坩堝膨脹序數（CSN）檢測：核心檢測項目詳解
一、檢測前準備
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- 粒度控制：將煤樣研磨至0.2 mm以下，確保顆粒均勻性，避免因粒度差異導致傳熱不均。
- 干燥處理：煤樣需在105°C下干燥至恒重，消除水分對膨脹行為的干擾。
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- 坩堝規格：使用標準不銹鋼坩堝（內徑21 mm，高45 mm），驗證其耐高溫變形性能。
- 溫度控制系統：校準加熱爐升溫速率（3°C/min），確保升溫曲線符合ISO 501或ASTM D720標準。
二、核心檢測項目及步驟
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- 稱取1.0±0.01 g煤樣裝入坩堝，通過標準壓力裝置（如500 kg/cm²）壓制成塊，確保樣品密度一致。
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- 升溫速率：室溫升至820°C（或特定目標溫度），升溫速率為3°C/min，模擬煉焦初始階段的熱沖擊。
- 恒溫時間：達到目標溫度后維持5分鐘，使煤樣充分熱解并膨脹。
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- 體積變化觀測：通過光學測量儀記錄煤樣膨脹后的高度（h）與原始高度（h?），計算膨脹率： 膨脹率=?−?0?0×100%膨脹率=h0?h−h0??×100%
- 序數分級：根據膨脹高度對應標準模板圖（如ISO 501中的CSN標尺），判定膨脹序數（0-9級，數值越大膨脹性越強）。
三、質量控制關鍵點
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- 同一煤樣需進行3次平行試驗，允許誤差≤0.5級，超過范圍需重新校準設備或調整樣品制備流程。
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- 使用已知CSN值的標準煤樣（如NIST SRM 2690系列）驗證檢測系統準確性。
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- 實驗室溫度需穩定在20±2°C，避免空氣流動影響加熱均勻性。
四、影響因素分析
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- 揮發分含量：高揮發分煤（如氣煤）膨脹性通常較強，需調整加熱程序以匹配其熱解特性。
- 鏡質組反射率：反射率>1.0%的煤膨脹性顯著降低，需結合煤巖學數據綜合分析。
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- 裝樣密度差異超過5%可能導致膨脹率偏差±1級，需嚴格規范壓制工藝。
五、檢測結果應用
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- 高CSN值煤（CSN≥6）需與低膨脹煤搭配，避免焦炭產生裂紋。
- 預測焦炭反應后強度（CSR）：CSN與CSR通常呈正相關（R²>0.7）。
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- 冶金焦用煤CSN要求≥5，化工用粘結煤CSN范圍3-6。
六、總結
材料實驗室
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