產(chǎn)氣率和化學(xué)產(chǎn)品回收率。
1/2中黏煤 用途：基礎(chǔ)煉、焦配煤
特點(diǎn)：1/2中粘煤是一種中等粘結(jié)性的中高揮發(fā)分煙煤，是碳化程度最低的煉焦煤。一部分中粘煤在單獨(dú)煉焦時(shí)能生成一定強(qiáng)度的焦炭，可作配煤煉焦的原料；粘結(jié)性較弱的另一部分中粘煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)，生成的焦炭強(qiáng)度差，粉焦率較高。因此，這種煤可作氣化用煤或動(dòng)力用煤，在配煤煉焦時(shí)也可適當(dāng)配入。
煉焦煤質(zhì)量指標(biāo)
國(guó)產(chǎn)煉焦煤 按照中國(guó)煤炭分類
及冶金行業(yè)對(duì)焦炭的要求，國(guó)產(chǎn)煉焦煤的主要質(zhì)量指標(biāo)：灰分（A），硫分(S)、揮發(fā)分(V)、粘結(jié)指數(shù)（G）、膠質(zhì)層厚度（Y/mm）等。
進(jìn)口煉焦煤 進(jìn)口煉焦煤除了采用與國(guó)內(nèi)相同的質(zhì)量指標(biāo)外，有時(shí)還附加：?jiǎn)畏N煤煉焦反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）及微量元素含量等。
煉焦煤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)
煉焦煤的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括：工業(yè)分析指標(biāo)、粘結(jié)性指標(biāo)、巖相分析指標(biāo)、單種煤煉焦反應(yīng)后強(qiáng)度、單種煤成焦顯微結(jié)構(gòu)、流變性和膨脹性指標(biāo)等
。
工業(yè)分析指標(biāo) 灰分（A），硫分(S)、揮發(fā)分(V)等。
粘結(jié)性指標(biāo) 粘結(jié)指數(shù)（G）、膠質(zhì)層厚度（Y/mm）等。
單種煤煉焦反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR
單種煤成焦顯微結(jié)構(gòu) 粗粒結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)、惰性結(jié)構(gòu)、各向同性、各向異性等。
流變性和膨脹性指標(biāo) 奧亞膨脹度、基氏流動(dòng)度等。
煉焦煤下游產(chǎn)品
冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統(tǒng)稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐煉鐵，因此往往把高爐焦稱為冶金焦。中國(guó)制定的冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1996-94）就是高爐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
氣化焦
氣化焦是專用于生產(chǎn)煤氣的焦炭。主要用于固態(tài)排渣的固定床煤氣發(fā)生爐內(nèi)，作為氣化原料，生產(chǎn)以CO和H2為可燃成分的煤氣。氣化過(guò)程的主要反應(yīng)有：
C+O2→CO2+408177KJ
CO2+C→2CO-162142KJ
C+H2O→CO+H2-118628KJ
C+2H2O→CO2+2H2-75115KJ
因?yàn)楫a(chǎn)生CO和H2的過(guò)程均是吸熱反應(yīng)，需要的熱量由焦炭的氧化、燃燒提供，因此氣化焦也是氣化過(guò)程的熱源。氣化焦要求灰分低、灰熔點(diǎn)高、塊度適當(dāng)和均勻。其一般要求如下：固定炭>80%；灰分1250℃；揮發(fā)分<3.0%；粒度15-35mm和35mm兩級(jí)。冶金焦雖可以用作氣化焦，但由于受煉焦煤資源和價(jià)格等的限制，一般不用冶金焦制氣。以高揮發(fā)分粘結(jié)煤為原料生產(chǎn)的氣煤焦，塊度小、強(qiáng)度低，不適用于高爐冶煉，但它的氣化反應(yīng)性好，可取代氣化焦用于制氣。
電石焦
電石用焦是在生產(chǎn)電石的電弧爐中作導(dǎo)電體和發(fā)熱體用的焦炭。電石用焦加入電弧爐中，在電弧熱和電阻熱的高溫（1800-2200℃）作用下，和石灰發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，生成熔融狀態(tài)的炭化鈣（電石）。其生成過(guò)程可用下列反應(yīng)式表示：
電石用焦應(yīng)具有灰份低、反應(yīng)性高、電阻率大和粒度適中等特性，還要盡量除去粉末和降低水分。其化學(xué)成分和粒度一般應(yīng)符合如下要求：固定碳大于84%，灰份小于14%，揮發(fā)份小于2%，硫份小于1.5%，磷分小于0.04%，水分小于1.0%，粒度根據(jù)生產(chǎn)電石的電弧爐容量而定：
電爐容量/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。
鐵合金焦
鐵合金焦是用于礦熱爐冶煉鐵合金的焦炭。鐵合金焦在礦熱爐中作為固態(tài)還原劑參與還原反應(yīng)，反應(yīng)主要在爐子中下部的高溫區(qū)進(jìn)行。以冶煉硅鐵合金為例，其反應(yīng)式為：
SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO（氣）
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，焦炭中的固定碳不斷消耗，主要以CO形式從爐頂逸出。焦炭灰份中的三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂和五氧化二磷等，部分或大部分被還原出來(lái)，進(jìn)入合金中；未參加反應(yīng)的部分進(jìn)入爐渣。焦炭中的硫和硅生成硫化硅和二硫化硅后揮發(fā)掉。冶煉不同品種的鐵合金，對(duì)焦炭質(zhì)量的要求不一，生產(chǎn)硅鐵合金時(shí)對(duì)焦炭質(zhì)量要求最高，所以能滿足硅鐵合金生產(chǎn)的鐵合金焦，一般也能滿足其他鐵合金生產(chǎn)的要求。
焦炭質(zhì)量要求。固定碳含量高，灰份低，灰中有害物質(zhì)三氧化二鋁和五氧化二磷等的含量要少，焦炭反應(yīng)性好，焦炭電阻率特別是高溫電阻率要大，揮發(fā)份要低，有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和食糧的塊度，水分少而穩(wěn)定。
中國(guó)冶標(biāo)（YB/T034-92）規(guī)定了鐵合金焦的技術(shù)要求，要求粒度為2-8mm，8-20mm，8-25mm。其他指標(biāo)見表
焦炭質(zhì)量指標(biāo)
焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體（或孔孢多孔體）。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強(qiáng)度，其指標(biāo)一般以裂紋度（指單位體積焦炭?jī)?nèi)的裂紋長(zhǎng)度的多少）來(lái)衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率（只焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù)）來(lái)表示，它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭，對(duì)氣孔率指標(biāo)要求不同，一般冶金焦氣孔率要求在 40～45%，鑄造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關(guān)系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強(qiáng)度低；而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。焦炭強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來(lái)沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40 值表示；焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來(lái)摩檫力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M40值，焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度M10值。M40和M10值的測(cè)定方法很多，我國(guó)多采用德國(guó)米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。如表31-1所示。
轉(zhuǎn)故試驗(yàn)完成后，用孔徑為40mm和10mm的篩子篩分，大于40mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)為M40值，小于10mm粒級(jí)的百分?jǐn)?shù)為M10值。我國(guó)冶金焦規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)見表31-2。
轉(zhuǎn)鼓方法
轉(zhuǎn)鼓特性 焦炭試樣篩分強(qiáng)度指標(biāo)
直徑/長(zhǎng)度（mm）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)）重量（kg）粒度（mm）孔形篩孔(mm) 耐磨強(qiáng)度（粒極mm/指標(biāo)）抗碎強(qiáng)度（粒極mm/指標(biāo)）
1000/1000 25 100 50 〉60 圓形 40，10 40/M40
表31-2 我國(guó)冶金焦強(qiáng)度指標(biāo)（%）
強(qiáng)度指標(biāo) Ⅰ級(jí)冶金焦 Ⅱ級(jí)冶金焦 Ⅲ級(jí)冶金焦
M40 >80.0 >76.0 >72.0
M10 <8.0 <9.0 <10.0
表31-3 幾個(gè)國(guó)家冶金用焦炭與精煤灰分國(guó)標(biāo)（Ad）
國(guó)別 中 國(guó) 美國(guó) 原蘇聯(lián)德國(guó)法國(guó)日本
Ⅰ級(jí) Ⅱ級(jí) Ⅲ級(jí)
焦炭灰分（%） ≤12.0 ≤13.5 ≤15.0 <7.0 <10.0 <8.0 <9.0 <10.0
精煤灰分（%） <12.5 5.5～6.5 8.0～8.5 6.0～7.0 <7.0 6.6～8.0
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煤炭根據(jù)用途的分類
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動(dòng)力煤
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煉焦煤
用于生產(chǎn)一定質(zhì)量焦炭的原料煤
液化用煤
詞目：液化用煤 英文：liquefacation 釋文：適于通過(guò)化學(xué)加工獲取液體燃料和化工原料的煤。
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