山西炼焦煤与俄罗斯炼焦煤配煤炼焦应用探索

王春华

（山西焦煤集团煤焦销售有限公司，山西 太原 030024）

我国是煤炭资源大国，已探明储量仅次于美国和俄罗斯，根据观研报告网发布的《2021年中国炼焦煤行业分析报告-行业调研与未来趋势预测》，我国炼焦煤资源量占世界炼焦煤资源量的23%。炼焦煤资源埋藏较深，井下开采地质条件复杂，开采难度大、洗选难，回收率一般只有50%左右。近年来我国煤炭开采强度不断增大，使原本稀缺的炼焦煤资源更加稀缺，同时肥煤焦化、焦煤瘦化趋势明显，炼焦煤灰分、硫分也呈上升趋势。而俄罗斯炼焦煤等海外同煤种资源灰低硫低，但单种煤炼焦反应后强度低，因此可考虑利用我国主要产煤区域的山西煤的黏结性强、单种煤炼焦反应后强度高的优势，与俄罗斯低灰低硫煤配煤以降低焦炭灰分硫分，但尽量不影响焦炭特性，来替代稀缺炼焦煤资源。本文介绍了山西炼焦煤和在我国流通的几种具有代表性的俄罗斯炼焦煤的资源分布情况和煤质分析，并进行了配煤炼焦试验，现介绍如下。

1 山西炼焦煤分布及煤质特点

山西炼焦煤资源丰富，查明资源储量高达1 544亿t以上，占我国炼焦煤查明资源储量的56%；经济可采储量为331亿t，占我国炼焦煤经济可采储量的1/2以上，2021年山西炼焦煤产量6.4亿t[1]。山西炼焦煤主要分布在六大煤田，分别是河东煤田、西山煤田、霍西煤田、宁武煤田、沁水煤田、大同煤田。按赋存区域划分，代表性区域有古交地区、离柳地区、晋中地区、晋南地区、晋东南地区、晋北地区。

古交地区以优质焦、肥煤为主，灰分在11%以下、硫分1.50%，在同煤种中挥发分低、磷含量低，黏结指数及胶质层厚度中等，单种煤小焦炉试验所得焦炭抗碎强度及反应后强度高，是大型高炉不可或缺的骨架炉料，另外由于其镜质组体积分数在50%～65%，碱金属催化指数MCI低（一般低于2.5%），与碱金属含量高的进口煤配合使用，可以取得良好效果。以山西焦煤的屯兰焦煤及马兰肥煤为代表。

离柳地区以优质低硫焦、肥煤及高硫焦煤为主，是沙曲焦煤和贺西焦煤的主产地。其中焦煤挥发分适中，黏结指数可达90，胶质层厚度20 mm左右，单种煤小焦炉试验所得焦炭反应后强度高达70%以上，融合性好，可与贫瘦煤及瘦煤搭配使用，有效降低入炉煤成本，同时其碱金属含量低，也可搭配碱金属含量高的进口煤，炼得质量较好的焦炭。以山西焦煤的沙曲焦煤、双柳肥煤和离柳集团高硫焦煤为代表。

晋中地区主要以灵石、孝义地区焦、肥煤为主，选煤厂集中，可以集中配洗周边焦、肥煤等煤种，以配煤比例稳定、质量优异、数量稳定闻名，是山西炼焦精煤的主要产地之一。以山西焦煤介休选煤厂洗配煤为代表。

晋南地区主要以焦煤、1/3焦煤、高硫肥煤及瘦煤为主，其中焦煤硫分低、挥发分低、反应后强度高，可搭配离柳及晋中地区肥煤、气煤配煤炼焦。以中煤集团王家岭、安泽焦煤，山西焦煤豹子沟、生辉高硫肥煤为代表。

晋东南地区以变质程度高的无烟煤、瘦焦煤、瘦煤、贫瘦煤为主。其中无烟煤是高炉喷吹及化工用煤的主要原料；瘦焦煤、瘦煤、贫瘦煤可与吕梁、临汾等地的高黏结煤搭配，再配入其他地区的气煤或1/3焦煤等高挥发分煤炼焦。以晋城无烟煤，山西焦煤的霍尔辛赫、经坊贫瘦煤为代表。

晋北地区以气煤、1/3焦煤及不黏煤为主，是炼焦配煤及动力用煤的主要原料。以山西焦煤的斜沟偏1/3焦的气煤、大同弱黏煤为代表。

2 我国进口炼焦煤情况

2021 年来，受安全、环保多重因素影响，国内煤炭资源紧张，进口煤资源成为国内资源的有力补充。2021年，我国煤炭产量40.7亿t，进口量3.23亿t，进口炼焦煤量5 470万t，占总进口量的16.93%，出口炼焦煤量仅9.1万t。我国历年进口炼焦煤来源分布见表1。目前，澳大利亚煤炭和蒙古煤炭受政策、疫情等影响进口数量有限，俄罗斯煤炭以其数量、质量（硫分低）优势成为我国进口煤炭的主力。2021年，俄罗斯煤炭产量4.37亿t，出口3.12亿t，其中我国进口俄罗斯炼焦煤1 074万t。

表1 我国历年进口炼焦煤来源分布 万t

3 俄罗斯炼焦煤煤质特点及应用

《2021年中国炼焦煤行业分析报告-行业调研与未来趋势预测》显示：从储量看，50%的炼焦煤资源分布在亚洲，25%分布在北美洲。其中，储量最大的是俄罗斯，炼焦煤资源占比达到41%；其次是中国，炼焦煤资源占比23%。

3.1 资源分布情况

俄罗斯煤炭资源分布不平衡，3/4以上分布在俄罗斯亚洲部分，其余分布在俄罗斯欧洲部分。亚洲部分主要煤田为库兹巴斯煤田（俄罗斯第一大煤炭基地）、南雅库特煤田，欧洲部分主要煤田为顿涅茨煤田和伯朝拉煤田。俄罗斯煤炭品种比较齐全，有褐煤、烟煤（长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等）及无烟煤等。炼焦煤产地主要有库兹巴斯煤田、伯朝拉煤田和南雅库特煤田。俄罗斯每年大约有1/4的煤炭需要在各地区间相互调配，平均运距达1 000 km，最长运距达3 000 km。

3.2 几种俄罗斯炼焦煤煤质情况

为了解俄罗斯炼焦煤的煤质特点，以便与山西炼焦煤进行配伍性研究，在日照港选取了几种具有代表性的俄罗斯煤样进行煤质检测，结果见表2。

表2 几种俄罗斯炼焦煤煤质指标

由表2可知，俄罗斯炼焦煤的显著优势是硫分低，本次选取的样本硫分最低仅0.18%、最高0.39%，因此可以用来调节入炉煤的硫分。缺点是镜质组含量高、活惰比高、单种煤炼焦反应后强度低。以Deni Deep煤为例，硫分为0.32%，但镜质组体积分数高达90.2%，活惰比高达10.11，活性物含量较高，远超山西同类煤；单独炼焦后，其焦炭质量较差，反应后强度仅为24.1%左右，与山西炼焦煤的内在品质相差甚远。

4 山西炼焦煤与俄罗斯炼焦煤配煤研究

4.1 几种山西炼焦煤煤质情况

为与俄罗斯炼焦煤进行配煤试验，根据俄罗斯炼焦煤的特点，选用山西煤1～山西煤8共8种炼焦煤进行了煤质分析，结果见表3。由表3可知，山西炼焦煤的显著优势是结焦性及黏结性好，活惰比低，MCI大多数在2.5以下，极个别在3.0以上，单种煤炼焦反应后强度高。在焦炉中的作用具有不可替代性，同时可适当配合瘦煤、贫瘦煤和气煤等煤种使用，可在不降低焦炭质量的同时，降低成本。缺点是硫分较高。

表3 几种山西炼焦煤煤质指标

4.2 配煤炼焦试验

根据俄罗斯各单种煤的性质，考虑来源、可配性及经济效益，在6种俄罗斯煤种中选取了Deni Creek和Inagli两种煤与山西优质炼焦煤进行配煤试验（设计了5种配煤方案），并用配合煤进行小焦炉试验，对配合煤及所炼焦炭进行了质量分析，结果见表4。

表4 配合煤及所炼焦炭指标

由表4可知：当俄罗斯煤的配入质量分数为20%～25%时，配合煤整体品质明显下降，焦炭反应后强度大幅降低（通常在30%左右），表明高比例配入俄罗斯煤会对焦炭强度造成较大影响；当俄罗斯煤的配入质量分数减少到10%时，对配合煤的内在品质影响相对较小。方案4配合煤所炼焦炭反应后强度65.1%，其余指标尚可，可参考使用；方案5配合煤所炼焦炭反应后强度58.8%，提质增效效果不明显，不建议使用。因此，俄罗斯煤的配入质量分数最好不超过10%。

5 结 论

山西区域炼焦煤的结焦性及黏结性好，单种煤炼焦冷热强度均比较好，融合性好，镜质组体积分数在50%～65%，在焦炉中的作用具有不可替代性，同时可适当配合瘦煤、贫瘦煤和气煤等煤种使用，在不降低焦炭质量的同时，降低成本。俄罗斯煤炭硫分极低，焦化企业在使用山西优质炼焦煤时，可配入一定量的俄罗斯煤，调节入炉煤的硫分，并代替稀缺的炼焦煤资源。俄罗斯煤的配入质量分数在20%～25%时，会对焦炭强度造成较大影响；当俄罗斯煤的配入质量分数下降到10%时，所炼焦炭质量比较理想。因此，建议俄罗斯煤炭的配入质量分数最好不超过10%。