现代铝电解

1 绪论

1.1 铝的发现和提取

1.1.1 铝的发现

1.1.2 铝电解简史

1.2 铝的性质和用途

1.2.1 铝的性质

1.2.2 铝的应用

1.3 现代铝电解的发展

1.4 铝电解过程描述

1.5 铝电解用原料与辅助原料

1.5.1 氧化铝

1.5.2 辅助原料

1.5.3 炭阳极

参考文献

附录Ⅰ 铝的各种性质

第一篇 铝电解理论基础

2 铝电解质及其物理化学性质

2.1 概述

2.1.1 引言

2.1.2 铝电解质的性质要求

2.1.3 铝电解质的种类

2.2 铝电解质的相平衡图

2.2.1 NaF-A1F3二元系相图

2.2.2 摩尔比CR（或质量比BR）与过剩A1F3的换算公式

2.2.3 Na3A1F6-A1203系熔度图

2.2.4 Na3A1F6的其他二元系和三元系相平衡图

2.3 工业铝电解质的物理化学性质

2.3.1 熔度（初晶温度）

2.3.2 电导率

2.3.3 密度

2.3.4 黏度

2.3.5 接触角

2.3.6 Na3AlF6-A1O3，熔体物理化学性质的综合分析

2.4 低温电解质

2.5 铝电解质成分的改进

2.5.1 国外概况

2.5.2 国内概况

参考文献

3 氧化铝在电解质中的溶解及其行为

3.1 概述

3.2 氧化铝的物理性质

3.3 氧化铝溶解的实验室研究

3.3.1 细分散氧化铝的溶解

3.3.2 部分聚集状氧化铝的溶解

3.4 工业电解槽上氧化铝溶解研究

3.5 结壳、炉帮及沉淀

3.5.1 概述

3.5.2 结壳的生成

3.5.3 结壳的性质

3.5.4 Al2O3及壳块的沉降与溶解

3.5.5 炉帮与伸腿的形成

参考文献

4 冰晶石-氧化铝（Na3AlF6一Al2O3，）系熔盐结构

4.1 概述

4.2 NaF-AlF3系熔体结构

4.2.1 基于Na3AlF6热解离提出的熔体结构模型

4.2.2 核磁共振谱（NMR）研究提出的结构模型

4.3 Na3AlF6-Al2O3系熔体结构

4.3.1 热力学模型的结果

4.3.2 直接定氧法的结果

4.3.3 分子动力学模拟的结果

4.3.4 核磁共振谱（NMR）测定结果

4.4 离子实体的迁移

4.5 电荷迁移主体——Na

参考文献

5 铝电解的电极过程

5.1 阴极过程

5.1.1 铝在阴极优先析出

5.1.2 非正常条件下钠的析出

5.1.3 阴极过电压

5.1.4 钠析出后的行为

5.1.5 阴极的其他副过程

5.2 阳极过程

5.2.1 概述

5.2.2 阳极的原生产物

5.2.3 阳极过电压

5.3 阳极气体

参考文献

6 阳极效应

6.1 概述

6.2 临界电流密度

6.2.1 临界电流密度的概念

6.2.2 临界电流密度和氧化铝含量的关系

6.2.3 影响临界电流密度的其他因素

6.2.4 临界电流密度与接触角的关系

6.3 阳极效应时的气体分析

6.4 阳极效应机理

6.5 工业电解槽上的阳极效应

6.5.1 特点

6.5.2 起因

6.5.3 熄灭

6.5.4 预报

参考文献

7 铝电解中炭阳极上的电催化作用

7.1 概述

7.1.1 电催化基本概念及电催化活性的表征

7.1.2 铝电解惰性阳极电催化研究

7.1.3 铝电解掺杂炭阳极的电催化研究和应用

7.2 掺杂炭阳极的电催化功能

7.2.1 阳极电催化活性的判据

7.2.2 掺杂炭阳极的制备

7.2.3 试验测定

7.2.4 若干重要结果

7.3 掺杂炭阳极在铝电解中的其他行为

参考文献

8 铝在电解质中的溶解及二次反应损失

8.1 概述

8.2 铝在冰晶石.氧化铝熔盐中的溶解

8.2.1 溶解铝后电解质的特性

8.2.2 溶解金属引起的电子导电性

8.3 铝在冰晶石熔体中的溶解度

8.4 早期研究工作的若干资料

8.5 c0：在冰晶石.氧化铝熔体中的溶解度

8.6 工业电解槽上铝的溶解与损失

参考文献

9 铝电解的电流效率

9.1 概述

9.1.1 电流效率的定义

9.1.2 关于电流损失i％

9.2 工业预焙槽上的电流效率问题

9.2.1 提高电流效率的历史回顾

9.2.2 影响工业槽电流效率的因素

9.3 电流效率的测量

9.4 结语

参考文献

10 铝电解的理论最低能耗与节能

10.1 若干基本概念

10.1.1 量度和基准

10.1.2 理论基准、实际基准、最小基准和现行生产的基准

10.1.3 隐性能耗、过程能耗、原料能耗和二级能耗

10.1.4 产品生命周期分析

10.1.5 能源价值链分析

10.1.6 运输能耗

10.2 电解用原材料的理论最低能耗

10.2.1 生产氧化铝的理论最低能耗

10.2.2 生产炭阳极的理论最低能耗

10.3 铝电解的理论最低能耗

10.3.1 理论最低能耗的计算

10.3.2 采用炭阳极时铝电解的理论最低能耗

10.4 铝电解节能的方向

10.4.1 目前工艺状况下改进的潜力

10.4.2 电解槽改进革新

参考文献

附录Ⅱ 固体盐及熔盐的结构

Ⅱ.1 固态盐结构基本概念

Ⅱ.2 冰晶石与氧化铝的结构

Ⅱ.2.1 冰晶石

Ⅱ.2.2 AlR

Ⅱ.2.3 Al2O3

Ⅱ.3 熔盐结构

Ⅱ.3.1 液态结构和固态结构相近似

Ⅱ.3.2 熔盐结构理论与模型概述

Ⅱ.4 离子成对势能

参考文献

附录Ⅲ 理论能耗数据和计算

附录Ⅳ 铝热容和熔解热数据

第二篇 铝电解生产工程技术

11 现代预焙铝电解槽的基本结构

11.1 阴极结构

11.1.1 槽壳结构

11.1.2 内衬结构

11.1.3 筑炉的基本规范

11.2 上部结构

11.2.1 承重桁架

11.2.2 阳极提升装置

11.2.3 打壳下料装置

11.2.4 阳极母线和阳极组

11.3 母线结构

11.4 电解槽电气绝缘

参考文献

12 铝电解槽的焙烧启动及启动后的管理

12.1 焙烧

12.1.1 铝液焙烧法

12.1.2 焦粒（石墨粉）焙烧法

12.1.3 燃料焙烧法