课程设计说明书
题目名称： 10万吨镍冶炼厂工艺流程
系部：机械工程系
专业班级：冶金技术12-1班
学生姓名：周进
学号：2012232076
指导教师：赵宝平
完成日期：2014.6.27
新疆工程学院
课程设计评定意见
设计题目10万吨镍冶炼厂工艺流程
系部___机械工程系__ 专业班级冶金技术12-1班学生姓名____周进_______ 学生学号2012232076 评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）：2014年6月27日
新疆工程学院
机械工程系(部)课程设计任务书
2013—2014学年2 学期2014年 6 月20 日专业冶金技术班级12-1 课程名称重金属冶金设计设计题目10万吨镍冶炼厂工艺流程指导教师赵宝平
起止时间2014.06.22～
2014.06.29
周数1周设计地点学校
设计目的：
1、通过课程设计能让学生系统的了解有色金属冶金原理、设备选型、工艺流程，培养
学生发现问题，解决问题的能力，满足工程应用型人才培养需求。
2、设计过程中，培养了学生查找、甄别、运用相关资料的能力。
3、提高学生的运算能力，以及阅读图纸和绘制图纸的能力。
设计任务：
1、完成整个相关金属冶炼工艺的介绍。
2、完成配料计算。
3、完成物料平衡计算。
4、
设计进度与要求：
2014.06.22～2014.06.23 研究任务书，查阅相关资料，提出设计构思和方案；
2014.06.24～2014.06.26 指导老师讲解设计和计算方法；
2014.06.27～2014.06.28 完成设计和计算，期间指导老师答疑问题；
2014.06.29～2014.06.29 答辩。
主要参考书及参考资料：
刘秉义.《有色金属工业设计总设计师手册》第一版（第二册）.北京：冶金工业出版社1989.8
张健.《重有色金属冶炼设计手册》第一版.北京：冶金工业出版社.1996.5 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
目录
摘要: (1)
第二章镍的综述 (2)
2.1镍的性质，用途： (2)
2.1.1镍的性质 (2)
2.1.2镍的用途： (2)
2．1．3不锈钢中镍的作用及需求 (2)
2.2硫化镍矿的分类和冶炼方法 (2)
2.2.1硫化镍矿的分类 (2)
2.2.2硫化镍精矿的火法冶炼 (3)
2.2.3 镍硫的吹炼 (4)
2.2.4 高镍硫缓冷工序的目的 (4)
2.3 硫化镍的电解精炼 (5)
2.3.1 工艺原理 (6)
2.3.2 羰化反应时各元素的行为 (6)
2.3.3羰基法生产镍的实践 (6)
2.4 硫化镍精矿的湿法冶炼 (7)
2.4.1 硫化镍精矿的加压氧氨浸出 (7)
2.4.2 硫化镍精矿的硫酸化焙烧-浸出法： (8)
2.5 氧化镍矿（红土矿）的湿法浸出： (8)
2.5.1 红土矿的还原-氨浸 (8)
2.5.2 红土矿的热压酸浸： (9)
第三章镍火法冶炼电炉熔炼 (9)
3.1设计的冶炼方法 (9)
3.2 物料的熔化 (9)
3.3 熔炼反应及产物 (11)
3.3.1熔炼反应 (11)
3.3.2熔炼产物 (11)
第四章镍冶炼的冶金计算 (14)
4.1硫化铜镍精矿流态化焙烧冶金计算 (14)
4.1.1 精矿物相组成计算 (14)
4.1.2 焙烧矿产量及脱硫率计算 (15)
4.1.3焙烧矿物相组成计算 (16)
4.1.4 焙烧反应及物料量 (17)
摘要:
目前，由于不锈钢产业的迅猛发展，全球对金属镍的需求不断增加，然而硫化镍矿资源日益匮乏，使得镍产量的扩大将主要来源于红土镍矿。红土镍矿大致分为铁含量高的褐铁矿型和腐植土型两类，前者镍含量较低，宜采用高压酸浸湿法冶金工艺处理，而对于镍含量较高的腐植土型红土镍矿，电炉还原熔炼是其主流工艺。采用电炉还原熔炼工艺从红土镍矿中提取用于制造不锈钢的镍铁合金，研究了还原剂(焦粉)用量、熔剂(石灰石)用量、熔炼温度和熔炼时间对合金中镍的品位和金属回收率的影响
在自然界中，镍主要以硫化镍矿和氧化镍矿状态存在。由于元素亲氧及亲硫性的差异，在熔融岩浆中，当有硫元素存在时，镍能优先形成硫化矿物，并富集形成硫化物矿床。硫化镍矿如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿中的镍以游离硫化镍形态存在，有相当一部分以类质同象赋存于磁黄铁矿中。部分氧化镍矿是由硫化镍矿岩体风化浸淋蚀变富集而成，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶或不结晶的氧化铁)形式存在。红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿物的超基性岩经长期风化产生的矿石，在风化过程中，镍自上层浸出，而后在下层沉淀，NiO取代了相应硅酸盐和氧化铁矿物
晶格中的MgO和FeO。
第二章镍的综述
2.1镍的性质，用途：
2.1.1镍的性质
镍是一种银白色的铁磁性金属。镍的熔1453±1℃，沸点约2800℃。比重为8.9g/cm3。具有良好的导电导热性。具有良好的延展性，可制成很薄的镍片（厚度小于0.02mm）。镍能与许多金属组成合金，这些合金包括耐高温合金、不锈钢、结构钢、磁性合金和有色金属合金等。
化学性质：
镍能抗氧锈蚀，因为其表面生成致密薄膜，能阻止进一步氧化。也能抗强碱腐蚀，它在稀盐酸和硫酸中溶解很慢，但稀硝酸能与之作用。镍与氧生成三种化合物，即氧化亚镍(NiO)，四氧化三镍(Ni3O4)和三氧化二镍(Ni2O3)，只有NiO 在高温下稳定；镍与硫生成四种化合物，即NiS2, Ni6S5,Ni3S2和NiS，在冶炼高下只有Ni3S2稳定。冶金上最有意义的是镍与CO生成的羰基镍Ni(CO)4，它是挥发性化合物，沸点为43℃，分解温度为180℃。
2.1.2镍的用途：
(1)作金属材料。镍具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并能在
表面形成致密的氧化镍膜，因此具有很高的化学稳定性，是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造包括不锈钢、耐热合金钢、合金结构钢等3000多种合金，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等领域。
(2)用作镀镍，主要是在钢材及其他金属材料的基体上覆盖一层耐用、耐腐蚀的表面层，其防腐蚀性要比镀锌层高20～25％。
(3)用作催化剂，应用于石油化工的氢化等过程。
(4)用作化学电源，如工业上已生产的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni等电池和H2-Ni 密封电池。这类电池充电性能好，理论比能量较高，价格较便宜。
(5)制作颜料和染料，其最重要的是制作一种以钛酸镍为主要组分的黄橙色颜料，该颜料覆盖能力强，不易被其他颜料污染且化学性能稳定。
(6)镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业等领域。2．1．3不锈钢中镍的作用及需求
镍对钢的性能有良好的影响，钢中加入镍后，强度显著提高。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构——从体心立方(BCC)结构(铁氧体)
转变为面心立方(FCC)结构(奥氏体)，从而改善不锈钢的主要性能：可成形
性、焊接性、韧性、耐腐蚀性、光泽和高温性能等，因此镍被称为奥氏体形成元素，成为不锈钢中必不可少的添加元素
2.2硫化镍矿的分类和冶炼方法
2.2.1硫化镍矿的分类
硫化镍矿约占20%，主要为镍黄铁矿和镍磁黄铁矿。含有铜、钴和铂族元素。
硫化矿为主要炼镍原料，矿石品位为0.3%~1.5%，冶炼前需经选将品位提高到4%~8%。氧化矿占80%，分两类，一类是高硅镁质的镍矿，包括硅酸镁镍矿和暗蛇
纹石（ NiSO
3.mMgSiO
3
.nH
2
O）；另一类为红土矿是镍（含量1%）铁（含量40%~50%）
氧化物组成的共矿。氧化镍矿难选，故它目前占镍产量比重不大（只有40%），但氧化矿占镍储藏量大，特别是红土矿（占氧化矿的80%），因此它是未来镍的主要来源。镍的生产方法分为火法和湿法。
2.2.2硫化镍精矿的火法冶炼
占硫化矿提镍的86%，其处理方法是先进行造锍熔炼制取低镍硫，然后再送转炉对低镍硫进行吹炼产出高镍硫；经缓冷后进行破碎、磨细；通过浮选、磁选产出高品位硫化镍精矿、硫化铜精矿和铜镍合金。类似于火法炼铜工艺。
生产熔炼
（1）鼓风炉熔炼：
鼓风炉熔炼是最早的炼镍方法，我国在20世纪60~70年代主要采用此方法，目前随着生产规模的扩大，冶炼技术的进步以及环保要求，此法已逐步被淘汰。（2）电炉熔炼：
主要用于低镍锍的生产，我国的金川公司也用矿热电炉处理硫化镍精矿。
（3）闪速熔炼：
我国熔炼硫化镍精矿生产低镍锍的主要方法。生产工艺包括精矿的深度干燥、配料、闪速熔炼、转炉吹炼和炉渣贫化等过程。
2.2.2.1 闪速熔炼原理
镍闪速熔炼与铜的闪速熔炼基本相同，闪速冶炼工厂将闪速炉与炉渣贫化炉合为一体，反应塔尺寸（直径×高）为ф600×6400mm、沉淀池面积为98m2。
2.2.2.2 闪速熔炼产物
闪速熔炼的产物为铜镍锍和炉渣。
（1）铜镍锍
铜锍镍主要由Ni3S2、Cu2S和FeS组成，含少量钴的硫化物、游离金属和铂族元素。铜镍硫的性质与铜锍大致相同，Ni+Cu的总含量为45%~50%。
（2）炉渣
炼镍炉渣中含FeO、CaO、SiO2和大量MgO，熔点为1473K。
2.2.2.3 镍闪速熔炼的技术指标
镍闪速熔炼的主要指标为：
（1）精矿处理量50t/h。
（2）反应塔耗油量1733kg/h，沉淀池耗油1400kg/h。
（3）主要金属回收率为：Ni97.16%，Cu98.48 % ，Co65.46 %，硫回收率高于95%。
2.2.3 镍硫的吹炼
镍锍的吹炼是使其中的FeS 氧化造渣，除去铁和部分硫，产出主要与Ni2S2和Cu2S组成并富集了贵金属的高镍锍。一般高镍锍含Ni+Cu的总和为70%~75%，含硫为18%~24%。
镍锍吹炼原理
镍锍吹炼只有造渣过程：
2Fe+O2+SiO2=2FeO.SiO2
2FeS+3O2+SiO2=2FeO.SiO2+2SO2
吹炼直到产出高镍锍为止，而没有造金属过程，因为反应：
Ni3S2+4NiO=7Ni+2SO2
要在1773K高温才能进行，而空气吹炼温度为1623K。
2.2.4 高镍硫缓冷工序的目的
高镍锍的缓冷是将转炉产出的高镍锍熔体注入8~20t的保温模内，缓冷72h，以使其中的铜锍化物和镍锍化物和铜镍合金相分别结晶，有利于下一步相互分离。
2.2.4.1 高镍硫缓冷过程的降温秩序
（1）温度在1200K以上时，锍镍中的各组分完全混熔。温度降到1200K以下时，Cu2S开始结晶，温度越低，液相中Cu2S析出的越多，缓冷使Cu2S趋向于生成粗粒晶体。
（2）熔体降温到约973K时，金属相铜、镍合金开始结晶。
（3）当温度降到848K时，Ni3S2开始结晶。同时液态熔体完全冷固。该温度点为铜、镍、硫三元共晶液相的共晶点。此时，镍在Cu2S中含量<0.5%，铜在Ni3S2中含量约6%。
（4）固体温度降到793K时，Ni3S2完成结构转化，由高温的β型转化为低温的β′型。析出部分Cu2S和Cu-Ni合金，铜在β′基体中的含量下降为2.5%，793K 也是三元系共晶点。
（5）温度继续下降，Ni3S2相中不断析出Cu2S和Cu-Ni合金相，直至644K为止。此时Ni3S2相中含铜<0.5%。缓冷工序的工艺原则缓冷使相分离，并促进晶粒长大。控制从1200K到644K间的冷却速度十分重要，特别是控制848K~793K 间的冷却速度，有利于Cu2S和Cu-Ni合金相从固体Ni3S2基体中析出，并和已析出的Cu2S和Cu-Ni合金相晶粒结合。冷却速度过快，Ni3S2基体中存在Cu2S 和Cu-Ni合金相的极细晶粒，不利于选矿分离。
2.2.4.2高镍硫的分离
冷后的高锍镍经过破碎、磨细、磁选和浮选，得到的Cu2S精矿送铜冶炼系统处理；Ni3S2精矿经反射炉熔炼，浇铸成Ni3S2阳极板，进行电解精炼生产电镍；Cu-Ni合金用于回收贵金属氧化镍精矿的火法冶炼以炼镍铁为主，采用电炉还原熔炼产粗镍铁，粗镍铁经过精炼
除硅、碳、硫、磷、铬等产出镍铁合金，用于生产合金钢。氧化镍矿也可用于生产镍锍，但在电炉熔炼过程中须加入硫化剂（硫磺）进行硫化。
2.2.3 电炉还原熔炼粗镍铁
经过煅烧后的氧化镍矿，配以4%的焦炭一同从电炉炉顶加入炉内，镍、铁还原后，得到粗镍铁合金；炉渣间断放出，经水淬后弃去。主要反应为：
NiO+CO=Ni+CO2 NiSiO3+CO=Ni+SiO2
FeO+CO=Fe+CO2FeSiO4+2CO=2Fe+SiO2+2CO2
NiO+Fe=Ni+FeO 2NiSiO3+2Fe=2Ni+Fe2SiO4+SiO2
7.3.2.2 粗镍铁的精炼
首先在还原条件下，于脱硫桶中加入Na2CO3，经造渣脱硫后，硫可降至0.02%，反应为：
Na2CO3=Na2O+CO2
2Na2O+3S=2Na2S+SO2Na2O+SiO2=Na2SiO3
脱硫后的镍铁于转炉中，通入空气氧化残余的硅、碳、磷、铬；加入CaO造渣脱除P。
Si+O2=SiO24Cr+3O2=2Cr2O3C+O2=CO2
4P+5O2+6CaO=2Ca3(PO4)2
精炼后得到镍铁合金块。
电炉功率为10000kV.A，炉膛直径为11m，采用三根电极，埋弧操作，电压150V，单位电耗为550kW.h/t干精矿
2.3 硫化镍的电解精炼
硫化镍阳极的隔膜电解工艺是我国目前主要的电解镍生产工艺，其镍产量占总镍产量的90%以上。电解精炼采用隔膜电解槽。用硫化镍板做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液和氯化盐混合溶液。电解精炼的电极反应：
阳极Ni3S2–2e = Ni2+ + 2NiS
2NiS - 4e=2Ni2++2S
阴极Ni2+ + 2e = Ni
羰基法生产镍
2.3.1 工艺原理
CO能与镍反应生成气态Ni(CO)4
Ni(S)+4CO=Ni(CO)4(g)+ Q
这个反应为可逆反应，对镍的选择性高，对铜和铂族元素不起作用，铁和钴的羰基化合物可利用熔点和沸点的不同与羰基镍分离从而获得纯羰基镍。
2.3.2 羰化反应时各元素的行为
（1）金属镍：
极易与CO发生羰化反应，羰化率为95%以上。
（2）硫化镍：
在羰化过程中，可与金属铜反应：
Ni3S2 +4Cu=2Cu2S+3Ni
（3）铁：
铁的羰化率随压力升高而增加，在20MPa下的羰化率为80%，FeS几乎不发生反应。
（4）钴：
在高压条件下，少量金属钴发生如反应：
Co+8CO=Co2(CO)8
Co+12CO=Co4(CO)12
（5）铜和铂族元素
不发生羰化反应。
（6）硫
硫在羰化中起积极作用，一是在物料表面传递CO，起活化作用。二是使铜、钴等金属生成硫化物免受羰化损失。羰化反应中要求Cu：S≤4:1。
2.3.3羰基法生产镍的实践
羰基镍的生产工艺包括原料熔化、粒化、合成、精馏和分解等主要工序。羰基镍的生产方法有常压、中压和高压合成。辅助工序包括CO的生产、解毒和废料的回收处理。我国目前采用高压合成羰基镍的工艺流程
.2.3.3.1 原料的制备
当用氧气顶吹代替空气吹炼时，由于反应速度快，热效应大，又避免炉气带走大量的热，可保证达到1773K以上的高温。固可在吹炼的第二周期得到金属镍。
Ni3S2+7O2=NiO+4SO2
Ni3S2+NiO=7Ni+2SO2
氧气顶吹是在顶吹转炉中进行。氧气喷枪从炉顶插入炉内，与熔池面保持一定距离，在熔池面上吹入氧气进行氧化，产生的热量可维持1923K的高温。同时依靠炉子的转动搅拌熔体，以保证过程的正常进行。吹炼得到的金属镍熔体经水淬得到粗镍粒。
2.3.3.2 高压合成羰基镍
高压羰基法可增加反应速率和简化羰基镍的冷凝液化过程。为工业生产羰基镍的主要工艺。其生产过程包括合成、精馏和分解三部分。
（1）合成
合成反应在合成釜中进行，尺寸为Φ3700mm×13400mm，容量为150t，两端为半圆形。将加热到452K的CO通入反应釜中，维持压力6.884MPa，经过42h反应，此时镍、铁和少量钴生成Ni(CO)4、Co2(CO)8和Fe(CO)5，而铜、钴和铂族元素留在渣中，挥发的Ni(CO)4气体经环形冷凝器水冷成液体，装入储槽。残渣回收铜、钴和铂族元素。
（2）粗羰基镍的精馏
粗羰基镍的精馏在精馏塔内进行。利用不同的羰基化合物的沸点不同，提纯羰基镍，Ni(CO)4的沸点为316K，Fe(CO)5的沸点为376K ，Co2(CO)8在低于324K时是固体，只要控制一定温度，就可将Fe(CO)5和Co2(CO)8除去，达到提纯目的。
（3）羰基镍的分解
分为无晶核分解（473~493K)和有晶核分解(453~473K），反应为：Ni(CO)4(g) = Ni(S)+ 4CO
控制反应塔的结构、工艺条件及分解条件可获得不同用途的镍粉、镍丸和镍箔。
2.4 硫化镍精矿的湿法冶炼
硫化镍矿的湿法冶炼占硫化矿提镍的14%。通常采用高压氨浸或硫酸化焙烧常压酸浸两种流程处理。
2.4.1 硫化镍精矿的加压氧氨浸出
主要处理镍黄铁矿，生产流程包括加压氨浸、浸出液蒸氨与除铜、氧化水解和加压氢还原氢还原制取镍粉和镍粉压块等。
（1）加压氧氨浸过程
在升高氧压和温度条件下，精矿中的硫化物与溶液中的氨反应，使镍、钴、铜生成可溶性的氨络合物，硫则氧化成可溶性的硫酸根离子，铁转化为不溶的三
氧化二铁：
NiS+2O2+6NH3=Ni（NH3)6SO4
4FeS+9O2+8NH3+4H2O=2Fe2O3+8NH4++4SO42-
浸出过程在高压釜中进行，采用两段逆流浸出法。
蒸氨和除铜：
升温蒸出部分氨后，铜呈CuS沉淀：
Cu2++S2O32-+H2O=CuS+2H++SO42-
操作在密闭蒸馏罐中进行，用蒸汽直接加热，操作温度393K。蒸氨后通入H2S 可将铜降到0.002g/L。
（3）氧化水解：
使除铜溶液中未反应的S2O32-氧化，以免影响还原镍粉的质量：
(NH4)2S2O3+2O2+H2O+2NH3=2(NH4)2SO4
NH4SO3.NH2+H2O=NH4++SO42-
操作在高压釜中进行，总压力为4.9MPa，温度为493K。反应后，S2O32-的浓度降到0.005g/L。
（4）加压还原：
在高压釜内，用氢做还原剂从溶液中还原镍：
Ni2+ + H2=Ni + 2H+
维持压力2.45~3.14MPa，温度473K，得到含镍99.9%的镍粉。母液经硫化氢沉钴后回收硫酸铵做原料，钴渣为提钴原料。
2.4.2 硫化镍精矿的硫酸化焙烧-浸出法：
主要处理镍磁黄铁矿，生产流程包括沸腾焙烧、焙砂浸出、铁置换。
（1）沸腾焙烧：
在37.2m2沸腾炉内进行，控制温度935K，使铜、镍、钴变成可溶性硫酸盐，铁变成Fe2O3沉淀。
（2）焙烧浸出及铁置换：
在5台浓密机中进行，温度353K，加铁屑置换溶液中的镍、铜、钴，得到镍精矿。
2.5 氧化镍矿（红土矿）的湿法浸出：
氧化镍矿的湿法冶炼占氧化矿提镍的16%，通常采用还原焙烧氨浸和高压酸浸的流程处理。世界上共有八个氧化镍矿的湿法冶炼厂，其中除古巴毛阿湾镍厂采用热压酸浸外，其余均采用还原-氨浸法。
2.5.1 红土矿的还原-氨浸
（1）还原焙烧
在21座17层多膛炉中进行，用煤气（含CO 、H2和CO2) 加热和控制还原气氛，温度控制在1033K，结果氧化镍被还原成金属镍，而Fe2O3还原成Fe3O4，得到的产品为镍铁合金。
NiO+H2=Ni+H2O
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O
NiO+CO=Ni+CO2
（2）氨浸
采用NH3-(NH4)CO3溶液常压下进行，镍溶解于含氨的碳酸铵溶液中：
FeNi+O2+8NH3+ H2O + 3CO2=
Ni(NH3)62++Fe2++2NH4++ 3CO32-
Fe2+进一步氧化成Fe3+，呈胶状沉淀析出。在蒸氨塔中将富镍溶液加热变成Ni2+与溶液中OH-和CO32-化合变成碱式碳酸镍：
Ni(NH3)62+=Ni2++6NH3
5Ni2++ 6OH - +2CO32- =3Ni(OH)2.2NiCO3
3）碱式碳酸镍的煅烧
碱式碳酸镍在回转窑中于1613K煅烧成NiO。
3Ni(OH)2.2NiCO3=5NiO+3H2O+2CO2
将NiO和无烟煤混合制团，在烧结机上烧结，做成颗粒大于6.35mm的烧结镍。烧结镍中镍含量可达88%。
2.5.2 红土矿的热压酸浸：
根据氧化铁、氧化铝和氧化铬在高温高压下，在酸性溶液中不溶解，而镍、钴的硫酸盐完全溶解的性质，进行选择性浸出镍和钴。工艺流程包括浸出和镍钴回收。
（1）浸出：
在立式高压釜内用浓硫酸浸出，高压釜用蒸汽搅拌加热，温度505~533K，压力4.2MPa，浸出时间2h：
NiO+H2SO4=Ni2++SO42-+H2O
（2）镍钴分离
采用沉淀硫化物的方法：
NiSO4+H2S=NiS+H2SO4
CoSO4+H2S=CoS+H2SO
第三章镍火法冶炼电炉熔炼
3.1设计的冶炼方法
我们设计镍选择火法冶：硫化镍矿的火法冶，选择电炉熔炼
3.2 物料的熔化
熔炼硫化矿石和精矿的电炉可以看作是高温熔池，里面有两层熔体（见图1），上面的炉渣层厚1700～1900mm ,下层厚600～800mm。装到溶池中固体物料以料堆的形式沉入渣层，形成料坡。
物料靠以电能为主要来源的热量进行熔化，电能通过3根或6根电极送入炉内。电极插入渣层的深度为300～500mm,电能转变为热能就是在渣层中发生的。有40%～80%的热量产生于电极—炉渣的接触面上，其余部分的热量则产生于处在电回路中的渣层里。
大部分热量之所以产生于电极—炉渣的接触面上，是由于在电极工作端的周围存在着一个气体层，这就是所谓的气袋，电流以大量的质点放电形式,即以微形式,即以微弧的形式通过这个气袋。气袋是这样形成的:由于电子流的机械压力，熔渣脱离电极，所形成的空隙便被由于电极燃烧所产生的气体和由炉渣中逸出的气体所充满，这个气体层具有很高的电阻。因此电流通过气体层时产生很大的电压降，放出相应的热量。
在电炉电场中，从电极中心线起在靠近电极两个电极直径范围内，是熔池的导电部分（估而电流的90%是从电极中心线起一个电极直径范围内通过的）。正是在这个区域内，电能转变为热能，远离电极中心线超过电极直径的熔池部分，不在电的回路中，也不会产生热量。
电流通过电炉的线路有两种：
（1）由电极通过炉渣→镍锍→炉渣→电极，即星形负荷。
（2）由一根电极通过炉渣流向另一根电极，即三角形负荷。
当电极之间的距离不变时，星形负荷和三角形的大小取决于电极插入渣层的深度、渣层的厚度和炉内料坡的大小。当电极插入深度不大时，三角形负荷可达总负荷的70%；随着电极插入深度的增加，三角形负荷逐渐降低，电极插入很深是，便会降为30%～40%。当电极向和插时，星形电流和三角形负荷逐渐降低，电极插入深度成正比地增加，但是星形电流的增长速度大于三角形电流的增长速度。
炉内那些不产生热量的部位，由于熔池内部炉渣的对流运动，将热能从热处带到冷处而进行热交换。
炉渣的对流量是由于渣池各部分的热量不同而造成的。已经指出，最大的热量产生于电极—炉渣的接触区。在此区域内，靠近电极表面的渣层已大为过热，其温度可过1500～1700℃或更高，由于渣中含有大量气泡，其膨胀的结果，使它的密度大大减小，因此，靠近电极表面的炉渣和远离电极的炉渣密度便产生了差别。密度小的过热炉渣在靠近电极处不断上升而至熔池表面，并在熔池表面向四周扩散。
过热炉渣在其动动过程中与漂浮着的炉料相遇，使沉入熔池的料坡下部表面熔化。运动着的炉渣与温度低的熔化炉料混合后，在渣池顺流向下沉降，到过电极下端附近，一部分炉渣则继续下降至对流动动非常薄弱的渣池下层，在这里镍锍和炉渣进行分离。热渣在向远离电极方向的流动过程中，将自已的多余热量传给熔池的较冷部分，从而维持了这一部分熔池的热平衡。而那些热渣很少流动的部位，或者说温度降低的部位，则热量不足，温度只有1250～1250℃。炉子的四角、炉壁附近及电极下面的区域，这些地方就易生成炉结。
炉渣的对流运动乃是电炉中一个最重要的工作过程，对流运动确保电炉熔池中的热交换和物料熔化的进行，物料的大量熔化发生在电极插入的熔池区域内，也就是发生强烈的对流循环区域内。从电炉的平面看，这个区域是在从电极中心线起1.5～2个电极直径范围内。
由于在熔池内，电能转换成热能是不均匀的，因而熔池每个部位的温度也不一致。靠近熔体上层的温度较高，低层较低。渣层在纵向和横向上温度是均匀的，只垂直方向有变化，主要是在电极以下温度有变化,在电极插入深度范围内实际上是等温的，这可用其中存在激烈的对流热交换来解释。
因熔池各部分受热情况不同，显然，炉料的熔化速度随着与电极的距离增大而急剧下降。因此，大部分炉料（80%～90%）在距离电极中心线1.5～2倍电极直径的范围内加入。
3.3 熔炼反应及产物
3.3.1熔炼反应
电炉熔炼的物理化学反应主要发生在熔渣与炉料的接触面上，炉气几乎不参与反应。因此电炉熔炼发液相和固相的相反应为主，可以一次完成造渣和造镍锍的化学反应。
加入电炉的物料，主要是精矿和焙砂，其次是烟尘、返回炉料及液体转炉渣、熔剂和碳质还原剂等。铜镍矿物料的矿想组成为：
硫化物：Fe7S8、（FeNi）S2、CuFeS2、CoS；
氧化物：Fe2O3、Fe3O4、NiO、CuO、SiO2、MgO、CaO、Al2O3等；
硅酸盐：mMO.nSiO2,物料中还可以含有少量的硫酸盐（MSO4）、碳酸盐（MCO3）、氢氧化物[M（OH）2]和贵金属等。
过热炉渣在对流运动中与物料表面相遇时，便将自已多潜余的热量传给物料。当物料加热至1000℃时，物料中便有复杂硫化物、某些硫酸盐、碳酸盐和氢氧化物的热分解发生，生成比较简单而稳定的化合物。如果入炉物料是焙砂而不是精矿时，上述反应已在焙烧时完成。当物料加热到1100～1300℃时，主要是硫化物和氧化物之间的交互反应，反应产生的Ni3S2、Cu2S、FeS、CoS相互熔合的液态产物便是低镍锍，其中溶解有少量的Fe3O4及Cu,Ni,Fe金属和贵金属。
碱性氧化物（FeO,CaO,MgO等）与酸性氧化物（SiO2）发生反应，生成mMO.nSiO2型的各种硅酸盐，这些硅酸盐在熔融状态下互相熔合，产生了电炉熔炼的另一种产物—炉渣。熔融状态的镍锍和炉渣在熔池中因密度不同而分开。
在物料受热熔化时，除液态产物外，洞天福地产生气体，如S2被氧化为SO2。碳还原MO产生的CO2等，大部分气体上升至熔池表面并进入炉空间随烟气排走，少部分气体则包裹在炉渣中，这就是炉渣含有大量气体的原因。
在电炉熔炼中，由于硫化物热分解所产生的硫化亚铁跟高价金属氧化物反应，可使炉料中的硫被脱除一部分。当电炉熔炼未经焙烧的硫化精矿时，脱硫率为15%～18%；当熔炼焙烧后的精矿和适当加入碳质还原剂时，则脱硫率要小得多。
3.3.2熔炼产物
电炉熔炼硫化物铜镍精矿时，其产品有低镍硫、炉渣、烟气和烟尘。低镍锍是冶炼的中间产品，要送至转炉工序进一步富集。炉渣因含有价金属低而废弃。烟经收尘、制酸后排入大气，而收得和烟尘则返回电炉熔炼。
①低镍锍。主要由Ni3S2,Cu2S,FeS所组成，此外低镍锍中还有一部分硫化钴和一些游离金属及合金。在低镍锍中还溶解有少量磁性氧化。
在电炉熔炼过程中，低镍锍与炉渣分离的完全程度，主要取决于它们的密度差，密度差越大，分离得越彻底，而低镍锍的刻度取决于组成低镍锍的各种硫化物的含量。各种硫化物的密度不同,例如：FeS为4.6g/㎝3，Ni3S2为5.3g/cm3,Cu2S 为5.7g/cm3,低镍锍品位越低，也就是FeS含量越高，则低镍锍密度越小。固体低镍锍密度一般为4.6～5.0g/cm3.熔融的低镍锍的密度稍小,因为在熔融状态的低镍锍中熔解有一定量的二氧化硫气体,使体积增大，密度减小。炉渣密度一般在3～4g/cm3之间。
金川公司冶炼厂电炉熔炼的低镍锍中，镍与铜的比例约为2:1，诺里尔斯克公司电炉熔炼的镍与铜的比例约为3:2。低镍锍中镍和铜含量之和为15%～22%，硫含量在22%～27%范围内波动。低镍锍中的硫量不足以把其中所含的金属全部硫化物状态，是由于低镍锍中能熔解部分金属。表1列出各厂电炉熔炼的低镍锍成分。
表1 电炉熔炼产出的低镍成分（%）实例
企业名称Ni Cu Co Fe S
贝辰公司7～13 4.5～11 0.3～0.5 5054 25～27 北镍公司7～13 4.5～11 0.3～0.5 50～53 25～27
诺里尔斯克公
司1216 9～12
0.4～
0.55
47～49 2226
汤普森公司15～17 2 48～50 2527
金川公司1218 6～9 0.4 46～50 24～27
从表1中可以看到。铜镍锍化矿石和精矿电炉熔炼得到的低镍锍，其含镍量波动在7%～18%范围内。电炉熔炼产出低外长锍中各种金属的含量，取决于它们在入炉物料中的含量、低镍锍的产率越大，低镍锍中有价金属的含量（低镍锍品位）就越低。因此电炉熔炼的脱硫率越高，低镍锍的产率越小，低镍锍中有价金属的含量就越高。
低镍锍的熔点同其密度一样,取决于组成低镍锍的各种金属硫化物的含量。对于纯硫化物的熔点Ni3S2为790℃，Cu2S为1120℃，FeS为1150℃。低镍硫的熔点，介于各种硫化物熔点之间。
工业生产实际低镍锍熔点均在1000～1050℃之间，但矿热电炉有过热的特点，从电炉中放出的低镍锍的温度因过热而达到1250℃，在这个温度下，低镍锍非常容易流动，很容易渗到电炉砖体的缝隙中和砌筑不严密处。因此在矿热电炉和炉体砌筑设计中，对于低镍锍区采用湿砌方法，而且要求非常严格。此外，因过热的熔融低镍锍颇具侵蚀性，能很好地熔解金属铁和铸铁件，因此放出低镍锍的溜槽均采用耐火材料内衬，盛放低镍锍的包子也必须经转炉渣挂出保护层后才使用。
低镍锍具有很好的导电性。在熔融的硫化物中，Ni3S2的电导率为最大，Cu2S 的电导率为最低，其变化顺充为Ni3S2﹥CoS﹥FeS﹥Cu2S。工厂产出的低镍锍电导率在1100～1350℃是二般为(35～45)×102(Ω.cm)-1，其数值大小取决于有关硫化物的含量和熔锍的温度。由于熔锍的导电性能接近于金属，故在电炉操作中发生翻料，镍锍上浮与电极接触后，易使电炉电流控制不稳，发生过流跳闸事故。
（2）炉渣。电炉熔炼产出的炉渣主要由以下5个主要成分构成：
SiO2,FeO,MgO,Al2O3和CaO，它们的总和约占总量的97%～98%。此外还含有少量Fe3O4、铁酸盐以及金属的氧化物和硫化物。电炉熔炼渣成分举例列于表2。
渣含金属量取决于渣和低镍锍的性质、渣温和操作技术水平,通常渣中金属含量(%)为：Ni0.07～0.25, Cu0.05～0.10,Co0.025～0.1。炉渣成分对炉渣性质及金属损失的影响很大。在相同温度下，随SiO2含量增高，炉渣导电性下降，粘度升高，同时热容量增大，炉粒料熔化加大了机械夹杂损失。因此，在电炉熔炼中，为降低金属损失，炉渣中SiO2含量控制在38%～41%比较合适。
冶炼冶金计算镍
第四章 镍冶炼的冶金计算
4.1硫化铜镍精矿流态化焙烧冶金计算
硫化铜镍精矿电炉熔炼流程采用的流态化焙烧为半氧化焙烧。焙烧温度为600~750℃，过剩空气系数一般为1.01~1.10，脱硫率为35~56%。为了简化计算，假设焙烧时镍黄铁矿中的镍离解呈Ni 3S 2，黄铁矿中的铜呈Cu 2S ，精矿中的Ni 、Cu 、Fe 、SiO 2，MgO 等全部进入熔砂及烟尘中。 下列原始数据作为计算基础：
①精矿成分（%）：Ni6.5，Cu2.1，Fe35，S25，SiO2 11,MgO10，CaO1.4。 ②焙烧温度：620℃，烟气烟尘温度680℃。
③焙烧矿包括焙砂与烟尘：焙烧矿产率86.8%，其中焙砂65%，烟尘35%。 ④焙烧矿残硫按熔炼要求确定，本例设定为S ：Ni=2：1。
⑤物相、空气量、烟气量及热平衡计算均以100kg 干精矿为计算基础。 4.1.1 精矿物相组成计算
根据精矿的物相分析，计算时精矿中各元素呈下列化合物形态：镍呈（Ni ，Fe ）9S8，当镍在矿物中的含量为33.8%（波动于18~40%之间）时，可以认为矿物（Ni ，Fe ）9S8中的Ni 、Fe 原子数相等：铜呈CuFeS 2：余下的硫与铁结合呈Fe 3S 8：多余的铁呈Fe 3O 4:；CaO 有50%呈CaCO 3。
a （Ni ，Fe ）9S8量 70
.585.495
.7715.6x x =19kg
其中 Fe 5.46kg S 5.57kg b CuFeS 2量 55
.6352
.1831.2x =6.96kg
其中Fe 2.12kg S 2.43kg C Fe7S8量
余下的S 量：25—5.57—2.43=17kg
Fe7S8量06
.32843
.64717x x =36.48kg
其中Fe22.03kg D Fe 3O 4量
剩下的Fe 量 35—5.46—2.12—22.03=5.39kg
Fe 3O 4量85
.55355
.23139.5x x =7.92kg
其中O 2.19kg
e CaCO 3、CaO 量
CaO 量24.1=0.7kg CaCO 3量08
.56209
.1004.1x x =1.25kg
其中CO 2 0.60kg
计算结果列于表4-1。
表4-1硫化铜镍精矿物相组成，kg
4.1.2 焙烧矿产量及脱硫率计算
根据生产实践，烟尘与焙烧的化学成分及物相组成接近，计算取为一致。焙烧矿包括焙砂及烟尘，其中Ni 、Cu 、SiO 2、MgO 、CaO 含量与精矿中的含量一致。
焙烧矿产量：100x86.8%=86.80 kg 其中：焙砂 86.8x65%=56.42 kg 烟尘86.8x35%=30.38 kg 焙烧矿含硫：5.74x2=11.48 kg 焙烧矿成分：
Ni 8.865
.6x100%=7.49%
Cu 8.861
.2x100%=2.42%
Fe 8.8635
x100%=40.32%
S 8.8648
.11x100%=13.23%
SiO 2 8.8611
x100%=12.67%
MgO 8.8610
x100%=11.52%
CaO 8
.864
.1x100%=1.61%
焙烧应脱除硫量：25—11.48=13.52 kg
脱硫率： 25
52
.13x100%=54.08%
焙烧矿产量、成分见表4-2。
组成
Ni
Cu Fe S SiO2 MgO CaO CO 2 O 其他 合计 (Ni,Fe)9S 8 6.5
5.46
5.57
17.53
CuFeS 2 2.1 2.12 2.43 6.65 Fe 7S 8 22.03 17 39.03 Fe 3O 4 5.39 2.19 7.58 SiO 2 11 11 MgO 10 10 CaO 0.7 0.7 CaCO 3 0.7 0.60 1.3 其他 6.21 6.21 合计 6.5 2.1 35 25 11 10 1.4 0.60 2.19 6.21 100.00
表4-2焙烧矿产量，成分
4.1.3焙烧矿物相组成计算
根据物相分析结果，假定焙烧矿物相组成为：镍呈Ni 3S 2，铜呈Cu 2S ，余下的硫全部与铁结合呈FeS ，多余铁呈Fe 3O 4，CaCO 3 900℃才能完全分解，硫化铜镍精矿半氧化液态化焙烧温度远低于900℃，因此不考虑CaCO 3分解。
a Ni 3S 2量3
70.5822
.2405.6x x =8.87kg
其中 S 2.09 kg
b Cu 2S 量2
55.6316
.1591.2x x =2.63 kg
其中 S 0.61kg
c FeS 量 余S 11.48—2.09—0.61=8.78 kg 其中Fe 15.30 kg
d F
e 3O 4量 余Fe 35—15.30=19.7 kg
Fe 3O 43
85.5555
.2317.19x x =27.22 kg
其中 O 7.65 kg
组成 Ni Cu Fe S SiO 2 MgO CaO 其他 合计 Kg 6.5 2.1 35 11.48 11 10 1.4 9.32 86.80 %
7.49
2.42
40.32
13.23
12.67
11.52
1.61
10.74
100.00
岩石物理性质 地球物理勘探中所涉及的各类岩石和矿物的物理性质。岩石的密度、弹性波传播速度、磁化率、电阻率、热导率、放射性等,是形成各种地球物理场的基础（表1）。 磁性常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值Q。 矿物按其磁性的不同可分为3类： ①反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。磁化率为恒量，负值，且较小。 ②顺磁性矿物，大多数纯净矿物都属于此类。磁化率为恒量,正值，也比较小。 ③铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。磁化率不是恒量，为正值，且相当大。也可认为这是顺磁性矿物中的一种特殊类型。 岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。 ①岩浆岩的磁性取决于岩石中铁磁性矿物的含量。结构构造相同的岩石，铁磁性矿物含量愈高，磁化率值愈大。铁磁性侵入岩的天然剩余磁化强度，按酸性、中性、基性、超基性的顺序逐渐变大。铁磁性侵入岩的特点是Q值一般小于1。由接触交代作用而形成的岩石,Q值可达1～3，甚至更大。 ②沉积岩的磁性主要也是由铁磁性矿物的含量决定的。分布最广的沉积岩造岩矿物，如石英、方解石、长石、石膏等，为反磁性或弱 1顺磁性矿物。菱铁矿、钛铁矿、黑云母等矿物之纯净者是顺磁性矿物；含铁磁性矿物杂质者具有强顺磁性。沉积岩的磁化率和天然剩余磁化强度值都比较小。
③变质岩的磁性是由其原始成分和变质过程决定的。原岩为沉积岩的变质岩，磁性一般比较弱；原岩为岩浆岩的变质岩在变质作用相同时，其磁性一般比原岩为沉积岩的变质岩强。大理岩和结晶灰岩为反磁性变质岩。岩石变质后，磁性也发生变化。蛇纹石化的岩石磁性比原岩强；云英岩化、粘土化、绢云母化和绿泥石化的岩石，磁性比原岩减弱。 岩石磁性的各向异性是岩石的层状结构造成的。磁化率高，变质程度深的岩石，磁各向异性很明显。褶皱区沉积岩的磁各向异性一般要比地台区的大。 岩石的天然剩余磁化强度矢量是在岩石形成过程中，按当时当地的地磁场方向“冻结”下来的。这个矢量的指极性与现代地磁场方向一致的称为正极性。岩石的年代愈古老，它的剩余磁化强度矢量的成分愈复杂。岩石剩余磁性由各种天然磁化过程形成。岩石在磁场中从居里点以上温度冷却时获得的剩余磁性称为热剩余磁性；岩石中的铁磁性物质在磁场中由于磁粘滞性而获得的剩余磁性称粘滞剩余磁性；沉积岩中的微小磁性颗粒在沉积过程中受磁场作用采取定向排列因而获得的剩余磁性称为沉积剩余磁性；沉积物中的铁矿物沉积后，在磁场中经化学变化而获得的剩余磁性称化学剩余磁性；还有等温剩余磁性是常温下磁性物质在磁场中获得的剩余磁性（见岩石磁性）。岩石的剩余磁性是古地磁学赖以建立的基础。 岩石和矿物的磁性与温度、压力有关系。顺磁性矿物的磁化率与温度的关系遵循居里定律。铁磁性矿物的居里温度一般为300～ 2700℃，其磁化率一般随温度升高而增大（可达50％），至居里温度附近则迅速下降。铁磁性矿物的磁化率与温度的关系有两种类型：一为可逆型，即在矿物加热和冷却过程中温度相同时磁化率值相同，如纯磁铁矿、钛铁矿。另一种为不可逆型，即矿物加热和冷却过程中温度相同时磁化率值不同，如对升温不稳定的铁磁性矿物。岩石加热时，磁化率也逐步升高，至200～400℃迅速下降。岩石的磁化率和磁化强度值都随压力的增大而减小。 密度和孔隙度矿物的密度是由构成该矿物各元素的原子量和矿物的分子结构决定的。大多数造岩矿物如长石、石英、辉石等具有 3
岩石物性资料
岩（矿）石物性资料 （2008年12月11日） 一、密度： 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9-2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3 cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9 白云岩 2.4-2.9
水的基本物理化学性质 一. 水的物理性质（形态、冰点、沸点）： 常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，利用水的相热转换能量是很方便的。 纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。水在1个大气压时（105Pa），温度 1)在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。 2)从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态）。 3)100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。 4)水是无色、无臭、无味液体，在浅薄时是清澈透明，深厚时呈蓝绿色。 5)在1atm时，水的凝固点(f.p.)为0℃，沸点(b.p.)为100℃。 6)水在0℃的凝固热为5.99 kJ/mole(或80 cal/g)。 7)水在100℃的汽化热为40.6 kJ/mole(或540 cal/g)。 8)由於水分子间具有氢键，故沸点高、莫耳汽化热大，蒸气压小。 9)沸点： (1)沸点：液体的饱和蒸气压等於液面上大气压之温度，此时液体各点均呈剧烈汽 化现象，且液气相可共存若液面上为1 atm(76 mmHg)时，则该沸点称为「正常沸点」，水的正常沸点为100℃。 (2)若液面的气压加大，则液体需更高的蒸气压才可沸腾；而更高的温度使得更高 的蒸气压，故液体的沸点会上升。液面上蒸气压愈大，液体的沸点会愈高。 (3)反之，若液面上气压变小，则液面的沸点将会下降。 10)水在4℃(精确值为3.98℃)时的体积最小、密度最大，D = 1g/mL。 11)三相点：指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度 和压力的数值。举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现。 12)临界点（critical point）：物理学中因为能量的不同而会有相的改变(例如：冰 →水→水蒸气),相的改变代表界的不同,故当一事物到达相变前一刻时我们称它临 界了,而临界时的值则称为临界点。之温度为临界温度，压力为临界压力。 13)临界温度：加压力使气体液化之最高温度称为临界温度。如水之临界温度为374℃， 若温度高於374℃，则不可能加压使水蒸气液化。 14)临界压力：在临界温度时，加压力使气体液化的最小压力称之。临界压力等於该液 体在临界温度之饱和蒸气压。 二. 水的比热： 把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.18xKJ/Kg.K。 在所有的液体中，水的比热容最大。因此水可作为优质的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。 三. 水的汽化热： 在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。 水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行。 水的汽化热为2257KJ/Kg。一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量。
岩石类型及其物性特征差异 ————岩体的磁异常特征及其电阻率 岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，它是构成地壳及地幔的主要物质。岩石虽然也有一定的化学成分和物理性质,但与矿物相比,其物质组成不固定，有一定的变化范围，物理性质也不均匀。 岩石的种类很多,但从成因和形成过程来看,一般被分为三大类:岩浆岩（注：火成岩是一些由岩浆作用而形成的岩浆岩和一些貌似岩浆岩而不是岩浆岩的岩，由于火成岩以岩浆岩为主，一般可以将火成岩称为岩浆岩）、沉积岩、变质岩。它们在地球上的分布情况,各不相同。沉积岩主要分布在地壳表层部分,占陆壳面积75%; 而距地表越深,火成岩和变质岩就越多,在地壳的深部和上地慢,主要由火成岩和变质岩构成。按体积计算,地壳中火成岩占64.7%,变质岩占27.4%,沉积岩占7.9%。 一．岩浆岩 岩浆是地下深处形成的高温高压熔融体,其成分主要为硅酸盐,富含挥发份。岩浆沿着地壳薄弱地带侵入地壳甚至喷出地表,随着温度降低,岩浆最后冷凝固结成岩石,形成岩浆岩。 当岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石称喷出岩,或称火山岩。分熔岩和火山碎屑岩。岩浆在地表以下冷凝形成的岩石称侵入岩。在较深处形成的侵入岩叫深成岩,在较浅处形成的侵入岩叫浅成岩。 岩浆岩的种类很多,组成岩浆岩的矿物种类也各不相同。但最主要的矿物有:石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等。 石英、长石中含SiO2,Al2O3高,颜色浅,称浅色矿物; 角闪石、辉石、橄榄石中氧化铁, 氧化镁含量高,硅铝含量少,颜色较深,称为暗色矿物。 现在已经发现700多种岩浆岩，大部分是在地壳里面的岩石。常见的岩浆岩有花岗岩、闪长岩、辉长岩、橄榄岩、流纹岩、安山岩及玄武岩等。一般来说，岩浆岩易出现于板块交界地带的火山区 花岗岩：是酸性火山岩，是一种岩浆在地表以下凝结冷却形成的火成岩， 主要成分是长石和石英。 花岗岩体上的磁异常特征：花岗岩类一般磁性较弱。多数花岗岩体上只有数百纳特的磁异常，有时仅几十纳特，曲线起伏跳跃较小。少数岩体也有数千纳特异常的。花岗岩体有不同的岩相带，形成不同的磁场特征，且边缘相磁异常往往较高。花岗闪长岩磁性较花岗岩为高，其磁异常与闪长岩相近。 闪长岩：是中性火山岩，主要由斜长石（中－更长石）和一种或几种暗 色矿物组成，后者总量一般为20～35%。不含或仅含少量的钾长石，一般不超过长石总量的10%。不含或含极少量石英，其量不超过浅色矿物总量的 5%。暗色矿物以角闪石为主，有时有辉石和黑云母。 闪长岩体上的磁异常特征：闪长岩体常具中等强度的磁性，在出露岩体上可以产生1000～3000nT的磁异常。当磁性均匀时，异常曲线跳跃较小，磁性不
第二章 土的物理性质、水理性质和力学性质 第一节 土的物理性质 土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。 土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。 一、土的基本物理性质 土的三相图（见教材P62图） （一）土粒密度(particle density) 土粒密度是指固体颗粒的质量m s 与其体积Vs 之比；即土粒的单位体积质量： s s s V m =ρ g/cm 3 土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少无关。实际上是土中各种矿物密度的加权平均值。 砂土的土粒密度一般为：2.65 g/cm 3左右 粉质砂土的土粒密度一般为：2.68g/cm 3 粉质粘土的土粒密度一般为：2.68~2.72g/cm 3 粘土的土粒密度一般为：2.7-~2.75g/cm 3 土粒密度是实测指标。 （二）土的密度(soil density) 土的密度是指土的总质量m 与总体积V 之比，也即为土的单位体积的质量。其中：V=Vs+Vv; m=m s +m w 按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分。 1．天然密度（湿密度）(density) 天然状态下土的密度称天然密度，以下式表示： v s w s V V m m V m ++==ρ g/cm3 土的密度取决于土粒的密度，孔隙体积的大小和孔隙中水的质量多少，它综合反映了土的物质组成和结构特征。 砂土一般是１.4 g/cm3 粉质砂土及粉质粘土１.4 g/cm3 粘土为１.4 g/cm3 泥炭沼泽土：１.4 g/cm3 土的密度可在室内及野外现场直接测定。室内一般采用“环刀法”测定，称得环刀内土样质量，求得环刀容积；两者之比值。 2．干密度（dry density ） 土的孔隙中完全没有水时的密度，称干密度；是指土单位体积中土粒的重量，即：固体颗粒的质量与土的总体积之比值。
第一篇地震岩石物理学及在储层预测的应用 Seismic Rock physics Theory and the Application in Reservor Discrimination 摘要 储层预测研究主要在于弄清储层构造特征、岩性特征及储层参数，进而减少勘探开发风险。储层参数包括孔隙度、渗透率、流体类型等，而地震资料提供的是地震波旅行时和振幅信息，再通过反演可得到弹性参数。地震岩石物理学则为储层参数和弹性参数之间搭建桥梁。横波速度是重要的地球物理参数在近些年发展起来的叠前地震储层弹性参数反演及流体检测方面起着重要的作用。地震横波速度估计技术是根据地震岩石物理建立的目标岩石模量计算模式，利用计算出的模量重建纵波曲线，与实测曲线建立迭代格式修正岩石模量，实现横波速度等关键参数估计。在方法实现上利用了Xu-White模型为初始模型。流体因子是识别储层流体的重要参数，常规流体因子多是基于单相介质理论提出的，而从双相介质岩石物理理论出发可以更好的研究孔隙流体对介质岩石弹性性质的影响，为敏感流体因子的构建提供更好的指导。本文采用了Gassmann流体因子，并分析了其敏感性。 关键词：等效介质模量，孔隙度，横波速度估算，Xu-White模型，Gassmann流体因子。
Seismic Rock physics Theory and the Application in Reservor Discrimination Abstract The study of reservoir prediction is mainly to investigate the characteristics of reservoir structure,lithologic features and reservoir parameters,aim to reduce the risk of exploration. Reservoir parameters include porosity,permeability,fluid type,etc,But seismic data only reflects on seismic traveltime,amplitude information,and elastic parameters which can be obtained throuth seismic inversion.Seismic rock physics builds bridges for reservoir parameters elastic.S-wave velocity, an important geophysical parameter,plays an important role in pre-stack seismic reservoir elastic parameter inversion and fluid detection witch developed in recent years.The seismic shear wave velocity estimation technique is based on the rock mass calculation model established by the seismic rock physics, reconstructs the longitudinal wave curve with the calculated modulus, establishes the iterative pattern with the measured curve to correct the rock modulus, and obtain the key parameters such as the shear wave velocity.The Xu-White model was used as the initial model in the method implementation. Fluid factor is an important parameter to identify reservoir fluid. Conventional fluid factors are mostly based on the theory of single-phase medium. From the theory of biphasic medium rock physics, it can be better to study the effect of pore fluid on the elastic properties of fluid The construction of fluid factors provides better guidance. In this paper, the Gassmann fluid factor is used and its sensitivity is analyzed. Key word:Equivalent medium modulus, porosity,Shear wave velocity estimation, Xu-White model, Gassmann fluid factor
测定岩(矿)石标本磁物性参数技术方法及工作细则 陕西省核工业地质调查院 2014年四月
测定岩(矿)石标本磁物性参数技术方法及工作细则 一、物性参数 σ) SI 单位为千克每立方米，符号为kg / m 3 换算单位： 103kg / m 3＝1 g / cm 3 (2) 磁性单位 ：磁化率的单位为：SI(k) 与CGSM 单位换算如下：4πSI(k) = 1 CGSM(k) ：磁化强度的单位为：安培每米（A/m ） 与CGSM 单位换算为：A/m=10-3 CGSM( M ) (D)与磁倾角(I)的单位均为：°(度) (3)、电性单位 ρ)：电阻率的单位为：Ω·m (欧姆·米) η)：极化率的单位为：% (百分数) 可见，岩矿石物性标本应具有地质单元的代表性、统计样本的代表性、空间分布的代表性。岩矿石物性数据应具有地质描述的准确性，参数测定的精确性，数理统计的合理性，构造岩矿石物性数据的可靠性。 专门的岩矿石物性调查工作应单独进行技术设计编写，物探中的物性工作可参考专门的岩矿石物性调查工作编写技术设计，也可作为相应项目的一部分编写设计。 误差计算公式有两种： a) 平均相对误差为：%100Bi Ai -n 1i i n 1i ?+B A =∑=μ
b) 均方误差为： n B A n i i i 2) ( 12 ∑=- ± = ε 式中：μ—平均相对误差；ε—均方误差；n —检查样品数；A i ——第i件样品一次测量结果； B i ——第i件样品另一次测量结果。 二、测定物性参数的仪器设备 (1) 密度测定仪器 ①、密度测定仪器 其种类包括：大称、密度计和电子天平等。大称宜用于第四系松散沉积物的密度测定；密度计和电子天平宜用于固结岩矿石的密度测定。 ②、测定密度仪器的测程为1000～7000kg / m3。 ③、仪器检查与性能测定：按仪器使用说明书规定进行仪器检查与性能测定。根据样品质量的范围，在测定过程中应使用相应质量大小的砝码进行仪器标定。 ④、仪器维护：维护砝码的清洁，以保证砝码质量的稳定。 (2) 磁性测定仪器 ①、磁性测定仪器：类型主要有：无定向磁力仪、线圈感应式岩样磁力仪、卡帕桥、旋转式磁力仪、磁勘查所使用的高精度磁力仪等。 ②、磁性仪器灵敏度要求：专门测定磁性仪器要求的灵敏度不低于 10－6SI，其他类仪器的灵敏度应为10－6SI 量级，能够测量强磁性样品的磁性。 ③、仪器检查与性能测定 按仪器使用说明书规定进行仪器检查与性能测定。根据磁性强弱，应有相应测程的标准磁性样品进行仪器标定。 ④、仪器维护与使用 宜在无磁空间或磁场稳定的空间使用磁性测定仪器，使用中应注意仪器的防尘、防潮，防止电磁干扰 (3) 电性测定仪器 ①、电性测定仪器 种类主要有：改进的微机激电仪、电阻率桥等。
水的基本特性 在自然界中，几乎水的全部物理性质，要么是独特的，要么是处于这种性质范围的极端状态。由此，导致了它在化学上的特殊性。这些在物理及化学上的特点，又使得它在生物学上具有不可代替的作用。这就可以清楚的看出，水在自然地理研究中的价值。 让我们首先来熟悉一下水分子的结构。由两个氢原子和一个氧原子所组成的水分子，呈非对称分布，共形状略作V字形，这是依据水分子的电子云分布决定的。现已清楚的是，氧原子居于中心，两个氢原子位于类似正方体之一个面的两个对角。H—O—H之间的角度（也就是V字形结构之角度）为104°31′，而不是真正的正方体所应有的109°30′。氧原子的8个电子分布是：两个靠近原子核，两个包含在与氢原子结合的键中。另外两对孤对电子则形成两个臂，伸向与包含氢原子那个面相对的另一个面中，分别位于该面的两个对角（见图7.1）。这两个臂的电子云，特别引起人们的关注，因为它们显示出了一个带负电区，能吸引邻近水分子中氢原子的局部正电区，借此力量把水分子互相连接起来，这就是水分子所表现出来的“极性”。 正因极性作用的缘故，水聚结在一起而不轻易地汽化，就是说在通常气压下，水不致在较低的温度时就沸腾。由于水分子中电荷的分布，它产生了1.84×10-18静电单位的偶极矩。如果水分子没有带负电的电子云臂及偶极矩，水分子之间的结合就不会如现在这样，海洋中所有液态水势必完全汽化，生命的形成必然是不可能的。借助于极性，水分子能连接起来一直升高到近百米高的树顶，光靠毛管力及大气压力是无法解释的。 我们已经提到，液态水几乎在其所有的物理化学性质方面都是异乎寻常的。例如仅从它发生相变时的温度来说，就十分独特。元素周期表中第ⅥA族各元素的氢化物，随着分子量由H2S、H2Se，到H2Te的增大，其熔点也按照这样的序列
岩（矿）石物性资料 （2008年12月11日） 一、密度： 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9-2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3 cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2
初中趣味物理知识：趣谈水的几个物理特性 在我们人类生活的地球表面上，有70%的地方由液态水覆盖着，可以说地球是个名副其实的水球。几乎所有的生命形式的主要构成成分都是水，没有水就没有生命的存在，也不会有今天有滋有味的生活。水有很多我们熟知的特性，如无色、无味、能溶解许多物质、在0℃时结冰、100℃时汽化、能吸收大量的热能、能形成晶莹的水珠等等。虽然一般人对水都比较了解，但仍有很多值得研究的地方，即使是它那些熟知的特性也显得是如此地巧妙，因而让人类居住的这个神秘的星球有了无比丰富的生命与多姿多彩的生活。 水比其他任何液体都能溶解更多的物质，这要得力于它独特的分子结构，特别是水分子的有极性。我们都知道水的分子式是H2O.水的分子结构非常简单，由两个氢原子和一个氧原子呈一定对称性组成V字型分子。这种结构导致水分子在氧的一边出现微弱的负电，而在氢的一边形成微弱正电，所以水分子很容易相互形成立体的连接，也使它很容易与其他物质的原子因电荷的吸引而相互接合，因而使水有很强的溶解其他物质的能力。比如当我们将盐加到水中时，水分子的有极性使它与盐分子间形成微弱结合，使得晶体盐粒均匀分散到水中。正是这一特性才使得我们的生活中有那么多的美味，我们每一天都在不知不觉中喝下了各种水溶液，酸甜
苦辣样样都有。水的这种强溶解性，使得动物体内的水溶液携带着各种所需要的物质在体内循环，从而也为生命的代谢起了重要的作用。 在地球环境条件下，水是已知惟一三态共存的自然物质。水的不同状态对应分子的不同排列形式，在固体状态下分子呈高度有序态存在。大多数物质在一定压力下，随着温度的下降，其密度会上升；而水却比较特殊，在温度大于4℃时，水是遵循这一规律的，包括从气态水到液态的过程。但在低于4℃后，水的密度反而开始减小，即水在4℃时的密度最大。水的这种固态密度大于液态密度的特性在自然界中几乎是独一无二的。在地球的大部分能结冰的地方，冬天来临时，水开始结冰，然后浮在水面上，这样将冰下方的液态水与冰上方的冷空气隔离开，从而阻止或是减缓了冰下液态水的固化，也保证了水中以液态水为生活条件的生命形式比如鱼类、水草等的存活。当第二年春天到来时，上升的气温会熔化掉浮在水面上的冰，水又重新回到流动的液态。试想一下，如果水没有这一特殊的物理性质会是什么样的结果？上面的水结冰后往下沉，涌上来的水又结成冰，如此反复，最终是一条河或整个湖都变成硕大的冰疙瘩，水中的生命也就无法生存下去了。果真如此，生命形式是否还这样丰富多彩也就很难说了。 对液态的水来说，它的水分子由于有极性会处于一种半
岩（矿）石物性资料 （2008年12月11日） 一、密度： 表1-1 常见矿物的密度 名称密度/g.3 cm-名称密度/g.3 cm-石英 2.65 金刚石2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石1.72-2.5
角闪石 3.62-3.65 白榴石2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨2.09-2.25 多水高岭土 1.9-2.6 蛋白石1.9-2.5
钾盐 1.99 叶绿泥石2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称密度/g.3 cm-名称密度/g.3 cm-纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩
水的物理性质之一 纯净的水是没有颜色、没有味道、没有气味 的透明的液体。 随着温度的变化，水会发生状态变化。在 101.3kPa的压强下，液态的水冷却到0℃时凝固 成固态的冰。因此，水的凝固点是0℃(或称冰的 熔点是0℃)。在同样的压强下，液态的水到100℃ 时沸腾，因此水的沸点是100℃。 水沸腾后变成水蒸气时，体积迅速膨胀。据 科学实验测定，1cm3的水变成101.3kPa压强、 100℃时的水蒸气，体积约为1700cm3，扩大约1700 倍。 水在4℃时的密度(ρ)是1g／cm3。当水结冰时，体积比液态水约增大9%。因此，冰的密度比水小，能浮在水面上，起隔热保温作用，冰下的水仍在流动，鱼儿照样能生存。 水的物理性质之二 纯净的水是无色、无味的透明液体。在1.0×105Pa下，水的凝固点(熔点)为0.00℃，沸点为100.00℃。水的密度比较特殊。在0℃～4℃之间随着温度的升高密度不是减小而是增大，0℃时为0.999841g／cm3，到4℃时达到最大值为1.000000g／cm3，4℃以后和一般物质一样随温度升高而逐渐减小(20℃为0.998203g／cm3，100℃时为0.958354g／cm3。水的这一性质使其广泛用于住宅的采暖，散热后的冷水密度大，可对热源处的热水
形成压力，形成自动循环。0℃冰的密度为0.91671g／cm3，比同温度水的密度还小，因而水结冰时体积膨胀，这种膨胀力很大，可以冻裂水管和汽车发动机水箱，这就是冬天的夜晚汽车要放掉冷却水的原因。在河水或湖水中，结成的冰浮在水面上，可使冰下的水温处于比较稳定状态，保证了水中生物的生存。水的这种密度特性是水分子的排列结构造成的。冰的结构中，每个水分子皆以四面体顶角的方向被另外四个水分子所包围，形成一种很不紧凑的架状结构，因此冰的密度较小。冰熔化时，这种结构被拆散，水分子趋于密集，使水的密度增大。4℃后，随温度的升高，水分子振动加剧，水分子间距离增大，水的密度变小。水的这些性质是使用高纯水测定的，天然水中或多或少地含有某些杂质，其性质和高纯水比较会略有差异。
3.1 水 第2课时水的性质 教学目标： 1.知识与技能 （1）知道水是一种重要的分散剂 （2）初步认识悬浊液、乳浊液、溶液的概念，辨析它们的区别 (3) 掌握二氧化碳、生石灰、硫酸铜和水的反应以及水合现象，懂得结晶水合物 2.过程与方法 （1）观察、收集生活中的实例，交流各种分散体系。 （2）通过实验，记录、观察二氧化碳、生石灰、硫酸铜反应，学习水的化学性质。 3.情感态度与价值观 （1）体验各种分散体系对人类生活生命的重要意义 （2）培养仔细观察的科学实验态度 重点和难点： 教学重点：二氧化碳、生石灰、硫酸铜和水的反应 教学难点：区别溶液、悬浊液、乳浊液 教学用品： 药品：植物油、汽水、食盐、蒸馏水、泥土、生石灰、石蕊、硫酸铜 仪器：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、镊子、吸管 教学过程： [展示]烧杯中有浮动的冰，鱼照样能自由的生存。这是为什么？ 今天我们就来学习“水”，解释这一现象。 [提问]物质的物理性质包括哪几方面？ [提问]水是我们最熟悉的物质，就你知道的，观察到的水具有哪些物理性质？ [板书] 3.1水 三、水的性质 1．水的物理性质：无色、无味、液体。在标准状态下，沸点100℃，凝固点0℃。 [提问]看书p70表，比较一下水的密度，说说水在什么温度时密度最大？ [板书]4℃时，水的密度最大。 [讲述]由于，4℃时，水的密度最大，0℃时密度却变小，这种现象称为反膨胀，这种性质跟分子的缔合有关。 正由于水具有的这种反常膨胀的奇特性质，使冰能浮在水面上，在寒冷的冬天，水生生物在河流和湖泊中的以生存。 （解释课开始时的现象） 2．水的特性： 1）缔合性 [设问]为什么在工厂里、我们生活中，通常我们用冷水来降低物质的温度，又用温水去预热物质，起到节约能源的作用呢？ [讲述]由于水就有吸收大量热量的功能 [讲述]水还有极高的溶解和分散其他物质的能力。 [演示]饮料、注射用药水 [板书] 2）分散性
岩（矿）石物性资料 密度： 一． 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9- 2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9 白云岩 2.4-2.9 石灰岩 2.3-3.0 页岩 2.1-2.8 砂岩 1.8-2.8 白垩岩 1.8-2.6 干砂岩 1.4-1.7 粘土 1.5-2.2 表土 1.1-2.0 花岗闪长岩 2.69
沉积岩、冲积物及水的电阻率 （单位：Ω.M） 岩石名称 ρ变化范围 岩石名称 ρ变化范围 固结页岩 20-2×103潜水 ＜100 厚层泥岩 10-8×102海水 n×10-1- n×100砾 石 2×103-104矿井水 n×100 砂 岩 1-6．4×108 n×10-1 深成盐渍水 灰 岩 50-107 未凝结 20 湿 粘 土 泥 灰 岩 3-70 粘 土 1-100 10-800 冲击层和砂 油 砂 4-800 白 云 岩 3．5×102-5×103 雨 水 ＞1000 河 水 n×10-1- n×102
各类岩石磁参数（数量级）一览表 岩石类型K（10-6CGSM）Jr（10-6CGSM）磁铁矿及钛磁铁矿103—106103—106 其他铁矿101—105100—105 超基性岩102—104102—104 基性岩101—104100—104 酸性岩101—103100—104 变质岩100—103100—102 沉积岩100—102100—102
火成岩和变质岩的电阻率 （单位：Ω.M） 岩石名称 ρ变化范围 岩石名称 ρ变化范围 花 岗 岩 3×102-106玄 武 岩 10-1.3×106(干) 花岗斑岩 4.5×102(湿)-1.3×106(干) 橄榄苏长岩 103-6×104(湿) 长石斑岩 4×103(湿) 橄 榄 岩 3×103(湿)-6.5×103(干) 钠 长 岩 3×102(湿)-3.3×103(干)角 闪 岩 8×103(湿)-6×107(干) 正 长 岩 102-106片 岩 20-104 闪 长 岩 104-105凝 灰 岩 2×103(湿)- 105(干) 闪长斑岩 1.9×103(湿)- 2.8×104(干) 石墨片岩 10-102 斑岩(各类) 60-104板 岩 6×102-4×107 英 安 岩 2×104(湿) 片 麻 岩 6.8×104(湿)-3×106(干) 辉绿斑岩 103(湿)-1.7×105(干) 大 理 岩 102-2.5×108(干) 辉 绿 岩 20-5×107矽 卡 岩 2.5×102(湿)-2.5×108(干)熔 岩 102-5×104石 英 岩 10-2×108 辉 长 岩 103-106
油层2 - 储层岩石的物理特性 1.岩石的粒度：岩石颗粒的大小称为粒度粒度组成：是指不同粒径范围（粒级）的颗粒占全部颗粒的百分数（含量）通常用质量百分数来表示。测定方法筛析法和沉降法多孔介质 2.不均匀系数：累计分布曲线上累计质量60%所对应的颗粒直径d60与累计质量10%所对应的颗粒直径d10之比称为不均匀系数 3.粒度中值：累计分布曲线上质量50%所对应的颗粒直径Md 粒度分布曲线 4.分选系数: 表示颗粒大小的均匀程度，So 5.岩石的比面: 是指单位体积岩石内孔隙内表面积或单位体积岩石内岩石骨架的总表面积。 6.影响比面大小的因素P112除受粒径影响外，还受颗粒排列方式、颗粒形状、胶结物含量等因素的影响 7.胶结物：是除碎悄屑颗粒以外的化学沉淀物质，一般是结晶的或非结晶的自生矿物，在砂岩中含量不大于50%。胶结物含量增加使岩石的储油能力和渗透能力变差 8.泥质胶结物：是沉积岩粒度分析中粒度小于0.01的物质的总和粘土矿物: 是指天然的土状细粒集合体，当它与少量的水混合时具有可塑性，粘土矿物是指组成粘土主体的矿物 9.自生粘土矿物在砂岩孔隙中的产状的三种基本类型：1）分散质点式2）薄膜式3）架桥式 10.陆源粘土与自生粘土在储层岩石中的产状不同是造成地层非均质性的原因,分布方式不同则造成地层伤害和生产能力下降 11.灰质胶结物：主要由碳酸盐类矿物组成 12.胶结类型P116胶结物在岩石中的分布状况以及它们与碎屑颗粒的接触关系。1）基底式胶结2）孔隙式胶结3）接触式胶结 13.空隙:孔隙空洞裂缝 14.岩石孔隙类型-----按成因分类 1)粒间孔隙 2)杂基内微孔隙 3)晶体次生晶间孔隙 4)纹理及层理缝 5)裂缝孔隙 6)溶蚀孔隙 15.按孔隙大小的分类 1)超毛细管孔隙 2)毛细管孔隙 3)微毛细管孔隙 16.岩石孔隙组成P120是指组成岩石的各种直径的孔隙数量的比例 17.孔隙结构P121是全部孔隙特征的总称，包括岩石孔隙的大小、形状、孔间连通情况、孔隙类型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的构成方式。直接影响到岩石的储集特性和渗流特性 18.孔隙结构参数:孔隙大小及其分选性;孔喉比;孔隙配位数;孔隙迂曲度 19.孔隙结构类型:1)单重孔隙介质:粒间孔隙结构;纯裂缝结构 2)双重孔隙介质:裂缝--粒间孔结构;孔洞--粒间孔结构 3)三重孔隙介质:粒间孔隙--微裂缝--大洞穴;粒间孔隙--微裂缝--大裂缝 20.孔隙度：是指岩石中孔隙体积Vp与岩石总体积Vb的比值，表达式：
水的一些物理性质： 第一部分： 水的物理性质 温度℃饱和蒸汽压KPa 密度Kg/m3 焓KJ/Kg 比热容kJ/(kJ*℃) 导热系数λ*10^2 粘度μ*10^5 体积膨胀系数β*10^4 表面张力 σ*10^5 普朗特准数Pr 0 0.6082 999.9 0 4.212 55.13 179.21 -0.63 75.6 13.66 10 1.2262 999.7 42.04 4.191 57.45 130.77 0.7 74.1 9.52 20 2.3346 998.2 83.9 4.183 59.89 100.5 1.82 72.6 7.01 30 4.2474 995.7 125.69 4.174 61.76 80.07 3.21 71.2 5.42 40 7.3766 992.2 167.51 4.174 63.38 65.6 3.87 69.6 4.32 50 12.34 988.1 209.3 4.174 64.78 54.94 4.49 67.7 3.54 60 19.923 983.2 251.12 4.178 65.94 46.88 5.11 66.2 2.98 70 31.164 977.8 292.99 4.187 66.76 40.61 5.7 64.3 2.54 80 47.379 971.8 334.94 4.195 67.45 35.65 6.32 62.6 2.22 90 70.136 965.3 376.98 4.208 68.04 31.65 6.95 60.7 1.96 100 101.33 958.4 419.1 4.22 68.27 28.38 7.52 58.8 1.76 110 143.31 951 461.34 4.238 68.5 25.89 8.08 56.9 1.61 120 198.64 943.1 503.67 4.26 68.62 23.73 8.64 54.8 1.47 130 270.25 934.8 546.38 4.266 68.62 21.77 9.17 52.8 1.36 140 361.47 926.1 589.08 4.287 68.5 20.1 9.72 50.7 1.26