坩埚膨胀序数(CSN)又称自由膨胀序数(FSI),它是表征煤的膨胀性和粘结性的指标之一。1985年中国将CSN定为国家标准(GB5448) 。坩埚膨胀序数的测定方法是:称取lg粒度小于0.2mm的煤样放在坩埚中,利用煤气或电快速加热到820±5℃。将所得焦块与一套标准侧面图形比较,与焦块最为接近的一个图形的序号,便是该煤的坩埚膨胀序数。膨胀序数共分为17种,序数越大表示煤的粘结性越强。由于测定时加热速度很快,约为400℃/能min,有可能将粘结性较差的煤判断为粘结性较强。这种方法还因焦型不规则而使判断带有较强的主观性,在利用该法确定膨胀序数5以上的煤时分辨能力较差。但此法快速简便,在国际硬煤分类方案中被选为粘结性的分类指标。
胶质层指数
此法是前苏联萨保什尼柯夫和巴西列维奇在1932年提出的。主要测定胶质层最大厚度Y值,最终收缩度X值和体积曲线类型、焦块特征、焦块抗碎能力等多种指标,其中主要以Y值的大小表征煤粘结性的好坏。胶质层指数的测定方法于1964年列为中国国家标准(GB479 ).
此法模拟工业炼焦条件,对装在煤杯中的煤样进行单侧慢速加热,在煤杯内的煤样形成一系列等温层面,而这些层面的温度由上而下依次递增。温度相当于软化的层面以下的煤都软化形成胶质体,在温度相当于固化点的层面以下则结成半焦。因而煤样中形成了半焦层、胶质层和未软化的煤样层三部分。在试验过程中最初在煤杯下部生成的胶质层比较薄,以后逐渐变厚,然后又逐渐变薄。因此在煤杯中部常出现胶质层厚度的最大值。测定结束后由记录的体积变化曲线可以决定最终收缩度和体积曲线类型。
胶质层最大厚度Y值主要取决于煤的性质和胶质体的膨胀及试验条件。一般煤的Y值越大粘结性越好,并且Y值随煤化度呈现有规律的变化。一般当煤的Vdaf为30%左右时,Y值出现最大值,Vdaf < 13%和Vdaf > 50%的煤Y值都几乎为零,Y值对中等粘结性和较强粘结性烟煤都有较好的区分能力。
最终收缩度X值取决于煤的挥发分、熔融、固化和收缩等性质及试验条件。X值可表征煤料在生成半焦后的收缩情况,该指标对焦炉中焦饼的收缩、焦块的块度、裂纹的多少及推焦是否顺利等有参考价值。
体积曲线是煤在恒压(101Kpa)下加热时体积变化的记录,可反映出胶质体的厚度、粘结、透气性及气体析出强度,因而体积曲线与煤的胶质体性质有直接的关系。体积曲线有七种类型,它的形状与煤种有一定关系,如肥煤多为山字型或之山混合型,而瘦煤多为平滑下降或斜降型。
Y值具有一定的加和性。多年的实践表明,Y值多数情况下能表示胶质体的数量但不一定能反映其质量。Y值的测定主观因素大,煤样用量大,仪器的规范性很强。当Y值小于l0mm和Y值大于25mm时,数据的重现性较差。中国在1986年颁布的煤分类方案中,Y值用作区分强粘结煤的辅助指标。