大连商品交易所焦煤交割质量标准设计说明

大连商品交易所焦煤交割质量标准设计说明

焦煤又称“主焦煤”，属于强粘结性炼焦煤煤种，是焦炭生产中不可或缺的原料，据

调研统计，在配煤中一般比例大约占30%-50%，每生产一吨焦炭大约消耗焦煤0.4吨。我国

是世界上最大的焦煤生产国和消费国，2010年焦煤年消费量大约1.4亿吨，进口量1400万吨

左右，近3年来的平均市场规模超过2000亿元。焦煤价格与其他炼焦煤煤种的关联度很高，

且每年波动幅度较大，下游焦化企业、贸易商和焦煤生产企业都存在较大的避险需求。

大连商品交易所（以下简称我所）以目前已有的焦煤相关国家标准为基础，对产业上

下游相关企业进行深入调研，参考国际相关质量指标体系，本着充分贴近生产，简单、实

用、具有可操作性的原则，设计了焦煤的质量质量指标体系。

一、合约标的物设为焦煤

在我国煤炭分类中，具有粘结性且可以结焦的煤种统称为炼焦煤，具体包括焦煤、肥

煤、气煤、瘦煤、1/3焦煤和气肥煤等六种分类界限明确的煤种。在生产中，焦化厂将各种

炼焦煤按一定比例进行配煤后炼焦，由于焦炭质量和成本控制的要求不同，各焦化企业的

配煤比例差异较大。在六种炼焦煤中，焦煤和肥煤是不可或缺的品种，焦煤配煤比例高且

稳定，储量和产量相对较大，现货市场较为成熟，是炼焦煤期货交易标的物的最佳选择。

1、焦煤是焦炭生产配煤中不可或缺的煤种，产业地位突出

焦煤是焦化行业最具有行业代表性的生产原料，行业认知度高，影响力大。在焦炭生

产中，焦煤是配煤中不可或缺的基础煤种，配入比例一般存在下限要求，据调研统计，平

均占比约为30%，大型钢厂可达50%，增加配比可以提高焦炭的机械强度和反应后强度，对

焦炭质量影响较大。

从行业影响力和焦炭生产工艺需求上来看，其他炼焦煤种弱于焦煤。肥煤虽然同为基

础配煤，但其平均配煤比例低于焦煤，根据中国煤炭资源网统计，约为16%。瘦煤作为瘦化

剂使用，配比仅为9%。气煤在配煤中约占28%，但气煤主要用于调节生产成本和增加副产

品产率，且部分用于焦化行业以外用途，行业代表性差。1/3焦煤性能良好，配煤比例平均

约为19%，在全国分布较广，但其行业影响力弱于焦煤。

从探明储量和产量来看，焦煤都处于各煤种前列，是我国主要的炼焦煤煤种。根据中

国煤炭资源网统计，我国焦煤探明储量约占炼焦煤总储量的23.6%，仅次于气煤，居第二

位，产量约占我国炼焦煤总产量的23.8%，高于气煤，居第一位，因此，从产量角度看，焦

煤和气煤适宜作为交易标的，代表炼焦煤开展期货交易，而1/3焦煤、肥煤、气肥煤、瘦煤

产量偏小，分别占我国炼焦煤产量的14.6%、10.8%、8.7%、7.8%，不适宜作为炼焦煤期货

16焦煤期货合约制度设计说明

交易标的。气煤作为炼焦配煤，行业地位弱，配比一般根据本地产量调整，贸易半径短，

现货市场没有焦煤成熟。

综上，无论从产业地位、工艺需求还是储量产能上看，焦煤都最适宜作为炼焦煤的代

表开展期货交易。

2、焦煤价格变动大、地区联动性强，与其他炼焦煤煤种高度相关，代表性强

近年来，我国焦煤价格波动幅度较大。根据中国煤炭资源网统计，2006年至2007年年底，

我国焦煤价格较为平稳，基本维持在600-800元/吨的区间，但2008年年初开始，焦煤价格突然

开始了一波急速上扬，2008年7月份突破1800元/吨，有的地区最高价格甚至突破2000元/吨，

平均价格涨幅超过200%，但是2008年金融危机以后，焦煤价格又急速下滑，最低价格一度跌

破1000元/吨。2009-2010年，两年价格平均波动240元/吨，平均年波动幅度大约为20%。

从地区价格来看，我国焦煤地区价格联动性较强，价差相对稳定。根据对山西、河

北、黑龙江、河南和安徽等地的焦煤价格进行分析，2009年以来，除安徽淮北焦煤价格变

化与其他地区相关系数略低外，其他地区间的相关系数基本都超过0.9。

从我国主要炼焦煤分煤种看，价格变化保持相同的趋势，根据中国煤炭资源网对全国

主要地区气煤、肥煤、焦煤和瘦煤价格统计的平均值计算，2008年6月至2011年3月间，焦

煤与气煤价格的相关系数最低，也超过0.95，而相关性最高的肥煤，相关系数超过0.98，价

格波动表现出高度相关性，上市焦煤期货可以满足相关企业对于其他煤种套保需求。

3、焦煤储量丰富，产量大，可供交割量充足，适合开展期货交易

根据BP世界能源统计，我国是世界上最大的焦煤生产国和消费国，世界炼焦煤资源的

50%分布在亚洲，25%分布在北美洲，其余1/4则分布在世界其他地区，中国的炼焦煤资源占

世界总量的25%。根据中国煤炭资源网数据统计，我国炼焦煤探明保有储量2803亿吨，预测

资源储量12343亿吨，其中，焦煤探明储量超过662亿吨，预测资源储量1957亿吨。

从供给角度来看，根据中国煤炭资源网统计，2009年我国焦精煤产量约1.32亿吨，根据海

关统计数据统计，进口量约1400万吨，总供给量为1.45亿吨。从消费角度来看，如按焦炭产量

反推焦煤需求量，2009年，我国焦炭产量3.55亿吨，按照1.3吨炼焦煤生产1吨焦炭的平均换算

比例，需要炼焦煤精煤总量4.62亿吨，假设焦煤在配煤中比例为30%，则2009年国内焦精煤需

求总量为1.38亿吨。按照目前市场均价1500元/吨计算，则焦煤市场规模超过2000亿元。

我国国产焦煤超过1.3亿吨，若按照20%的比例充分市场化竞争定价，则该部分可达到

2600万吨，而目前我国每年进口焦煤供应超过1400万吨，在目前市场条件下，仅从充分市

场竞争、不定向保证供应的煤源看，可用于我国焦煤期货交割的现货量达到4000万吨，完

全可以满足期货交割的需求。

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二、品种设计既考虑焦煤来源无保障的独立焦化厂，同时兼顾钢铁企业套保需求

1、产品设计参照焦炭期货，充分考虑独立焦化企业

我国焦化企业可以分为独立焦化企业和钢铁联合企业焦化企业，二者产量分别占62%和

38%，独立焦化企业数量多，产能分散，但地域分布较为集中，主要集中于华北和华东地

区。大商品所焦煤期货充分考虑了独立焦化企业的需求，主要基于如下理由：

（1）独立焦化企业以民营企业为主，缺乏焦煤来源保障

煤炭产业是很多产业的源头，但周期性较强，焦煤生产企业为了更好地管理经营风

险，一般根据下游用户的重要程度进行分类和排序，对排序靠前的企业重点保证供应量。

我国的独立焦化企业几乎全部为民营企业，这些企业在规模、地位和信誉等方面处于弱

势，一般难以成为大型焦煤企业的重点用户，供应量很难得到保障，因此，上游原料供求

变化对独立焦化企业的影响较大，风险管理的要求高。

（2）独立焦化企业焦煤采购市场化程度高，来源要求低

长期以来，国内大型钢铁企业与国内大型焦煤生产企业由于形成了定向供求关系，隶

属于钢铁企业的焦化厂焦煤需求可以得到充足保障，这些企业对某些坑口的焦煤使用形成

了“依赖”，一般不愿意使用陌生来源的焦煤。独立焦化企业由于难以获得国内焦煤企业

的大规模定向供货，于是采取市场化采购的方式，因此，对焦煤产地的来源要求不多，只

要满足生产所需，价格合理，并且经过试验焦炉实验（俗称“小焦炉实验”）后可以使用

就可以采购。

随着焦煤资源的紧俏、配煤技术的提高以及企业成本控制的现实要求，焦化企业对焦

煤来源地的要求将越来越低，焦煤资源将得到更有效地利用，大型钢铁企业焦煤的“高消

费”现象将有所改变。

（3）我国的煤-焦-钢产业特点决定了独立焦化企业长期存在

我国独立焦化企业集中于炼焦煤集中的地区，是产业选择的结果，当地产业结构具有

较强的稳定性，短期内大规模调整难度较大。焦化行业是我国淘汰落后产能的重点行业，

也是各地环境保护监察的重点对象，钢厂新上焦化厂越来越困难，对独立焦化企业的依赖

将持续存在。因此，我国的独立焦化厂将在未来相当长的时期内存在，将焦煤期货定位于

独立焦化厂，可以更好地为产业服务。

（4）与焦炭期货相匹配，有利于企业回避风险

近年来，尽管我国钢铁行业出现了高炉大型化的趋势，但3000m3 以下的炉型仍是目前

和将来很长时间的主流炉型，目前这些炉型的产能占总体的80%左右，焦炭合约质量标准鼓

18焦煤期货合约制度设计说明

励符合这些高炉要求的焦炭参与期货交割。根据统计，我国主流独立焦化企业生产的焦炭主

要满足炉型在3000m3 以下的钢铁企业的需求，因此，将焦煤期货定位于这些独立焦化企业，

便于企业同时在焦炭和焦煤两个市场上进行套期保值，也有利于市场投资者在两个品种间进

行套利交易。

2、合约设计兼顾国产和进口焦煤

据海关统计，2010年，我国炼焦煤进口增加37.3%，至4727万吨，按照30%的比例粗略估

计，2010年，我国进口焦煤约1400万吨，约占我国焦煤消费量10%，已经成为我国焦煤供应的

重要补充。近年来，随着国内焦化产能的提高，国内焦煤资源供应的增长难以满足需求增长，

很多焦化企业积极开发利用全球范围焦煤资源，这种国内为主、进口为辅的格局将长期存

在，主要基于如下理由：

首先，近两年国内大量关停小煤矿，对产量造成一定影响，焦煤供给增速落后于需求增

速，供需缺口一段时间内客观存在。其次，2008年-2009年，进口焦煤价格偏低，刺激焦煤进

口激增。相对而言，一些国际焦煤资源价格具有优势，因此，焦煤进口将成为一种常态。再

次，近两年国内3000m3 以上的高炉增加，对高质量焦煤的需求增长，这部分需求国内焦煤供

给无法全部满足。最后，部分企业从原料供应安全的角度考虑，将进口作为一种多元化获取

焦煤来源的方式。

基于进口焦煤已经成为我国焦煤供应的重要补充，且这种格局将长期存在的实际情况，

我所焦煤期货合约设计兼顾了国产和进口焦煤的特点，使它们都可以顺利交割，满足焦化企

业焦煤来源多元化的现实需求。

3、质量指标体系构建代表了焦化行业发展趋势

我所焦煤期货质量指标体系以焦煤现货贸易为基础，并根据期货交易的特点进行了调

整，除了包括现货贸易中的灰分、硫分、挥发分、胶质层最大厚度、粘结指数以及水分等传统

现货贸易指标外，还将岩相分析和小焦炉实验的相关指标纳入进来，形成了一个较为完善合

理的指标体系，体现焦煤的经济价值，满足焦化企业的生产需求。

（1）岩相分析可以鉴别焦煤的掺混程度

近年来，我国焦煤需求量快速增长，优质焦煤供不应求，焦煤价格的不断走高，焦煤生

产企业为了收益最大化，一般将其他炼焦煤同焦煤掺混后出售，虽然混煤的整体质量指标仍

然属于焦煤的范围，但是由于是较复杂的混煤，给焦化企业生产焦炭配煤带来一定的困难。

同时，也有一些洗煤厂和贸易商刻意掺混其他煤种作为焦煤出售，牟取暴利，据调研，有些洗

煤厂甚至将没有任何粘结性的煤种掺混到焦煤中，严重影响了焦煤的质量。

19Dalian Commodity Exchange

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岩相分析是鉴别焦煤掺混程度的有效手段，借助显微镜，可以判断焦煤是否是同一煤层

的煤，还可以判断出掺混的煤种以及掺混的比例。目前，国内有条件的焦化企业都已经配备了

岩相分析的仪器，对新煤源焦煤进行煤岩分析，有的企业甚至对每批焦煤都进行检验。我所

焦煤期货将岩相分析纳入质量指标体系中，有助于鉴别混煤，体现期货商品标准化的特点。

（2）小焦炉实验是目前测试结焦性的最有效手段

粘结性和结焦性是焦煤最重要的两个性能指标，粘结性可以通过胶质层最大厚度和粘

结指数进行刻画，结焦性目前还不能通过直接检测焦煤的某个质量指标来表征，最稳妥、

有效的方法是通过小焦炉实验测试单种煤生成焦炭的质量来检验结焦性。

小焦炉实验与岩相分析类似，有条件的焦化企业一般都有相应的检测设备，小焦炉实

验虽然已经成为行业普遍做法，但目前我国还没有形成小焦炉实验统一的操作规范，各家

企业在炉型大小、升温速度、加热方式等方面有些区别，但不会导致最终检验结果出现质

的变化。

在充分听取焦化企业和煤炭研究机构意见和建议的基础上，我所与国内权威煤炭研究

机构——煤炭科学研究总院合作编制了40公斤小焦炉实验的操作规范，作为我所焦煤质量

标准的组成部分，使结焦性这一关键指标有了科学度量方法。

4、指标数值设置兼顾钢铁企业需求

与独立焦化企业相比，钢铁企业下属的焦化企业一般对焦煤的质量要求偏高，尤其是对

于粘结指数指标，一般要求在75以上，有的甚至达到85。在焦煤期货的设计中，我们充分考

虑了钢铁企业的需求，在指标数值设计上，保证标准品可以被钢铁企业使用，在规则设计上

满足绝大部分钢铁企业套期保值需求。同时，根据主要指标变化导致的成本差异，扩大可用

于交割的替代品的范围，做到独立焦化企业和大型钢铁企业同时兼顾，各取所需。

三、焦煤质量标准体系的构建遵循简单、实用、贴近生产和可操作的原则

1、焦煤质量标准体系构建和数值设定以煤炭分类标准等国家标准为基础，充分贴近生

产，保障焦煤使用性能

目前，与焦煤质量指标直接关联的国家标准有GB/T 5751《中国煤炭分类》、GB/T 397

《炼焦用煤技术条件》以及GB/T 15591《商品煤反射率分布图的判别方法》等三个标准。

其中GB/T 5751《中国煤炭分类》对煤炭进行了分类，对焦煤的挥发分、粘结指数和胶质层

最大厚度的基本要求进行了规定。GB/T 397《炼焦用煤技术条件》则根据灰分、硫分、全

水分和粘结指数、磷分等指标对焦煤进行了级别划分。GB/T 15591《商品煤反射率分布图

的判别方法》则给出了利用镜质体随机反射率的平均值、标准差以及频率直方图的凹口数

来判断焦煤掺混状况的方法。

20焦煤期货合约制度设计说明

在焦煤质量指标设计时，我们既以国标为基础，同时充分贴近生产、贸易习惯，剔除

一些国标中设置但现实中不常用的质量指标，同时考虑焦化企业在生产中的实际操作方

法，制定小焦炉实验标准，有效排除结焦性差的劣质焦煤，保证焦煤的实际使用性能。

在焦煤标准品的指标数值设定上，基本保持与国标一致，满足焦煤最低质量标准要

求，对于优于标准品的替代品设置鼓励性升水，这种设计方案可以保障70%的我国国产及进

口焦煤可用于交割，充分保障可供交割量，减少了交割风险，同时使买方客户对用于交割

的焦煤煤质有了较为明确的预期，实际接到的焦煤最低也是标准品，很可能优于标准品，

这可以鼓励买方参与交割。

2、指标选择考虑生产和贸易中必不可少的必检指标，保持简洁性

焦煤质量指标体系包括传统现货贸易指标、岩相分析指标和小焦炉实验指标三部分，

每一部分都仅选取尽量少的指标，同时所有指标组合在一起能够对焦煤的质量进行客观、

有效的评判。

（1）传统现货贸易指标选取主要基于我国焦煤生产和贸易习惯。煤炭的指标体系比较

复杂，这些指标从不同的角度对焦煤进行描述，很多都存在一定的相关性，业内专家普遍

认为灰分、硫分、挥发分、胶质层最大厚度、粘结指数以及水分是必不可少的指标。一些

指标如基氏流动度，是日本、韩国及欧美国家判断焦煤品质的重要指标，但由于国内企业

使用不多且与国内指标有一定关联，没有被采用。

（2）岩相分析指标使用镜质体随机反射率标准差，不进行凹口数判断。镜质体反射率

的测量有多种不同的方法，使用最广的是镜质体最大反射率和随机反射率，虽然最大反射

率检验结果稍准确，但是随机反射率有国家标准，操作时间短，使用更广泛，因此我们选

用镜质体随机反射率作为质量指标。在岩相分析国家标准中，随机反射率频率直方图的凹

口数是判断混煤程度的重要依据，但是我们认为凹口数判断难以客观量化，且随机反射率

标准差在0.13以内时，凹口数的判断基本不重要，也贴近现货实际情况，因此在设计时舍弃

对凹口数的判断。

（3）小焦炉实验检验指标仅选取反应后强度指标。在实际生产中，小焦炉实验检验的

指标包括生成焦炭的抗碎强度、耐磨强度、反应性和反应后强度。根据调研，焦化企业在

生产中以及钢铁企业在采购中对焦炭的反应后强度指标最为关注，且上述四个指标存在一

定的关联性，检测反应后强度一个指标基本可以间接反映其他三个指标的情况，因此，在

设计小焦炉实验指标时，仅选取生成焦炭的反应后强度指标，不仅可以使焦煤期货的质量

指标简单，而且在交割过程中可以节约检验时间和检验成本。

21Dalian Commodity Exchange

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（4）不包含磷分指标。在GB/T 397炼焦用煤技术条件中，对焦煤的磷含量指标进行了

规定，但是从目前现货贸易习惯以及焦化厂生产实践来看，对磷分指标基本没有规定，且

在签订买卖合同时，一般不做硬性要求。因此，在我们的指标体系中不包含磷含量指标。

3、灰分、硫分设置替代品，升贴水设置参考实际生产成本的影响

在设计焦煤期货替代品的升贴水时，基于简单、可操作和实用原则，我们仅考虑灰

分、硫分指标，主要基于如下理由：

（1）焦煤中的灰分和硫分的转化比例较容易测算

灰分和硫分是影响焦炭的质量的重要指标，在焦煤的指标中，这两个指标相对独立，

最终很大比例转化到焦炭中，且不同的煤种配煤生产焦炭时具有叠加效应，因此，容易通

过焦炭灰分和硫分对高炉生产造成的实际成本影响来测算焦煤中单位灰分和硫分对经济价

值的影响，进而确定其升贴水。

（2）挥发分、胶质层最大厚度和粘结指数的影响存在一定的重叠性，且实际影响测算困难

挥发分、胶质层最大厚度和粘结指数指标都是与煤化程度相关的指标，这三个指标从不

同的角度对焦煤的内在品质进行描述，虽然不能完全替代，但存在一定的相关性，因此无法单

独设立升贴水。另外，这三个指标虽然是焦煤的量化指标，但是在实际焦炭生产中，很难将指

标数值与焦炭的质量以及对高炉生产的影响进行量化对应，设立升贴水难度较大，因此，三个

指标都不单独设立升贴水。

（3）小焦炉实验反应后强度可以作为焦煤质量的综合判断

粘结性和结焦性是焦煤的两个重要性能指标，粘结性指标可以一定程度反映焦煤的品

质，但单纯的粘结性难以保证结焦性能，结焦性指标是对焦煤质量的最终评价。在焦煤的指

标中，胶质层最大厚度和粘结指数是描述粘结性的指标，而焦煤小焦炉实验生成焦炭反应后

强度指标可以对焦煤的结焦性进行有效刻画，同时可以综合反映出粘结性的强弱。因此，我

们将小焦炉实验中反应后强度作为焦煤质量的综合判断，但在该指标上不设置升贴水。

升贴水设计采取就高原则。焦煤灰分、硫分指标的影响测算涉及多方面因素，包括焦

煤在配煤中的比例、指标由焦煤到焦炭的转化比例、单位焦炭指标对实际生产的影响等，

上述数值的测算往往难以给出一个确切的数值，仅能给出一个范围。为了体现出期货特

点，使货主有明确的测算标准，我们采取就高的原则。这种设计思路主要基于几个考虑：

首先，在焦煤期货交易中，买方对焦煤质量没有把握，实际影响测算应选择最坏的可能。

其次，指标的影响是多方面的，能测算出的数值仅是某些方面，可能是不全面的，因此应

取较高的数值。最后，根据对生产影响测算的结果都在现货贸易中的数值范围内，可以被

产业客户接受。

22焦煤期货合约制度设计说明

4、满足结焦性条件的肥煤可以作为替代品交割

焦煤与肥煤都为炼焦配煤中必不可少的强粘结性煤种，在大型焦化厂配煤中的合计比

例一般不低于50%，二者价格关联度高，相关系数达到0.98，同时，两种煤种在国内的产地

分布、物流流向等方面都相似，将肥煤作为替代品纳入交割体系具有很多优点：

（1）有利于做大品种，扩大可供交割量

同焦煤一样，肥煤也是必不可少的炼焦配煤，平均而言在我国配煤中的实际使用比例

约为16%，折合年消费量约为7400万吨，焦煤与肥煤合计年消费量超过2.1亿吨，接近我国

炼焦煤总使用量的46%，另外，肥煤的品种特点与焦煤类似，可用于交割的肥煤若平均按照

10%计算，可供交割量可增加近750万吨，因此，将肥煤纳入交割体系，使品种具有了更强

的行业代表性，扩大了可供交割量，更容易形成具有影响力的大品种。

（2）有利于减少检验争议

焦煤和肥煤都为中等变质程度的烟煤，在我国分类标准中，两个煤种在很多指标的划

分上都存在重叠，仅有胶质层最大厚度（Y值）这一指标可以将两种煤严格区分，其中，胶

质层最大厚度小于等于25mm的为焦煤，高于25mm则为肥煤，但在实际检测中，处于25mm

交界处的焦煤和肥煤很难明确划分，将肥煤纳入交割体系可以解决这一问题，能够减少煤

种检验中的争议。

（3）有利于买方客户积极参与

在实际生产工艺中，焦煤和肥煤虽然总体发挥的作用不同，但是满足交割的肥煤质量

会高于焦煤，二者具有一定的可替代性，且由于肥煤较焦煤供应少，价格高于焦煤，若将

具有相同结焦性能的肥煤纳入交割体系，且相对于标准品不设置升水，有利于鼓励买方客

户参与交割，更有利于品种的发展。

5、充分考虑国外煤炭质量指标体系设计方案，保证可比性

2011年7月25日，CME以普氏能源（Platts）澳大利亚炼焦煤现货报价指数为基础，开始

了炼焦煤掉期交易，成为全球第一个炼焦煤相关的标准化衍生产品。普氏能源硬炼焦煤

（HCC 64 Mid Vol）每日现货报价指数于2010年3月15日推出，价格指数以澳大利亚硬炼焦

煤离岸价（FOB Australia）为基础计算。普氏硬炼焦煤指数在进行价格采集时，选取一定质

量标准的炼焦煤为基准品，同时规定可用于价格计算的替代品的质量指标标准范围，通过

固定的升扣价因子将所有质量等级的硬炼焦煤价格换算成基准品价格。

普氏硬炼焦煤指数的基准品质量指标包括结焦性指标、工业分析指标、化学分析指标

和水分四部分组成，其中结焦性指标包括生成焦炭反应后强度（CSR）和最大流动度两个指

标，工业分析指标包括挥发分、灰分和磷分三个指标，化学分析指标为硫分指标。替代品

23Dalian Commodity Exchange

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除规定了上述质量指标范围外，还增加岩相分析相关的镜质体含量和平均镜质体随机反射率

指标范围规定。替代品与基准品之间，设定升贴水的指标包括灰分、硫分和水分，三个指标

分别每变化1%、0.1%和1%，扣价1.93美元，单位扣价随硬焦煤现货市场价格作定期调整。

我所焦煤期货的设计在国内质量指标体系的框架内，充分考虑了国外同类产品的设计

方案，保证国内外质量指标体系的可比性。比如在结焦性上都依据反应后强度指标，升贴

水或扣重设置上都考虑灰分、硫分、水分指标。但我们并没有照搬国外的设计方案，而是

基于我国的实际情况进行了调整，比如灰分和挥发分，我们并没有采用国外直接按照价格

比例计算的办法设计，而是根据对实际成本带来的影响来设计，又比如根据我国焦化行业

生产实际需求，将肥煤作为替代品纳入交割体系。

四、主要质量指标设计说明

我所焦煤质量指标体系包括工业分析指标、岩相分析指标和小焦炉实验指标，其中工

业分析指标包括灰分、硫分、挥发分、胶质层最大厚度、粘结指数以及水分，岩相分析指

标包括镜质体随机反射率的标准差，小焦炉实验指标包括焦煤小焦炉实验生成焦炭的反应

后强度指标。主要指标设计说明如下：

1、灰分

（1）灰分的概念

将焦煤煤样放入马弗炉中，以一定速度加热至815±10℃，灰化并灼烧到质量恒定，焦

煤中所有可燃物质完全燃烧，矿物质经一系列分解、燃烧、化合等复杂反应后剩下的残渣

占煤样质量的百分比，称为煤的灰分产率，简称灰分。灰分不是焦煤的固有成分，全部来

自矿物质，包括原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质。

焦煤中的原生矿物质是由成煤植物本身含有的矿物质形成，主要是碱金属和碱土金属

盐，此外还有少量的铁、硫、磷以及少量的钛、钒、氯等元素，原生矿物质无法通过机

械方法选出，因此，在洗选纯精煤时，总存留少量灰分。次生矿物质是成煤过程中泥炭

沼泽液中的矿物质和成煤植物遗体混在一起而留在煤中的，次生矿物质选除的难易程度

与其分布形态有关。外来矿物质是在煤炭开采和加工处理中混入的矿物质，主要为底板

岩石和夹矸层的矸石，成分为SiO2，Al2O3，CaCO3，CaSO4，FeS2等，这类矿物质可以通

过洗选减少。

由于各种矿物质掺杂在焦煤中，没有经过处理的焦煤原煤的灰分含量很高，为了达到

焦炭生产的质量要求，焦煤原煤必须经过洗煤工序，将其中的杂质剔除，或者将优质煤

和劣质煤进行分门别类，得到焦精煤。优质焦精煤的灰分含量较低，可以直接用来配煤

生产焦炭。

24焦煤期货合约制度设计说明

（2）灰分对焦炭质量的影响

在焦炭的生产中，焦煤中的灰分几乎全部转入焦炭中，根据经验数据，焦炭中的灰分

一般为入炉炼焦配合煤灰分的1.3倍左右。灰分对焦炭的性质产生不利影响：

首先，影响焦炭质量。灰分在炼焦生产中是一种无用的杂质，不仅不易破碎，造成炼

焦煤料的细度不好，而且在炼焦时不熔融，不粘结也不收缩，较大的颗粒在焦炭内形成裂

纹中心，降低焦炭的机械强度。同时，焦炭在高炉中被加热到高于炼焦温度时，由于焦质

和灰分膨胀性不同，会在灰分颗粒周围产生裂纹，使得焦炭加速破裂或粉化。另外，灰分

中的碱金属会加速与二氧化碳的反应，加剧了焦炭的破坏作用，同时增强焦炭的热反应

性，降低反应后强度。

其次，影响焦炉生产。如果炼焦煤中灰分是熔融点低的化合物，则对焦炉的操作有危

害。例如，当炭化室负压操作时，它很容易在炉墙表面熔融结疤，损害炉体。灰分太高

时，还会影响正常推焦。

再次，影响炼铁生产。焦炭灰分在高炉冶炼中要用CaO等熔剂使之生成低熔点化合物，

并以炉渣形式排出，灰分高就会提高炉渣的碱度，不利于高炉生产。根据统计数据1 ，焦炭

的灰分每增加1%，焦炭的强度下降2.2%，焦炭用量增加2-2.5%，焦比增加1.17%，高炉生

产能力降低2.2%，生铁成本上升0.72%。

（3）灰分指标的设定

在GB/T 397-2009 《炼焦用煤技术条件》中，冶金焦原料煤的灰分在5%-14%间被平均

分为14个等级，5%以下为特级，其中10级焦煤的上限为10%。根据我们调研结果和收集到

的检验数据，无论是独立焦化厂还是钢厂的自有焦化厂，绝大部分企业灰分都不允许超过

12%，否则，可以拒绝接货。

为了对灰分指标数据有一个全面的了解，我们整理了417个灰分小于13%2 检验数据进行

了统计分析，其中包括山西省全部焦煤坑口362个数据，进口35个数据，国内其他主要坑口

20个数据。散点分布图如图4.1所示：

图4.1 灰分检验数据散点分布图

12.0%

10.0%

8.0%

6.0%

4.0%

2.0%

0.0%

0 50 100 150 200 250 300 350 400

数据来源：中国煤炭资源网数据

1.《炼焦学》，姚昭章等，冶金工业出版社，2008。

2.灰分超过焦化厂需求的焦煤可以通过洗煤厂洗选进一步降低灰分，达到焦化厂的使用要求，由于我们的样本数据中很多为原煤检验数据，因

此，我们仅选取了灰分低于13%的样本。

2526

Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

检验数据的分布范围如表4.1所示：

根据灰分检验数据的统计分析，样本的均值为9.6%，中位数为10%，84.2%的样本数据

位于11.5%以下。根据检验数据统计分析结果、焦化厂生产的实际需求和我所焦炭替代品范

围推算，我们将灰分在11.5%以下（含）的焦煤作为可供交割品，即灰分为13级以下的焦煤

都可以用于交割，并且将[10.0%，11.5%]灰分的焦煤作为交割标准品，小于10.0%的焦煤作

为替代交割品。并根据钢厂和焦化厂生产的习惯，将替代交割品的灰分分为两个档次，其

中[9.0%，10.0%）灰分的焦煤为第一档，小于9.0%的焦煤为第二档。

根据焦煤与焦炭灰分的转换关系，以及焦炭灰分对炼铁过程的影响来计算灰分的升贴

水设置：假设1.3吨炼焦煤生产1吨焦炭，钢铁企业的平均焦比为500公斤/吨，生产一吨钢铁

需要石灰石0.1吨，根据生产统计，焦煤灰分每增加1%，焦炭的用量增加2.6%-3.3%，石灰

石用量增加5.2%，高炉产量下降3.9%。按照焦炭价格2000元/吨、石灰石价格100元/吨、高

炉生产利润400元/吨计算，一吨炼焦煤灰分每增加0.1%，对应焦炭用量增加成本4-5.08元/

吨，石灰石增加成本0.80元/吨，生产利润减少2.40元/吨，相当于每消耗一吨炼焦煤增加成

本7.2-8.28元/吨，取下限7.20元/吨，假设焦煤在配煤中的比例取较高30%的比例，约为2元/

吨，因此，我们将灰分每减少0.1%，升水设为2元/吨。考虑到小焦炉试验指标暂不设置升贴

水，为使质量指标体系贴近现货贸易实际，不宜针对灰分指标设置过多升水，因此将灰分

升水区间最低设置在9.0%，低于9.0%时，视同为9.0%，不再增设升水。

2、硫分

（1）硫分的概念

硫是煤中的主要有害元素之一，煤中各种形态的硫的总和称为全硫，根据其存在状态可

分为有机硫和无机硫两大类；根据其能否在空气中燃烧，又可以分为可燃硫和不可燃硫。

有机硫存在于煤的有机质中，主要来自成煤植物和微生物的蛋白质中，其组成结构非

常复杂。硫分在0.5%以下的大多数煤，所含的硫主要是有机硫。有机硫均匀分布在有机质

中，形成共同体，极难消除，以致洗选后精煤的有机硫含量因有机质增大而增高。无机硫

是指存在于煤的矿物质内的硫化铁硫、硫酸盐硫和元素硫的总称，硫化铁硫是以硫铁矿、

硫化物形式存在的硫，当全硫大于1%时，主要是硫铁矿硫，其清除的难易程度与硫铁矿硫

表4.1 灰分检验数据范围分布

数据来源：中国煤炭资源网数据

数据范围（%）

百分比

(0，7)

13.4%

[7，8.5)

21.1%

[8.5，10)

13.2%

[10，11.5)

27.3%

[11.5，12)

2.6%

>12

13.2% 焦煤期货合约制度设计说明

的颗粒大小及分布状态有关。单独颗粒或团块状态存在时可用洗选方法去除，但硫铁矿硫

的粒度极小且均匀分布时，十分难选。硫酸盐硫，在煤中含量一般不超过0.1%-0.2%，主要

以CaSO4·2H2O为主，也有少量的硫酸亚铁FeSO4·7H2O（俗称绿矾）等。

有机硫、硫铁矿硫和单质硫都能够在空气中燃烧，属于可燃硫；硫酸盐硫不能再空气

中燃烧，是不可燃硫或固定硫。煤燃烧后留在灰渣中的硫（以硫酸盐硫为主），或硫化后

留在焦炭中的硫（以有机硫、硫化钙和硫化亚铁等为主），称为固体硫。煤燃烧逸出的

硫，或者煤焦化随煤气和焦油析出的硫，称为挥发硫（以硫化氢和硫氧化碳等为主）。

（2）硫分的转化及影响

在炼焦过程中，煤中的部分硫残留在焦炭中，另一部分硫如有机硫则转化为气态硫化

物，在流经高温焦炭层缝隙时，部分与焦炭反应生成复杂的硫碳复合物而转入焦炭,其余部

分则随煤气排出，随出炉煤气带出的硫量因煤中硫的存在形态及炼焦温度而异。有文献统

计，在室式炼焦条件下，焦炭中硫分约70-90%为炼焦原料煤中的硫分转化而来。

焦煤中的硫分有诸多不利影响：

首先，影响焦煤品质。焦煤中的硫，特别是硫铁矿，能加速煤的风化，破坏粘结性，

并因此降低焦炭的机械强度。

其次，影响炼焦化学产品的质量。焦煤中的硫分给炼焦化学产品的精制带来困难，腐

蚀设备，影响化学产品的质量。

最后，焦炭中的硫对炼铁产生很大影响。焦炭中的硫会使生铁具有热脆性，生铁允许

的最高含硫量为0.074%，高含硫量的生铁炼成钢后不能轧制成材，粗钢中硫含量大于0.07%

即为废品。如果焦炭含硫量高，则要求脱硫时炉缸温度提高，还会引起熔剂增加，进而渣

量增加，渣碱度提高，不仅降低炉渣流动性，降低高炉产量、冶炼强度和焦比，还会导致

炉况的恶化，使生铁质量降低，严重时甚至危及高炉顺行。根据统计资料3 焦炭硫分每增加

0.10%，石灰石和焦比分别增加2.0%，生铁减产2%-2.5%。

（3）硫分指标数值的设定

在GB/T 397-2009 《炼焦用煤技术条件》中，冶金焦原料煤的硫分在0.31-1.75%间被平

均分为6个等级，0.30%以下为特级。我所焦煤期货标准品硫分设为[1.10%，1.40%]，替代交

割品硫分小于1.10%，且分为两档，其中硫分在[0.80%，1.10%）的焦煤为第一档，硫分小

于0.80%的焦煤为第二档。这样设计的理由如下：

首先，焦煤期货的硫分指标设置与焦炭期货相吻合。焦炭期货基准品硫分指标设定为

0.65%，替代品的范围为0.66-0.8%，根据焦煤与焦炭的硫分转化关系，取90%转化上限，焦煤

基准品的硫分指标应设定为0.72%，略低于第二等级上限，替 代品的范围应设为0.87-0.89%，

3.《炼焦学》，姚昭章等，冶金工业出版社，2008。

2728

Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

处于第三等级范围内。考虑到我国国产焦煤普遍具有高硫的特征，从钢铁工业发展处于历史

高位的特点看，焦煤在较长时期内供应相对偏紧，硫分指标不宜设置过于苛刻，而且下游钢

厂和焦化厂也普遍能使用高硫的焦煤。又考虑到钢厂和焦化厂的采购习惯，对硫分高于

1.40%的焦煤一般要进行大幅贴水，甚至作退货处理，因此，将硫分高于1.40%的焦煤排除在

交割体系外，并将基准品设置在[1.10%，1.40%]之间，替代品为硫分小于1.10%的焦煤。

其次，符合我国焦煤硫分的统计特征。为了对焦煤的硫分特征进行统计分析，我们收

集了567个焦煤坑口的硫分检验数据，其中包括489个山西省内的焦煤坑口，43个国内其他

省份主要坑口和35个国外焦煤坑口。散点分布图如图4.2所示：

根据硫分检验数据的统计分析，硫分的均值为0.64%，中位数为0.48%，大约94%的样

本数据位于1.40%以下，可用于交割。

最后，符合焦煤资源变化发展趋势。根据调研结果，我国焦煤的主要产区山西省的焦

煤硫分含量较高.以山西焦煤集团为例，该公司较好的主焦煤硫分一般在0.4-0.6%左右，但

是有的矿区硫分高达1.3-1.4%左右。考虑到主焦煤供应相对偏紧，低硫的焦煤逐渐减少，焦

化企业在采购时，也不得不提高主焦煤硫分的容忍上限，而且可以通过配入其它低硫煤种

的方法降低整体配煤的硫分。

检验数据的分布范围如表4.2所示：

图4.2 硫分检验数据散点分布图

数据来源：中国煤炭资源网数据

表4.2 硫分检验数据范围分布

数据来源：中国煤炭资源网数据

0.0%

1.0%

2.0%

3.0%

4.0%

5.0%

6.0%

7.0%

0 100 200 300 400 500

数据范围（%）

百分比

(0，0.3)

7.4%

[0.3，0.5)

44.4%

[0.5，1.25)

39.7%

[1.25，1.5)

2.1%

>1.5

6.3%焦煤期货合约制度设计说明

硫分的升贴水设置主要考虑硫分对生产造成的影响，根据焦煤与焦炭硫分的转换关

系，以及焦炭硫分的影响来计算硫分的升贴水设置：假设1.3吨炼焦煤生产一吨焦炭，钢铁

企业的平均焦比为500公斤/吨，生产一吨钢铁需要石灰石0.1吨，根据生产统计，焦炭硫分

每增加0.01%，石灰石和焦比分别增加0.2%，生铁减产0.2%-0.25%，焦煤硫分每增加

0.01%，焦炭硫分增加0.009%，按照焦炭价格2000元/吨、石灰石价格100元/吨、高炉生产利

润400元/吨计算，一吨炼焦煤硫分每增加0.01%，对应焦炭用量增加成本2.77元/吨，石灰石

增加成本0.03元/吨，生产利润减少1.11-1.38元/吨，相当于每消耗1吨炼焦煤增加成本

3.91-4.18元/吨，取下限3.91元/吨，按照焦煤在配煤中30%的比例，相当于焦煤成本变动大

约1元/吨。因此，我们将硫分每减少0.01%，升水设为1元/吨。考虑到小焦炉试验指标暂不

设置升贴水，为使质量指标体系贴近现货贸易实际，不宜针对硫分指标设置过多升水，因

此将硫分升水区间最低设置在0.80%，低于0.80%时，视同为0.80%，不再增设升水。

3、挥发分

（1）挥发分的定义

挥发分是判断煤炭煤化程度的重要指标，是我国煤炭分类的重要依据。焦煤的挥发分

不是焦煤中的固有挥发性物质，而是焦煤在特定条件下受热分解“挥发”出来的产物，所

以焦煤的挥发分称为挥发分产率更为确切。焦煤在隔绝空气的条件下加热，进行水分校正

后的挥发物质产率称为挥发分，简记为V。焦煤的挥发分主要由水分、碳、氢的氧化物和碳

氢化合物（以CH4为主）组成，但不包括物理吸附水和矿物质中的二氧化碳。需要注意的

是，挥发分按照煤炭分类国标中的要求，应该表示为干燥无灰基的基态。

（2）挥发分的影响

在炼焦过程中，除了生成焦炭之外，还形成煤焦油、粗苯、氨、焦炉煤气等化产品，

化产品的产率影响焦化企业的整体收益。焦煤挥发分是影响炼焦过程中化产品的重要因

素，一般来说，挥发分越高，化产品的产率也越高。

焦煤的挥发分还影响焦炭的挥发分，焦煤的挥发分未完全挥发的部分全部进入焦炭。

焦炭挥发分是焦炭成熟度的判断指标，焦炭挥发分大于1.5%，则焦炭偏生，耐磨性较差，

影响高炉的透气性，可能引起挂料，使吹损增加，并破坏高炉的操作流程；挥发分低于

0.5%-0.7%，则说明焦炭过火，容易碎，易落入熔渣中，造成排渣难和风口破坏。

（3）挥发分指标的数值设置

在GB/T 5751-2009 《中国煤炭分类》中，规定了焦煤的挥发分范围为10.0%-28.0%，

为了对焦煤的挥发分特征进行统计分析，我们收集了577个焦煤坑口的硫分检验数据，其中

包括496个山西省内的焦煤坑口，46个国内其他省份主要坑口和35个国外焦煤坑口。散点分

布图如图4.3所示：

2930

Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

从统计数据分布范围上可以看出，挥发分的均值和中位数都为21.0%，焦煤挥发分低于

16.0%的比例较小，仅为3.12%，且介于27.0%与28.0%之间的数据比例也较小，仅有0.9%。

为了尽量与国标保持统一，上限设为28.0%，并且根据数据统计分析的结果，焦煤标准品挥

发分范围设定为16.0%-28.0%。

挥发分不设置升贴水，主要基于如下理由：挥发分对整个焦化生产的影响很难进行量

化，挥发分高，影响焦炭的质量，但同时增加了化产品的产率，增加收益，因此，焦煤挥发分

高低选择只能由焦化企业根据自己的实际生产需求来决定。另外，在CME场外炼焦煤掉期交

易的合约设计中，挥发分也不设升贴水，因此，我所焦煤期货不设挥发分替代品和升贴水。

4、胶质层最大厚度

（1）胶质层最大厚度的概念

焦煤在隔绝空气的情况下加热分解的过程成为热解过程，当加热温度达到250℃以上

时，就会逐渐由气体析出，煤粒逐渐软化，形成黏稠的液体，称之为胶质体。温度再升

高，分解继续进行，生成的气体促使胶质体膨胀，当温度到达550-600℃，达到胶质体的固

化温度时，胶质体固化形成多空的焦。当温度继续升高至700℃左右时，半焦进一步热解，

又生成气体，至1000℃热解中止，半焦形成焦炭，煤在热解过程能形成胶质体是作为焦炭

生产原料的基础条件。

图4.3 挥发分检验数据散点分布图

数据来源：中国煤炭资源网数据

表4.3 挥发分检验数据范围分布

数据来源：中国煤炭资源网数据

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

-20 80 180 280 380 580

480

检验数据的分布范围如表4.3所示：

数据范围（%）

百分比

(10，16)

3.12%

[16，18)

9.5%

[18，20)

18.4%

[20，22)

28.2%

[22，24)

22.9%

[24，27]

14.9%

(27，28)

0.9%31

焦煤期货合约制度设计说明

焦煤在加热过程中，用一种专门的探针穿透胶质体，测得的胶质层层面和胶质层底面

（即半焦层上面）之间的距离即为胶质层厚度。从各个不同的时间所测的厚度中找出最大

的胶质层厚度即为最大角质层厚度，一般记为Y值。胶质层最大厚度是表征焦煤塑性的一种

指标，可以反映出粘结性的好坏。

（2）胶质层最大厚度的影响

胶质层最大厚度取决于煤的性质、胶质体的膨胀以及试验条件，一般来说，胶质层最

大厚度越大，则煤的粘结性越好，并随煤化程度呈现规律性变化。最大胶质层度厚对中等

粘结性和较强粘结性烟煤有较好区分，在y值大于25mm和小于6mm时，误差存在一定误

差。实践经验表明，胶质层最大厚度是表征粘结性重要指标，多数情况下能表示胶质体的

数量，但不一定能反映胶质体的质量，即胶质层最大厚度难以保证焦煤的结焦性。

（3）胶质层最大厚度的数值设定

在GB/T 5751-2009 《中国煤炭分类》中，规定焦煤的最大角质层厚度的上限为

25.0mm，没有具体的下限规定。为了对焦煤的挥发分特征进行统计分析，我们收集了84个

焦煤坑口的胶质层最大厚度检验数据，其中包括58个山西省内的焦煤坑口和26个国内其他

省份主要坑口。散点分布图如图4.4所示：

检验数据的统计特征如表4.4所示：

图4.4 胶质层最大厚度检验数据散点分布图

表4.4 胶质层最大厚度检验数据的统计特征

数据来源：中国煤炭资源网数据

数据来源：中国煤炭资源网数据

0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

0 10 20 30 50 40 80

70

60

统计量

数值（mm）

均值

15.9

中位数

16.0

最大值

25.0

最小值

8.0

标准差

4.2

观测值

84Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

从检验数据看，焦煤胶质层最大厚度的分布范围较广，且有些优质的山西焦煤的数据仅

为10.0mm左右，而12.0mm以下的检验数据占比达到14.3%。考虑到胶质层最大厚度仅是表征

粘结性的一个数量指标，并不能对质量做出很好判断，且我国主要产地的焦煤的胶质层最大

厚度的变化范围很广，为了方便很多地区的优质焦煤进入交割，因此胶质层最大厚度遵照国

标，不设置下限。胶质层最大厚度大于25.0mm时，按照国标分类就成为肥煤，考虑到下游企

业大量使用肥煤，且通常比焦煤价格高，我们允许肥煤作为替代品交割，但不设置升水。

5、粘结指数

（1）焦煤的粘结性

煤的粘结性是指煤在隔绝空气条件下受热后能否粘结其本身或外加惰性物质（即无粘

结力的物质）成焦块的性质，与煤的粘结性相关的另外一个重要性质是结焦性，它是指煤

在工业条件下隔绝空气受热后能否炼成优质焦炭的性质。粘结性和结焦性既有联系，又有

区别，粘结性是结焦性的前提和必要条件，粘结性好的煤，结焦性不一定好，但是结焦性

好的煤，其粘结性一定好。

粘结性与胶质层有密切关系，也与煤化程度有关，煤化程度最高和最低的煤，胶质层

厚度很小，一般没有粘结性。因此，描述粘结性可以使用胶质体的数量和性质进行测定，

胶质层最大厚度就是其中的重要质量指标，除此之外，还可以根据粘结惰性物料能力的强

弱测定，比如罗加指数和粘结指数。

（2）焦煤的粘结指数及其影响

罗加指数和粘结指数是测定煤的粘结性最常用指标，其中罗加指数由波兰煤化学家提

出的一种测定烟煤粘结无烟煤能力的方法，该指数对中等粘结性煤具有较好的区分能力，

是国际硬煤分类中表示粘结性的指标。我国在分析了罗加指数的优缺点后，经过大量实验

提出了表征烟煤粘结性的粘结指数指标，记为G，该指标已经成为我国新的煤炭分类国家标

准中确定烟煤工艺类别（简称牌号）的主要指标之一。根据粘结指数的高低，可以大致确

定煤样的主要用途，是适宜炼焦，还是适宜于造气或者其他加工工艺，利用煤的挥发份和

粘结指数图，可以了解各种煤在炼焦配煤中的作用，对指导炼焦配煤和确定经济合理的配

煤比具有一定意义。

粘结指数的测定方法一般是将一定质量的试验煤样和专用无烟煤，在规定的条件下混

合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转鼓内进行强度检验，用规定的粘结指数公式

计算，即得到粘结指数指标。

焦煤的粘结指数对焦炭的反应性和反应后强度产生重要影响，一般而言，焦煤的粘结指

数越高，则焦炭的反应性降低，同时，反应后强度升高。根据调研，大型钢厂的自有焦化

3233

焦煤期货合约制度设计说明

厂一般对焦炭的反应后强度指标要求较高，而提高主焦煤的粘结性是焦炭反应后强度质量

指标的重要保证。

（3）焦煤的粘结指数的设定

在我国煤炭分类国标GB/T 5751-2009 中，焦煤粘结指数的最低下限为50，焦煤被分为

JM15、JM24和JM25三个子类，其中JM24的粘结指数介于50与65之间，而JM15和JM25粘结

指数都要求大于65，属于强粘结性焦煤。根据调研结果，焦化厂实际使用的主焦煤粘结指

数几乎全部在65以上，有个别大型钢厂要求在80以上，因此我们选取基准交割品的粘结指

数为入库大于75，出库大于65，可以保证几乎所有焦化企业的生产要求。

为了对焦煤的粘结指数特征进行统计分析，我们收集了65个焦煤坑口的粘结指数检验

数据，检验数据都为国内主要的焦煤坑口，散点分布图如图4.5所示：

从检验数据的统计结果看，粘结指数检验数据的平均值为78.2，达到入库标准的焦煤占

68.9%，达到出库标准的占89.2%。

由于粘结指数的数值难以通过数量化方法对应于焦炭的质量，难以计算对焦化过程收益

的影响，因此，粘结指数指标不设置替代品和升贴水。我所焦煤期货仓单有效期大致为1个

月，根据文献资料和实地调研，大部分焦煤粘结指数在仓单有效期内可能会发生2-3个点的

变化，因此，设置在粘结指数指标时，对出库和入库指标实行差异化设置，基准品入库指标

为不低于75，出库指标为高于65，完全可以覆盖粘结指数指标变化的范围。

6、小焦炉实验生成焦炭反应后强度（CSR）

（1）小焦炉实验介绍

结焦性是衡量焦煤性质的重要指标，但是目前我国的煤炭质量评价体系中没有一个指

标可以直接对结焦性进行判断，仅能通过粘结性、最大角质层厚度等一些指标推算结焦

性，但是这些指标与结焦性之间都不存在完全确定的数量化关系，在上述指标完全相同的

情况下，结焦性可能存在较大差异。

图4.5 粘结指数检验数据散点分布图

数据来源：中国煤炭资源网、北京煤化工研究分院检验数据

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

0 10 20 30 50

40

60Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

在实际生产中，焦化企业在大量采购焦煤前，要进行小焦炉实验检测焦煤的结焦性。

小焦炉实验的原理较为简单：模拟工业焦炉的结构制造体积较小的焦炉，并模拟工业生产

的生产条件和操作流程，用一定质量的焦煤炼焦，通过测试生产焦炭的性质来确定焦煤的

结焦性能。小焦炉实验由于其结构与大生产焦炉存在相似性，并可以得到良好的可对比数

据，目前在我国焦化产业得到广泛认可，已成为检测结焦性的习惯做法。

根据有关文献研究4 ，选择青海、河南、新疆和山西四个坑口的焦煤进行实验，四种焦

煤的灰分、挥发分、硫分、粘结指数、胶质层最大厚度等工业分析指标相似，个别指标青

海和新疆焦煤甚至略好，同时岩相分析指标相似的情况下，四种煤种的小焦炉实验生成焦

炭的反应后强度结果出现较大差异，河南和山西焦煤的结焦性明显优于青海和新疆焦煤，

表明小焦炉试验是判断焦煤结焦性的有效手段。

（2）小焦炉实验生成焦炭反应后强度

小焦炉实验生成焦炭反应后强度是反映焦煤结焦性的直接指标，其基本概念和测定方法

与我所焦炭期货反应后强度指标相同。反应后强度是在规定温度下测定块状焦炭与二氧化碳

的反应特性时得到的指标，用来评价焦炭的热性质。GB/T 4000-2008《焦炭反应性及反应后

强度试验方法》中规定的测定标准是在1100℃±5℃的恒定温度下，将一定质量焦炭置于耐

高温合金钢反应器或刚玉质反应器中，用二氧化碳与其反应2小时后，焦炭经Ι型转鼓试验

后，以大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的质量分数表示焦炭反应后强度CSR。

为了保证炼铁高炉顺行，应在高炉风口回旋区保持一定的块度，减少雀巢焦的数量，增

加炉腹焦的数量，增强透气性，所以焦炭在热态下的强度和反应程度至关重要。一般认为，

焦炭在与二氧化碳反应过程中，气化反应使得焦炭中的炭元素被用于直接还原而消耗，侵蚀

作用会使焦炭失重而产生裂缝，同时内部的气孔壁变薄，从而降低焦炭强度，加快焦炭破

损。如果焦炭在软熔带反应性过大，会导致煤气利用程度变差，焦比升高，同时焦炭破损产

生较多的碎块和焦粉也将恶化高炉料柱的透气性，影响高炉顺行。

为了提高炉顶煤气中的二氧化碳含量，改善煤气利用程度，使炉缸温度及煤气流分布更

为合理，炉料顺利下降，改善焦炭骨架支撑作用，钢厂要求焦炭在一定温度下的热反应性尽

量小些，反应后强度尽量高些。

（3）小焦炉实验生成焦炭反应后强度数值设定

根据国内企业对结焦性的判断方法，以及国外煤炭分类习惯，一般将小焦炉实验反应后

强度检测值50%作为一个重要的分水岭，习惯上认为50%以下为结焦性较差的煤，同时国外

一般将50%以上作为硬质焦煤的最低标准。

4.《炼焦煤质量指标评价体系的研究》，薛改凤等，《武汉科技大学学报》Vol.32,No.1,Feb.2009。

3435

焦煤期货合约制度设计说明

为了对焦煤的结焦性进行统计分析，我们收集了52个焦煤坑口的小焦炉实验反应后强

度检验数据，其中24个为进口焦煤检验数据，28个为国内主要的焦煤坑口数据，散点分布

图如图4.6所示：

从检验数据统计结果看，小焦炉实验反应后强度平均值为64，检验数据的分布范围如

表4.5所示：

从检验数据的统计结果看，小焦炉实验反应后强度大于50%，即满足交割要求的焦煤数

据，占总量的96.2%。

作为衡量炼焦煤最核心品质的指标，小焦炉实验反应后强度指标在整个指标体系乃至

现货贸易中占据非常重要的地位，从满足消费企业最低炼焦需求和简化质量指标体系的角

度考虑，不针对该指标设置升贴水，并从反映最主流的能够满足下游企业最低炼焦需求角

度考虑，将焦煤标准品的小焦炉实验CSR设置为高于50%。

7、镜质体随机反射率标准差（S）

（1）煤岩学概述

煤岩学是把煤作为一种有机岩石，以物理方法为主研究煤的物质成分、结构、性质、

成因以及合理利用的学科，在显微镜下研究煤是煤岩学的主要手段，煤的显微组分、显微

分类和煤化作用是煤岩学的主要内容。煤岩分析可以很确切地评价煤炭的炼焦特性，预测

焦炭强度，指导配煤，以提高焦炭强度和经济合理地利用煤炭。

图4.6 小焦炉实验反应后强度检验数据散点分布图

表4.5 小焦炉实验反应后强度检验数据范围分布

数据来源：北京煤化工研究分院、进口贸易商检验数据

数据来源：北京煤化工研究分院、进口贸易商检验数据

40.0%

45.0%

50.0%

55.0%

60.0%

65.0%

70.0%

75.0%

0 10 20 30 50

40

数据范围

百分比

(0，50]

3.8%

(50，55]

11.5%

(55，60]

21.2%

(60，65]

7.7%

(65，70]

19.2%

>70

34.6%36

Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

煤的显微组分是指在显微镜下才能看到的成分，其中由植物变成的称为有机显微组

分，而矿物质是无机显微组分，概括起来分为5类：镜质体、半镜质体、壳质组、惰质组和

矿物，具体组分的量随着煤炭的牌号不同而有差别。煤的不同组分反射率存在很大不同，

一般惰质组的反射率最高，镜质体居中，壳质组最低，并随着变质程度的提高其差别逐渐

缩小，最后几乎趋于一致。镜质体反射率随着变质程度的提高而逐渐增高，镜质体反射率

受变质程度的影响自始至终都比较灵敏，因此，通常以镜质体的反射率作为标志煤的变质

程度。根据反射率与变质程度有非常良好的相关性及煤岩组分间的相互关系，再与化学分

析结合起来能较全面而精确地评定煤质。

（2）焦煤镜质体随机反射率

煤的镜质体反射率是指镜质体在绿色光（波长λ=546nm）中反射光强相对于垂直入射

光强的比例（%）。测定煤的反射率时，一般以油浸油作为介质，其优点是从长焰煤到无烟

煤的整个质变系列中，反射率相差可以达到十几倍，远高于以空气为介质时的2-3倍，且反

射率的分辨高，测试误差小。在垂直层面的切片上，其最大反射率的方向与层面平行，最

小反射率方向与层面垂直，其他任意方向的反射率随层面与偏光面的角度而变化。在与煤

层层面任意交角的切面上，最大反射率不变，而最小反射率及任意方向的反射率都随层面

与切面交角不同而变化。煤粉光片中大多数煤粒是任意切面的，所测出的最小反射率会因

为光片不同而有差别，而且随着煤的变质程度增高，双反射增强，这个差别会越大，因

此，在确定煤的变质程度时，选用油浸下测定的镜质体随机反射率作为鉴定指标。

GB/T6948-2008给出了煤的镜质体反射率的测定方法，焦煤镜质体随机反射率的描述指

标包括均值、标准差以及频率直方图的凹口数，假设每个样本测量的次数为n次，第i次测量

的镜质体随机反射率为Ri，则焦煤镜质体随机反射率的测量数值的均值R和方差S计算公式

分别为：

频率直方图绘制和凹口数判断方法如下：以0.1%（阶）或者0.05%（半阶）为反射率间

隔单位，分别统计各阶（半阶）的测点数及其占总数的百分数，绘制反射率频率直方图，

根据直方图峰值的位置和数量，可以判断凹口数的多少。

n

R

R

n

∑ i

= i=1

( )

1

n

i 1

2

−

−

=

∑

=

n

R R

S

i

-37

焦煤期货合约制度设计说明

（3）焦煤镜质体随机反射率标准差的设定

GB/T15591-1995给出了利用随机反射率的标准差判断是否是混煤以及掺混程度的标

准：（一）单一煤层煤的镜质体随机反射率标准差不高于0.1，直方图无凹口；（二）简单混

煤的镜质体随机反射率标准差大于0.1小于等于0.2，直方图无凹口；（三）复杂混煤的镜质体

随机反射率标准差大于0.2。经调研了解，单一煤层通常是指同一煤层开采出来的煤；简单混

煤是指开采相邻煤层时自然得到的混煤或经人工洗选时适当简混的煤；复杂混煤是指不同煤

种、不同坑口混合程度较为复杂的煤。在国标的编制说明中介绍，国标制定过程中的实验结

果显示：（一）随着煤化程度增高，单一煤的反射率分布范围增大，标准差增大；（二）6种

不同类型的煤的相混，只有在煤化程度较低、反射率较为接近的长焰煤和气煤混合时能符合

单一煤层要求，其它混煤的镜质体随机反射率标准差均难以小于0.12-0.13的区间，同时还会

出现凹口。这意味着通常情况下，除非煤层非常接近，否则煤化程度较高的焦煤掺混，或者

与气煤等其他煤种掺混之后，镜质体随机反射率标准差很难达到在0.13以下。

为确定指标的设置范围，我们对我国主要焦煤坑口、贸易集散地、焦化企业的70个焦

煤样品进行专项抽检和煤质分析。检测数据显示，70个样品中，有26个样品标准差小于等

于0.1，满足单一煤层要求，约占37%。有3个样品标准差在0.1至0.11区间，有4个样品标准

差在0.11至0.12区间，有12个样品标准差在0.12至0.13区间，小于0.13的有45个样品，约占

64%。0.13以上的样品分布则较为分散，有3个样品标准差在0.13至0.14区间，有5个样品标

准差在0.14至0.15区间，有8个样品标准差在0.15至0.2区间，有9个样品标准差在0.2以上。大

多数煤样的镜质体反射率的标准不超过0.13，与国标模拟混煤实验中的结果下限基本相符，

从某种意义上说明人工混煤想达到0.13以下不很容易。同时，调研过程中，国内主要煤矿和

钢厂专家也表示，相邻煤层开采过程中，得到的焦煤可能难称为严格意义的单一煤层，但

如果标准差在0.13以下，对下游企业来说依然算是好煤，不影响其使用性能。

图4.7 抽检焦煤样品镜质体反射率标准差分布

0

2

4

6

8

10

12

14

0

10

20

30

40

50

60

80

70

0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34

样品个数

累计个数Dalian Commodity Exchange

COKING COAL FUTURES

焦煤基准品的质量指标设置基本参考了国标的规定，但与GB/T15591不同的是不包含凹

口数的规定，主要基于如下考虑：首先，在反射率直方图的绘制过程中，反射率间隔单位

的选定对直方图的绘制产生影响。其次，根据调研，在实际生产中，凹口数的判断属于一

种经验判断，难以客观量化，不同人判断容易产生不同的结果。再次，抽检结果显示，满

足镜质体随机反射率在0.13以下的煤样中只有一个样品的直方图出现凹口，出现的概率较

低。最后，根据有关专家意见，当标准差低于0.13时，即使是在直方图上出现小的凹口，一

般可能是由于煤质非常接近的焦煤掺混形成，不影响实际使用性能。

焦煤镜质体随机反射率标准差是评判混煤程度的依据，因此该指标都不设置替代品和

升贴水。

8、全水分

（1）全水分的概念

焦煤中水分按存在形态的不同分为两类，即游离水和化合水。游离水是以物理状态吸

附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方

式同煤中矿物质结合的水。焦煤中的全水分是指游离水，又可以分为内在水分和外在水

分，外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸

发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了；内在水分，是吸附

在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100℃以上的温度经过一定时间才能蒸发。

（2）水分对焦炭生产的影响

水分对炼焦过程产生重要影响，水分和结焦时间有着十分密切的联系。煤中水分的汽

化需要吸收大量的热量，从而增大炼焦耗热量。如果水分过大，汽化吸收的热量就越大，

从而延长了结焦时间，使得焦炭产量降低。在生产中若入炉煤水分波动很大（一般水分每

波动1%，炉温就得升降5℃-7℃），而结焦时间和加热制度不变时，易造成焦饼中心温度偏

低以致出现局部生焦，尤其是炉头部分，既降低了焦炭的强度和产率，还可能造成难推

焦，甚至损坏炉体，降低焦炉寿命。

（3）全水分指标的数值设定

根据对35个进口焦煤检验数据的统计分析，水分检验数据的平均值为8.78%，且97.1%

的检验数据处于区间[7.0，10.0]上。按照GB/T 397-2009 《炼焦用煤技术条件》要求在8.0%

以下（包括8.0%），该数值可以满足焦化企业生产需要，因此，水分指标参照国标的数

值，水分上限设定为8.0%。因水分指标影响商品重量，无需设置升贴水，而是超出部分扣

重，超出部分须四舍五入至小数点后一位计算。