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煤化工
3月26日，2015年（第五届）国际炼焦煤资源与市场高峰论坛在中国（太原）煤炭交易中心召开。该高峰论坛自2011年以来每年举行一届，是目前业内最大规模、最高层次的国际性盛会，本届会议为期两天。3月27日上午，煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院煤质研究所所长白向飞对比分析了国内外焦煤资源与品质及互补应用。
煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院煤质研究所所长 白向飞
今天给大家讲一下炼焦煤资源和品质的对比以及互补应用，主要就是讲一下中国和国外的煤在工艺指标和微量元素方面的差异。我们从炼焦煤评价指标体系开始讲，我们说中国的煤，尤其是煤的管理和国外不一样，我们的指标很多，而且我们的煤质管理的标准和办法都很多。我们总结一下，其实这炼焦煤的质量管理指标无非就是以下几个类型，第一个就是煤炭的类别，炼焦不像发电和化工一样，什么样的都可以。几十年以前传统对煤是有限制。我们说一些主要的国家，无论是中国，还是美国，还是前苏联，都对煤炭进行了分类，而且各国的分类体系有一定的差异。但是我们说中国的煤炭分类标准，目前在世界上的影响日益巨大。一个方面我们的标准定的的确很不错，我们最主要的原因是因为我们的标准是全世界炼焦煤主要的标准，大家不得不按照这个标准来进行。我们利用什么样的方法鉴别是不是真的是标准，我们说鉴定煤种指标，我们要知道是不是一个配合的煤。我们可以归纳为成分或者说品位的指标，我们说煤的煤质的优良还是比较差，我们首先想到的就是灰份和油份，钢铁的企业比较关注磷，环保的原因，或者说雾霾的原因，大家越来越多的想到了煤的有害元素，比如说CI、F、As、Hg，对炼焦煤的评价这些元素大家都会越来越关注。还有一个很重要的成分，一般的炼焦煤尤其是在商务贸易阶段不重视。工艺性的指标有黏结性的，有流动性的，有膨胀性的，这是一些规范性非常强的指标。还有一种指标是结焦性的指标，很多的黏结性看起来很好的煤，但是它的结焦性不好。有一些煤的黏结很好，但是出来的煤质量就是很差。有的时候很快就烧没了，这样我们说利用一个最直接的办法来评价就是结焦性的指标，没有一个很好的实验室指标，所以说我们最终都是一些半工业性的指标。中国最常用的是40公斤的焦煤，随着技术的进步，很多人推崇200公斤的，甚至是法国有600公斤的焦煤，它的运行成本很高，这是中国和国际炼焦煤质量评价的指标体系。
我们看一下中国的煤炭分类，全世界范围内来讲中国对煤炭的分类，中国对炼焦煤的分类应该是最细的。就是中国和前苏联有很细的分类，我们说现在的炼焦技术的发展，传统的也在以一定的比例在炼焦，我们说这些煤是炼焦煤，还是不是炼焦煤。如果说这个问题是一个技术的问题，这是很好回答，它不是炼焦煤。但是如果说从科学来讲，这是很难下一个明确的定义。对中国来讲我们的炼焦煤化工也是有一点过细了，1/2中黏煤，我很多年从来没有碰到过哪一个矿是生产1/2中黏煤的，几乎没有这样的煤。比如说挥发份，它的黏结指数是在这个合理的范围内，但是你要细分的话利用其它的指标，这不是真正的1/2黏结煤。
世界其它国家的煤炭分类体系对比一下，我们可以看美国应该说也是一个强大的产量是10亿吨左右的产量。美国对煤炭的分类其实框架是非常粗的。所以说煤炭的分类，不好说它是越细就越好，还是说越粗越好，关键就是要起到一定的指导作用。大家不是学煤的，我们认识煤的时候，看这个标准就可以知道的。但是到了一定的程度以后，这个标准没有我们想象的那么复杂，主要还是对煤质的认识是更主要的一个方面。我们说美国的煤无非就是分为低挥发份的煤，中等挥发份的煤，还有就是褐煤，烟煤等等。其实真正对美国来讲，烟煤相当于中国炼焦煤。澳大利亚也有一个AF2096，澳大利亚更多的就是利用AME公司的分类方法来做的，虽然严格来讲不是一个国家的标准，就是一个商业常用的一个分类体系。它和中国的炼焦煤分类没有一个非常非常明确的，当然了会有一个大致的对比关系。半软焦煤相对于中国年轻的炼焦煤，基本上是大致的一个对比关系。所以我们说如果要和国际上做煤炭的分类做对比，我们说中国的分类指标是最细的，中国煤炭分类因为历史没有产生一些类似于美国和澳大利亚的指标，这导致有的时候会有一定的困惑。钢厂和洗煤厂，最近十年对指标的理解可能比我更细致，因为每一批都要利用这样的指标，看是不是一个真正的焦煤，或者说是真正的瘦煤。中国的分类指标在国际上的影响很大，它成为了国际的标准。除了黏结指数本身黏结性比较好以外，最大的特点还是中国已经成为国际炼焦煤的主要国家。
商品煤的质量评价与控制技术指南，2014年的年底已经发布了，在座的诸位可能大部分的人对这个标准都是非常非常关注的。刚才薛总说我是标准的起草者，我对这个标准没有太大的认识，不是说这个标准有多么的严格。这张表是评价指标，会给大家提供一个量，仅仅是一个推演。对炼焦煤来讲我们应该关注哪一些指标，它的意义在于评价炼焦煤。是什么样的煤，决定了它的焦炭质量是高还是低。这张表的数据可能很多人都非常的有争议，我的看法什么？这个标准定的太放松了。0.02都是是很正常的，但是到0.1%的这是很难碰到的，这个指标一点都不严格。我们说升达到20%这是很困难的，可能中国贵州或者说内蒙古的东部地区，内蒙古的东部地区升高其实不是炼焦煤，所以说不会碰到这样的问题。大部分的炼焦煤的升就是10以内，超过20的很少。汞的方面0.25，这个0.25说明这个汞稍微的比前面的几个指标严格了一点，它和商品炼焦煤在同一个数字内。山西的很多量，我估计在0.1-0.2之间，所以说定这个0.25。这样的指标我认为严格来讲是比较严格的。标准虽然已经出台，但是我觉得它对大部分的炼焦煤洗煤厂和焦化厂冲击不是很大。如果说将来国家真的从煤源头，比如说现有的技术，你脱硫的技术再好，普遍超过了一定的含量就是脱不到会排到大气中。所以我觉得在目前的指标规定下，大家没有必要太多的担心。
给大家介绍一下中国炼焦煤资源分布和煤质的特性。华北地区以及中东部地区，很多的煤质还是有一些共性的东西。山西、河北、河南、安徽、山东，可以归纳为一个大的地区。炼焦煤最大的特点就是煤种比较齐全。煤质特点大家都知道，我们山西的煤炭比较充足。到了太原方面这个硫分比较高，华北地区的炼焦煤，它的各种有害元素的含量相对比较低，我们有的时候测硫。我们山西这边如果说把有害元素的含量作为分子，把硫和灰作为分母，它的含量是比较低的，微量元素的富集程度不是很高的。东北地区大家现在来看，历史上黑龙江东部的炼焦煤一直是支撑东北地区很重要的方面，同时黑龙江东部的炼焦煤煤质是很好的。它和山西的煤相比还是有一些缺陷，它的煤种比较单一，都是相对比较年轻的炼焦煤为主，缺乏低挥发份的炼焦煤。东北地区的炼焦煤，它的有害物质的含量比较低，除了有的矿区钾含量比较高，其它的含量都是比较低的。西南地区，比如说重庆地区，我们的贵州地区，这些地方的炼焦煤，其实它总体的炼焦性和山西这边是比较接近的，煤种也是比较多的，取决于煤田后期的一些经历。西南矿区的煤我们说和山西和华北地区相比，它的有害微量元素含有偏高一些。西北地区传统上炼焦煤资源相对来讲是比较少的，青海地区最近几年开发了一些炼焦煤资源，这些炼焦煤资源如果说从品位的角度评价，它的质量是比较好的，经常说是优质的炼焦煤，主要体现在灰份和硫份，它的炼焦性和华北地区的炼焦性相比，它的质量是比较差的，不是说很耐烧，它的强度要低一些。我们说新疆地区部分的炼焦煤质量比较好，这引起了比较大的重视。
看一下中国炼焦煤的煤化程度和煤岩组成，这就好比我们说同一个年龄段男士多还是女士多？炼焦要多拿到煤气，它的挥发份会比较高，得到的煤气和油品会比较多一些，得到的焦炭质量是有负面的影响。这是我们在13年-14年期间抽查了一个中国一百个左右的洗煤厂，这个面不是很广泛。进行了各个主要品位指标的一些抽烟调查，不同的煤种层，焦煤和肥煤，它的煤质比较差，而且会抽到一些比较高灰分的焦煤或者说肥煤。1/3的焦煤，或者说气煤，这个煤质会好一些，硫份会低一些，灰份会低一些，一个方面取决于中国煤炭资源，另外一个方面跟市场需求有关系。因为焦煤不是很紧缺的商品，灰分和硫份太高没有竞争力。我们说中国的炼焦煤，我觉得在煤灰层面还是有优势的。
重要炼焦煤的灰分含量，它里面含的灰分超过了国家的标准，但是平均的灰分就是肥煤，尤其是焦煤有可能达到10%以上。那么气煤和1/3焦煤，这些灰分是比较低的，下面的图是不同的灰分级的分布图。有的人说中国的炼焦煤质量比较差，主要就是因为硫造成的。我们说受制于资源的问题，中国的高硫煤日渐凸现，我们说山西炼焦煤基本上可以把它分为两个煤种，山西组和太原组，山西组低硫量已经很少了，我们现在再开发和利用都是太原煤，把高硫煤处理成低硫煤，这个难度是很大的，成本也是很高的。不同煤种里面，我们说焦煤和肥煤相对来讲比其它的煤种平均值要高一些的，同时会有一些极端的硫分煤在市场上流通。通过低阶煤等非常规炼焦煤的配比来调节入炉煤硫分。
这是中国炼焦煤的磷含量，它和煤种没有根本的关系。无论是山西还是河北的炼焦煤，还是华南地区的炼焦煤，包括湖南地区的炼焦煤，包括侏罗纪的炼焦煤和东北地区炼焦煤。我们说中国的炼焦煤磷分很低，个别的可以有很高的情况出现，但是都在0.02和0.03，中国的炼焦煤总体上磷的含量是很低的，它和灰分有一定的关系，但是关系不是很密切。这是中国炼焦煤氯含量的分布，我们说氯含量高的煤，比如说山西有一些矿氯含量比较高。华南的地区，比如说湖南的这些矿区氯含量也是有比较高的情况，但是这都是比较极端的情况。我们说煤中氯的平均含量都在700-800，所以说国家标准定1500，我们说要想超标，其实是一件比较困难的事，大部分的炼焦煤不会超这个标准。我们说煤中的氯有一部分的确是和有机结合，而不是说来自于煤矿，它的成因是比较复杂的。应该说从科学的角度来讲，煤中氯的来源，现在还没有完全的认识清楚。
下面看一下工艺指标，我们说煤的黏结指数，各种工艺性质指标都是接近抛物线的变化。大家判断炼焦煤的基本性质是很容易的，基本上都是可以作为非常好的炼焦煤。灰高怎么处理，硫怎么处理。同时我们可以看各种指标之间相关性总体是比较好的，但是不是很密切。比如说黏结指数不是一个简单的限定方式，有的专家规定指数性的，或者说多元的方程来表示，但是总体上关系密切。但是我们说很难利用一个简单的数学关系来表达，各种指标之间除了取决于煤化程度，还取决于这个煤的环境，主要是形成什么时代，什么环境下形成的。
我们工艺性的指标其实应该随着炼焦技术的发展而不断构造新的指标，大家都说黏结指数这是一个非常好的指标，但是事实上黏结指数它的分辨率不是很高。我们看这个表，对中国的大部分的炼焦煤肥煤不上的煤，G五值最小可以达到85，最高110的也有，最高的有102。辨认系数同一个煤种只有44%。这个黏结数已经很难再分辨了，这个焦煤和炼焦煤到底有多大的差异。Y值可以从15-32，最大值可以从20-272，评价炼焦煤除了成因性质以外还需要多个指标的。
我们看一下灰成分指数，武装是用MBI指标，还是MCI指标，这两个指标其实内在的指标都是灰分，无非就是计算方法不一样。我们说中国的炼焦煤这两个指标我们可以看这两个图，基本上都比较低。中国炼焦煤中碱金属的含量是比较低的。对低碱的往往碱含量不高，Na含量也不高。但是对一些高碱的煤，很少的情况是碱含量都高，很少有说碱和Na都高。新疆的煤，因为它的地表是盐碱化的，每年都有地表水往下渗，把地表带到了煤层，而它的Na含量比较高。用一个不标准的术语来讲，是一个游离的Na。其实把这两个元素放在一起，评价煤质的话，它们两个的差异是很大的。国外煤的资料掌握的不是很多，这是我们这两年我们单位做监测收集到的一些数据。国外的煤我们可以看它的硫分含量是很低的小于0.5，它的问题也有的。我们说2014年，我们因为做这个商品煤标准的时候找了一些单位，澳大利亚的煤和俄罗斯的煤，它的磷含量超标的频次是很高的，中国基本上没有，但是澳大利亚和俄罗斯这样的情况是很常见的。这个角度来讲，我们说中国的炼焦煤即使从品类上来讲和国外的煤相比，也不是说一无是处，有比它强的地方。按照去年的标准商品煤质量评价，进口的炼焦煤没有超过0.1，但是总体的含量比中国的煤含量要高。
如果说一下国内外炼焦煤的应用现状和存在的问题，其实我的感触是什么呢？在我们中国20多年来，对炼焦煤的应用不能说登峰造极也是差不多。我们中国很多的配煤工作者是很努力的，在这个方面下了很多的工夫。没有最好只有更好，很多比我小很多岁的年轻人已经在做这个方面的工作，大家在对煤的利用是做的很好。煤的角度有几个问题可以探讨一下，一个是中国的炼焦煤长期来讲利用还是粗放的，我们一些品质比较差的炼焦煤往往作为动力煤使用。在煤炭供应比较紧张的情况之下，会作为动力煤使用。混煤的现象比较严重，我们说在中国煤质管理的标准是最多的，中国的煤炭分类标准也是最细致的，但是就是管不住这个混。严格的按照标准我的这个煤就是焦煤，你把这个标准打开任何一个指数都落在焦煤。我们应该加强炼焦煤的质量管理，以及它的科学表征方面的研究。中国炼焦煤一定的程度上供应的过程中稳定性相对比较差，很多的煤企和焦化企业的争议在这儿。我们说进口煤它的质量稳定性比我们的好一些。进口焦化不是说没有问题，除了刚才给大家说的澳洲和俄罗斯，包括其它国家的一些部分煤种，磷含量超标比较严重以外，它的反应活性比较高。部分进口炼焦煤有害元素偏高。
国内外炼焦煤互补应用，在很多沿海的企业已经做的很好，从我的观点来看中国的低硫的炼焦煤消耗比较大，供应相对紧张。没有进口煤的补充，中国焦炭的硫分保证困难一些。我们说要看到中国煤的优势，尤其是山西的炼焦煤，它的炼焦供应性是比较合理的，可能在座的诸位都比我清楚。我们沿海地区的很多焦化厂，虽然说要利用进口煤替代山西煤，真正替代山西煤的比例是很低的，因为山西煤它就是品位差了一点，但是结焦性是非常好的，这个进口煤很难完全的替代。进口煤沿海地区部分焦化企业稳定原料煤的供应和质量起到了非常积极的作用。炼焦煤的质量管理新动向和我们的新技术，总体来讲我们可以认为环境保护压力和经济下行的压力，催生了相关的政策和标准。去年关注的商品煤质量管理办法和国标31356商品煤质量评价与控制技术指南。国标委的层面上可能12年和13年把标准的问题解决了，国家现在非常重视煤炭商品煤的标准。国家的层面上可能这一两年以产品做标准，商品煤质量和炼焦煤，可能这个标准一两年要启动。从我做煤质的角度来讲，我不清楚炼焦煤的标准，炼焦煤的工艺性重要还是品位性重要，这是我们没有足够发我们声音的方面。国家政府部门层面来讲大家都是关注的，比如说我要关注环保，我要解决雾霾，灰低的，硫高的不是好的。这个标准还是希望大家能够积极的发出我们的声音。炼焦煤品质和性能评价的新技术方面，这几年大家关注以下几个问题，一个是煤岩自动测试系统。我怎么分析我的这个配煤是不是合理，这个气肥交瘦是不是按照预计的比例配出来，怎么可以把这个比例比较准确的测试出来。因为去年标准出台了以后，大家都非常关注微量元素的监测。我们说的话这几种微量元素都是针对煤的，事实上我们说微量元素的监测方法本身也是比较先进的。无论是水检，还是说现在的仪器分析，这个监测都是没有问题的。从我个人的角度来改，我觉得这个微量元素的监测要注意样本的前处理。灰分和硫分分布是比较均匀的，微量元素做到这点还是比较困难的，所以我们说微量元素监测包括一些新的标准，这两年也是在提高。虽然有一些国家标准，比如说我们的仪器分析方法，它不是国家标准但是是行业标准。这两年如果说我们煤中微量元素的监测真的很重视的话，有可能也会上升为国家标准，至少行业会积极的把它升级为国家标准。对炼焦煤的评价，黏结性的指数，黏结指数好了，流动性和膨胀数好了，但是它的结焦性差了一点，显微热台的应用会很热门。显微热台加热的过程中，这个气体怎么出来的，这对配煤的人或者说炼焦的人判断这个煤炼焦性能好不好，这是一个非常大的关注。第四个就是结焦性的指标，40公斤的还是400公斤的焦煤，我们国家都没有标准。同样的一个煤，不同家做的强度是不一样的，有的加一个系数，有的减一个系数，这种炼焦实验交流的标准现在在煤炭行业内已经达成共识，要做一个行业的标准。只要大家可以比较客观的看待这个问题，这个国家标准应该是可以治理起来的。
给大家展示一下现在做的工作，这是我们开发的煤岩自动测试系统，以前可以看的很准确，国内国际也有一些自动测试，但是它的稳定性是比较差的。我们说今天重庆上午做一个，明天上午做一个，这两个图的差别都很大，所以说现在的自动测试差别很大的。但是我的这个技术呢，在测试的过程中哪一个方面会产生误差会告诉大家，比如说图像的清晰度都会保持。比如说最后出来的混煤，我们的技术可以做到什么地步？图出来有疑问，点有疑问的区域，可能会立马把这个跟它相应原来样品中的显微颗粒的图像调出来。你可以看它的组份，图像的清晰度是不是足够，因为图像不清晰测下来的结果100%不准确。所以说我们的技术追溯功能和审核功能，通过这两个功能保证测试结果的准确性。以前的开发者都宣称说有我的技术测样品你可以出去，我们的理念就是利用我们的技术让煤岩的操作人员变成煤岩的专家。利用这个热台可以判断哪一个结焦性更好一些，我有几种煤，它们的融入性怎么可以搭起来，可以很直观的看出来，可以把温度记录下来，利用这样的方法对各种指标都比较接近的炼焦煤评价方面，会起到一个很积极的作用。
