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
流体的物理性质 流体流动与输送过程中，流体的状态与规律都与流体的物理性质有关。因此，首先要了解流体的常见物理和化学性质，包括密度、压力、黏度、挥发性、燃烧爆炸极限、闪点、最小引燃能量、燃烧热等。 一、密度与相对密度 密度是用夹比较相同体积不同物质的质量的一个非常重要的物理量，对化工生产的操作、控制、计算等，特别是对质量与体积的换算，具有十分重要的意义。 流体的密度是指单位体积的流体所具有的质量，用符号ρ表示，在国际单位制中，其单位是ke／m3。 式中m——流体的质量，kg； y——流体的体积，m3。 任何流体的密度都与温度和压力有关，但压力的变化对液体密度的影响很小(压力极高时除外)，故称液体是不可压缩的流体。工程上，常忽略压力对液体的影响，认为液体的密度只是温度的函数。例如，纯水在277K时的密度为1000kg／m3，在293K时的密度为998．2kg ／m3，在373时的密度为958．4kg／ms。因此，在检索和使用密度时，需要知道液体的温度。对大多数液体而言，温度升高，其密度下降。
液体纯净物的密度通常可以从《物理化学手册》或《化学工程手册》等查取。液体?昆合物的密度通常由实验测定，例如比重瓶法、韦氏天平法及波美度比重计法等。其中，前两者用于精确测量，多用于实验室中，后者用于快速测量，在工业上广泛使用。 在工程计算中，当混合前后的体积变化不大时，液体混合物的密度也可由下式计算，即： 式中ρ—液体混合物的密度，kg／ms； ρ1、ρ2、ρi、ρn——构成混合物的各纯组分的密度，ks／m3； w1、w2、wi、wn——混合物中各组分的质量分数。 气体具有明显的可压缩性及热膨胀性，当温度、压力发生变化时，其密度将发生较大的变化。常见气体的密度也可从《物理化学手册》或《化学工程手册》中查取。在工程计算中，如查压力不太高、温度不太低，均可把气体(或气体混合物)视作理想气体，并由理想气体状态方程计算其密度。 由理想气体状态方程式 式中ρ—气体在温度丁、压力ρ的条件下的密度，kg／m3； V——气体的体积，ITl3； 户——气体的压力，kPa； T一—气体的温度，K； m--气体的质量，kg；
聚丙烯与聚乙烯物性对比表
简称PE PP 物理化学特性 无臭、无毒、手 感似蜡，具有优良 的耐低温性能（最 低使用温度可达- 70℃～-100℃，电 绝缘性能优良，但 聚乙烯对环境应 力（化学与机械作 用）较为敏感，耐 老化性能差。聚乙 烯为白色蜡状半 透明材料，柔而 韧，比水轻，具有 优越的介电性能。 易燃烧且离火后 无毒、无 味，密度小， 低透明度、低 光泽度、低刚 性但有较高的 冲击强度。强 度刚度、硬度 耐热性均优于 低压聚乙烯。 可在100度左 右使用，具有 良好的电性能 和高频绝缘性 且不受湿度影 响，但低温时
透明度随分子量的增大而提高。聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯刚度和抗划痕特性很好，PP 不存在环境应力开裂问题， 均聚和共聚PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP在高温下不
溶剂，吸水性小， 但由于其是线性 分子可缓慢溶于 某些有机溶剂，且 不发生溶胀，高密 度聚乙烯熔点范 围为132℃～13 5℃，低密度聚乙 烯熔点较低（11 2℃）且范围宽。 常温下不溶于任 何一支溶剂，70℃ 以上可少量溶于 甲苯、乙酸戊酯、 三氯乙烯等。 物理特性密度为0.91～密度为
结晶性 低结晶半结晶性 IPP SPP 晶系斜方单斜 或三 斜 斜方 分子构型平面锯齿型螺旋 型 （3/1）螺旋型 （4/1） 结晶密度 2 /g cm 0．997 0．95 0．93 结晶弹性模 量/Gpa 240 34
编号：SY-AQ-08047 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 流体的物理性质 Physical properties of fluids
流体的物理性质 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 流体流动与输送过程中，流体的状态与规律都与流体的物理性质有关。因此，首先要了解流体的常见物理和化学性质，包括密度、压力、黏度、挥发性、燃烧爆炸极限、闪点、最小引燃能量、燃烧热等。 一、密度与相对密度 密度是用夹比较相同体积不同物质的质量的一个非常重要的物理量，对化工生产的操作、控制、计算等，特别是对质量与体积的换算，具有十分重要的意义。 流体的密度是指单位体积的流体所具有的质量，用符号ρ表示，在国际单位制中，其单位是ke／m3。 式中m——流体的质量，kg； y——流体的体积，m3。 任何流体的密度都与温度和压力有关，但压力的变化对液体密
度的影响很小(压力极高时除外)，故称液体是不可压缩的流体。工程上，常忽略压力对液体的影响，认为液体的密度只是温度的函数。例如，纯水在277K时的密度为1000kg／m3，在293K时的密度为998．2kg／m3，在373时的密度为958．4kg／ms。因此，在检索和使用密度时，需要知道液体的温度。对大多数液体而言，温度升高，其密度下降。 液体纯净物的密度通常可以从《物理化学手册》或《化学工程手册》等查取。液体?昆合物的密度通常由实验测定，例如比重瓶法、韦氏天平法及波美度比重计法等。其中，前两者用于精确测量，多用于实验室中，后者用于快速测量，在工业上广泛使用。 在工程计算中，当混合前后的体积变化不大时，液体混合物的密度也可由下式计算，即： 式中ρ—液体混合物的密度，kg／ms； ρ1、ρ2、ρi、ρn——构成混合物的各纯组分的密度，ks／m3； w1、w2、wi、wn——混合物中各组分的质量分数。 气体具有明显的可压缩性及热膨胀性，当温度、压力发生变化
.WORD 格式整理 .. 熔 融 指用途 牌号 密度数Intende 产地或厂商Density d Grade g/cm3MFI Applica g/1tions 0mi n 缠绕膜制造用的牌号（掺入 30%）强度高于 LDPE 不含爽滑和开口掺 2045G和 5100G 增加强度掺 AFFINITY-OG增加韧性 LLDPE 农膜复 合膜衣 缠绕物包装218NF福建联合0.9182袋内衬LLDPE 膜 缠绕膜 及消费 品包装 农膜复 合膜衣 缠绕物包装DFDA 7042福建联合0.918 1.8袋内衬LLDPE 膜 缠绕膜 及消费 品包装 管膜吹 塑可用 缠绕于流延DFDA-7042N兰州石化0.9202加工成LLDPE 膜 型挤出 小管材 板材 农用膜 工业用 包装膜 机械零 缠绕 件日用DFDA-7042N扬子石化0.9202品建筑LLDPE 膜 材料电 线电缆 绝缘涂 层和合 成纸
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种类 普通工程朔料常见牌号名称 PVC聚氯乙烯 PE聚乙烯 UPE超高分子量聚乙烯 POM聚甲醛 POM+25%GF聚甲醛增强 DERLIN聚甲醛 PMMA聚甲基丙烯酸甲酯 PC 聚碳酸酯 PC+30%GF 聚碳酸酯增强 PP聚丙烯 俗称 PVC UPE 赛钢 亚加力 压克力 有机玻 璃 防弹胶 防弹玻 璃 百折胶 常用 代号英文名 PVC Polyvinyl Chloride PE Polyethylene Ultra-high molecular UHMWPE weight PE POM Polyoxymethylene polyacetal POM+25%GFPOM+25%Glass Fiber DERLIN PolymethylMethacrylate PMMA (Acrylic) PC Polycarbonate PC+30%GF PC+30%Glass Fiber PP Polypropylene
通 工 程 朔 料 PS 聚苯乙烯 硬胶 PS Polystyrene 丙烯腈 . 丁二烯 . 苯 超不碎 Acrylonitrite Butadiene ABS 胶 ABS 乙烯 Styrene PA6 聚酰胺6 PA6 Polyamide-6(nylon) PA66 聚酰胺 66 PA66 Polyamide-66 PA66+30%GF 尼龙 PA66+30%GF PA66+30% Glass 聚酰胺 66 增强 Fiber(NYLATRON) PA-MC 聚酰胺 铸型 PA-MC Monomer casting nylon PTFE 聚四氟乙烯 朔料王 Polytetrafluoroethylene PTFE 铁氟龙 PET PET poly(Ethylene 聚对苯二甲酸乙二 涤纶 Terephthalate) PET+TX 醇酯 的确良 PET TX GRAU PET+30%GF PET+30%GF PET+30%Glass Fiber PBT 聚对苯二甲酸丁二 PBT Poly(Butylene 醇酯 Terephthalate) PEEK PEEK Polyetheretherketone PEEK1000 聚醚醚酮 PEEK1000 EKH-SS09 ESDPEEK PEI UL TEM1000 聚醚酰亚胺 PEI Poly(etherimide) UL TEM2300 PI 聚酰亚胺 PI Polyimide DERLIN AF 聚甲醛含氟合金 DERLIN AF
第1章流体及其主要物理性质 一、概念 1、什么是流体？什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件； 2、流体粘性的定义；动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；理想流体的 定义及数学表达；牛顿内摩擦定律（两个表达式及其物理意义）；粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；牛顿流体的定义； 3、可压缩性的定义；体积弹性模量的定义、物理意义及公式；气体等温过程、 等熵过程的体积弹性模量；不可压缩流体的定义及体积弹性模量； 4、作用在流体上的两种力。 二、计算 1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。 第2章流体静力学 一、概念 1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）； 2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化； 3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理； 4、绝对压强、计示压强、真空压强的定义及相互之间的关系； 5、各种U型管测压计的优缺点； 6、作用在平面上的静压力（公式、物理意义）。
二、计算 1、U型管测压计的计算； 2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算； 3、平壁面上静压力大小的计算。 第3章流体运动概述 一、概念 1、描述流体运动的两种方法（着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数）； 2、流场的概念，定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述； 3、一元、二元、三元流动的概念； 4、物质导数的概念及公式：物质导数（质点导数）、局部导数（当地导数）、对 流导数（迁移导数、位变导数）的物理意义、数学描述；流体质点加速度、不可压缩流体、均质不可压缩流体的数学描述； 5、流线、迹线、染色线的定义、特点和区别，流线方程、迹线方程，什么时候 三线重合；流管的概念； 6、线变形的概念：相对伸长率、相对体积膨胀率公式，不可压缩流体的相对体 积膨胀率应为什么？旋转的概念：旋转角速度公式，什么样的流动是无旋的？ 角变形率公式。 7、微分形式连续方程的适用条件、物理意义、公式及各种简化形式。 二、计算 1、物质导数的计算，如流体质点加速度或流体质点某物理量对时间的变化率；
塑膠原材料物性表 材料名稱密度收縮率成本USD/kg燃燒狀態料管溫度射出壓力 (Kg/cm2)模溫 (C°)用途ABS (BK) 1.42~2.4 ABS (HB COLOR) 1.05 1.42~1.75/450 ABS (HB GF10) 1.2 1.75~3.72/about 500 ABS (HB GF20) 1.220.002 2.19/60-80 ABS (HB GF30) 2.25~4.26/ ABS (Natural) 1.25~2.4/ ABS (PA/757BK) 1.53~1.75/ ABS (PA/765AB) 2.2/ ABS (V0 GF10) 1.2 3.86/about 500 ABS (V0) 1.05 1.42~2.11 ABS (透明) 1.96~2.06 ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)丙烯睛-丁二烯-苯乙烯1.05~1.1 0.005 1.25~2.4 易燃, 暗黃,有黑煙. 軟 化.特有氣味. 硬, 脆. 金 屬聲 180~260450~210050~80 電器,日用品外殼,玩具,家具,運動用品,燈 飾,汽車配件 AS (GF20) 1.260.002210-28060-80 AS=SAN(Styrene-Acrylonitrile Copolymer)丙烯睛-苯乙烯1.06 0.004/190~280 700~2300 40~80 食具,日用品,透明裝飾面,主表面 EPS 發泡膠 Expanded PolyStyrene貨品包裝,絕緣板, 裝飾品 EVA 乙烯-醋酸乙烯共聚物. Ethlene-Vinyl Acetate Copolymer橡皮膠120~25030~50鞋底,吹氣玩具製品,包裝膠膜 HIPS (BW-4(H45))/ HIPS (HB) 高衝擊聚苯乙烯 High Impact PS/ 1.1~1.3/ HIPS (PA-765BK) 2.2耐沖擊.玩具,日用品,收音機殼,電視機殼. HIPS (V0)/ 1.55 PA +GF30 (V0)260~29050~90 PA 66 (HB)/250~31050~90噪音小,軟. 牙刷,線圈架, 拉絲,束帶,齒輪,電動玩具外殼,電器配件,運動用品 PC(GE10G15) 5.508/ PC(GF40) 1.820.15%270-31080-120 PC(HB) 3.63 PC(L-1250YN) 1.2 3.7/ PC(N) 聚碳酸脂. 防彈膠 Polycarbonate 1.2 0.60% 4.2~4.75 稍難燃, 黃色焰,黑煙. 軟化. 特有味 260~300 (330劣化) 700~2100 85~120 咖啡壺,電動工具外殼,安全頭盔,透明片, 防硬玻璃,電器零件 PC(透明) 4.0~4.2 PC+ABS 2.32~2.98 PC+ABS (FR2000, V0) 4.485215~240about 75060~80 PC+ABS (KU2-1468,V0)240~280about 75060~90 材料名稱密度收縮率成本USD/kg燃燒狀態料管溫度射出壓力 (Kg/cm2)模溫 (C°)用途 PE 聚乙烯1.14 0.45% 易燃, 尖端黃,下端藍. 邊滴邊燃. 石腊燃燒味170-25040-60 PE (Polyethlene)0.95 3.50%150-23020-40包裝膠袋,膠瓶,水桶,電線,大貨桶,玩具PE(High Density PE) 高密160~310700~140025~70包裝膠袋,膠瓶,膠花,電線,大貨桶,玩具PE(Low Density PE) 低密150~310600~140025~70包裝膠袋,膠瓶,水桶,電線,大貨桶
第一章流体及其主要物理性质主要内容： ?预备知识：单位制及其换算关系 ?流体的概念 ?流体的主要物理性质 ?作用在流体上的力 预备知识 1、单位制 CGS=Centimeter-Gram-Second(units) 厘米-克-秒(单位制) MKFS=Meter-Kilogram-Force-Second(units) 米-千克力-秒(单位制) MKS =Meter-Kilogram-Second(units) 米-千克-秒(单位制) 2、换算关系 力：1公斤力＝9.8牛顿＝9.8×105达因 1克力＝980达因 1公斤力＝1000克力 质量：1公斤力·秒2/米＝9.8×103克 1千克＝0.102公斤力·秒2/米
第一节流体的概念 一、流体的概念 自然界的物质有三态：固体、液体、气体 从外观上看，液体和气体很不相同，但是从某些性能方面来看，却很相似。流体与固体相比，分子排列松散，分子引力较小，运动较强烈，无一定形状，易流动，只能抗压，不能抗拉和切。 流体：是一种受任何微小剪切力都能连续变形的物质。它是气体和液体的通称。 二、流体的特点 温度对粘性的影响：产生粘性的主要因素不同 （1）气体：T升高，μ变大分子间动量交换为主 （2）液体：T升高，μ变小内聚力为主 三、连续介质假设——连续性说明（稠密性假设） 1、假设的内容：1753年欧拉（数学家） 从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。这就是连续介质假设。 流体微团（或流体质点）：基本单位 宏观上足够小（无穷小），以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；
HDPE&NBSP;5310M&NBSP;中石化扬子石油化工股份有限公司&NBSP;电线电缆 ①原料描述部分 规格级别：电缆绝缘料外观颜色：本色 用途概述：用于低、中、高速绝缘生产线 备注说明： 性能:由乙烯、丁烯集合而成的双峰高密度聚乙烯，并含有适量助剂的本色粒料。因为其 分子量呈双峰分布，所以它具有优异的加工性能、很好的力学性能及良好的电性能。 ②原料技术数据 性能项目试验条件[状态] 测试方法测试数据数据单位 基本性能密度/ / 0.941-0.959 g/cm3 熔体流动速率/ / ≤1.0 g/10min 机械性能拉伸强度/ / ≥19.0 MPa 断裂伸长率/ / ≥400 % 耐环境应力开裂性48h / ≤2/10 / 电气性能介电常数1MHz / ≤2.40 / 体积电阻率/ / ≥1×1013Ω?m HDPE&NBSP;6100M&NBSP;韩国湖南石油化学公司&NBSP;管材级 ①原料描述部分 规格级别：挤出级外观颜色：--- 用途概述：用途：供水管，工业用管子。 备注说明：特性：电子光谱法，高冲击和高强度。 ②原料技术数据 性能项目试验条件[状态] 测试方法测试数据数据单位 基本性能熔体流动速率/ ASTM D-1238 0.12 g/10min 密度/ ASTM D-1505 0.950 g/cm3 机械性能屈服拉伸强度/ ASTM D-638 220 Kg/cm2断裂拉伸强度/ ASTM D-638 390 Kg/cm2
最终拉伸率/ ASTM D-638 >500 % 挠曲强度/ ASTM D-747 8,500 Kg/cm2 洛氏硬度/ ASTM D-785 50 R 冲击强度/ ASTM D-256 30 kg?cm/cm 耐环境应力破裂/ ASTM D-1693 >1,000 F50hr 热性能 脆化温度/ ASTM D-746 <-80 ℃ 熔点/ ASTM D-2117 131 ℃ 维卡软化点/ ASTM D-1525 122 ℃HDPE&NBSP;6100M&NBSP;中石化北京燕化石油化工股份有限公司&NBSP;管材级 ①原料描述部分 规格级别：管材级外观颜色：--- 用途概述：农业排灌管、热水管、支架 备注说明：类型：挤塑 ②原料技术数据 性能项目试验条件[状态] 测试方法测试数据数据单位 基本性能熔体流动速率/ / 0.15 g/10min 密度/ / 0.954 g/cm3 机械性 能 拉伸强度/ / 18.0 MPa 其它性 能 粉末灰分/ / 0.03 % HDPE&NBSP;6100M&NBSP;中石化扬子石油化工股份有限公司&NBSP;管材级 ①原料描述部分 规格级别：挤出级外观颜色：本色、圆柱状或扁圆状颗粒 用途概述： 用于制造日用品和各类工、农业用品，如薄膜、中空容器、管道、单丝、延伸带、电绝 缘制品等。
检测及标准 常见塑料物性 流动系数 （1）测试的标准：ASTM D1238 （2）常用的测试标准的量测仪器是溶液指数计（Melt Indexer）. （3）流动系数检测方法：是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成，其测试方法是先让塑料粒在一定时间（10分钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数。其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。 （4）测试的具体操作过程是：将待测高分子（塑料）原料置入小槽中，槽末接有细管，细管直径为2.095mm，管长为8mm。加热至某温度后，原料上端藉由活塞施加某一定重量向下压挤，量测该原料在10分钟内所被挤出的重量，即为该塑料的流动指数。有时您会看到这样的表示法?MI 25g/10min，它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。一般常用塑料的MI值大约介于1~25之间。MI愈大，代表该塑
料原料粘度愈小及分子重量愈小，反之则代表该塑料粘度愈大及分子重量愈大。 收缩率 测试的标准：ASTM D955 塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后，其尺寸与原模具尺寸之差的百分比。 （3）因结构不同的关系，结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。一般地，结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍（如下表所示）。同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料，其收缩率可降低好几倍。影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度（热塑性）或硬化度（热固性）、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。 <1>热塑性塑料