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现代铝电解——理论与技术 
定 价：168 元
9 7 3 8 5 7 2 1 4 2 9 2 1  《现代铝电解——理论与技术》主要介绍了现代铝电解基础理论与技术，内容涉及电解质结构与物理化学性质、电极过程与阳极效应、槽电压与电流效率、炭阳极与炭阴极、电解槽焙烧启动与控制、电解槽物理场、烟气治理、固废资源化、深度节能理论与技术等诸方面。本书既反映了国内外**研究成果，也融入了作者五十余年从事铝电解研究与实践工作的丰富经验，具有很强的理论指导性与实践操作性。 本书作者冯乃祥教授为铝电解领域的权 威专家，为我国的铝电解工业做出巨大贡献，他结合我国电解铝厂电解槽电解质高锂含量的实际，系统地研究了KF和LiF对电解质物理化学性质和电极过程的影响，填补了了电解质和电解过程基础理论的空白。他的研究成果——新型阴极结构电解槽整体技术达到领先水平，曾获得2010年中国有色金属工业协会科学技术奖一等奖，2010年度美国TMS科学奖（是我国获此奖项的第 一人），目前该技术已经在全国80%以上的电解铝厂得到应用，国内新建的电解铝厂均采用该技术。本书系统地介绍了铝电解的理论与技术，并融入了著者近十年的研究成果，重点介绍了节能及固体废料回收的理论与技术，是一本权 威的、与时俱进的、不可多得的优 秀著作。 我的《铝电解》一书于2006年7月出版，此书刚一面世就得到了贵阳铝镁设计研究院总工程师姚世焕大师的高度评价，同时也得到我的诸多同事和铝冶金工作者的喜爱，这使我感到愉悦。铝电解和其他的冶金工程一样，其技术进步和创新应该是建立在牢固而正确的理论基础之上的。近十几年来，世界的铝冶金技术有了非常大的进步，铝电解生产的电耗大幅度地降低了800kW· h/t Al左右。近十几年来， 电解槽的电流强度由300kA升高到500～600kA，最高的达到了660kA，实现了在此高电流强度下的电解槽的稳定运行，这都是建立在人们对大型预焙阳极电解槽磁场、流场和热场的正确认识和研究基础上的。但是大型预焙槽的电能消耗指标却没有因此而得到明显的改进与提高。对于铝电解生产来说，降低电能消耗仍是铝电解生产的主旋律。人们对铝电解的深度节能技术的需求仍很迫切，环保也更是提到议事日程。在电解铝厂，人们不再担心气体氟化物排放不达标问题。含氟化合物气体可以通过电解槽的密闭和操作以及干法净化得以去除；碳氟化物的处理可以通过改进计算机的控制技术和电解槽工艺技术，减少阳极效应系数，或无效应的操作来实现；而CO2 气体中气体硫化物的减排可以通过用碱性化合物的干法或湿法净化技术来实现。唯独电解铝厂产生的固体废料的处理目前还是一个难题，虽然国内外都做了大量的研究和工程化的试验，但尚未找到一种非常有效的处理方法。其目前所提出和试验的各种技术方案都存在着某些缺陷。 本书是一本阐述现代铝电解理论与技术的著作。在内容方面，本书力求在《铝电解》一书的基础上增加近十年铝电解基本原理方面的研究成果，深入探讨了现代铝电解更加深度节能的理论与技术，其中一些成果源于国家自然科学基金重点项目（50934005，51434005）的研究。同时也将笔者最近就铝电解产生的固体废料分离与回收的研究成果（国家重点研发计划项目，2018YFC1901905）融入此书，尽己所能，满足现代铝电解对深度节能与铝电解固体废料回收和处理理论及技术的需求。希望广大铝冶金工作者喜欢这本书，并从中受益。 本书完稿后，东北大学的彭建平、王耀武和狄跃忠花费了大量时间对文字和图表进行了校对以及其他辅助工作，在此表示感谢。也感谢化学工业出版社对本书的约稿，以及对本书的出版工作所给予的支持和辛勤劳作。 谨以此书献给一向关心和支持笔者的同事和朋友们，以及科研和生产战线的广大铝冶金工作者。 由于时间仓促，书中定有不当之处，敬请读者给予批评和指正。 冯乃祥 2020年3月
冯乃祥，东北大学教授、博导，主要从事轻金属冶金教学与科研工作。在国内外本学科领域发表涉及铝镁轻金属冶金理论与技术研究成果的学术论文近300篇，授权发明专利10余项，著作2部。获国家教委科技进步奖二等奖1项，国家自然科学奖三等奖1项，省部级奖励6项，美国TMS奖励1项，获中国有色金属新法炼镁技术鉴定成果2项。近几年，承担国家自然科学基金的面上项目2项、重点项目1项，国家“863”计划项目1项、重点项目1项，国家支撑计划项目1项，企业合作项目10余项。
著者所发明的新型阴极结构电解槽和新阳极技术，引领了当代铝电解阴极和阳极技术的一次重大革命，使得铝电解生产直流电耗从过去的13000～13300kWh/吨铝降低到了12300kWh/吨铝左右，吨铝节能减排效果显著：氟化物减排2吨多，二氧化碳减排580多吨，二氧化硫减排0.23吨。在此基础上建立起了新型阴极结构电解槽热场、电场、磁场、流场和波动的基础理论。与此同时，结合我国电解铝厂电解槽电解质高锂含量的实际，系统地研究了KF和LiF对电解质物理化学性质和电极过程的影响，填补了了电解质和电解过程基础理论的空白。新型阴极结构电解槽整体技术达到****水平。著者获得2010年中国有色金属工业协会科学技术奖一等奖，2010年度美国TMS科学奖（是我国获此奖项的第 一人），目前该技术已经在全国80%以上的电解铝厂得到应用，国内新建的电解铝厂均采用该技术。在国际上，挪威Elkem碳素公司已经对该技术进行国际代理，目前Hydro德国铝业公司已经采用该技术进行工业应用。
第1章铝电解槽/ 1
1．1世界铝电解槽发展简史/ 1 1．2中国铝电解槽发展简史/ 6 1．2．1 上插自焙阳极电解槽技术/ 6 1．2．2 预焙阳极电解槽技术/ 7 1．2．3 135kA较大型边部加工下料预焙阳极电解槽技术/ 7 1．2．4 135kA中间点式下料预焙阳极电解槽技术/ 8 1．2．5 自焙槽改预焙槽技术/ 8 1．2．6 大型预焙阳极电解槽技术的发展/ 8 参考文献/ 9 第2章电解质晶体和熔体结构/ 10 2．1冰晶石熔体的成分/ 10 2．2冰晶石的晶体结构/ 11 2．3含Li3AlF6、K3AlF6添加剂的冰晶石晶体结构/ 11 2．4电解质中各组分的晶体结构/ 12 2．4．1 冰晶石(Na3AlF6)/ 12 2．4．2 氟化铝(AlF3)/ 12 2．4．3 氟化钙(CaF2)/ 12 2．4．4 氧化铝(Al2O3)/ 12 2．4．5 氟化钾(KF)/ 13 2．4．6 氟化锂(LiF)/ 13 2．4．7 氟化镁(MgF2)/ 13 2．5冰晶石的熔体结构/ 13 2．6冰晶石熔体的离解反应/ 14 2．7CaF2在Na3AlF6熔体中的离解反应和离子结构/ 19 2．8LiF在Na3AlF6熔体中的离解反应和离子结构/ 20 2．9Al2O3在Na3AlF6熔体中的离解反应和离子结构/ 20 参考文献/ 22 第3章电解质的物理化学性质/ 23 3．1相图与电解质的初晶温度/ 23 3．1．1 NaF-AlF3 二元系/ 23 3．1．2 LiF-AlF3 二元系/ 24 3．1．3 KF-AlF3 二元系/ 25 3．1．4 Na3AlF6-Al2O3 二元系/ 26 3．1．5 Na3AlF6-AlF3-Al2O3 三元系/ 27 3．1．6 Na3AlF6-AlF3-CaF2 三元系/ 27 3．1．7 Na3AlF6-Al2O3-MgF2 三元系/ 28 3．1．8 MgF2 对不同分子比冰晶石熔体初晶温度的影响/ 28 3．1．9 Na3AlF6-CaF2-AlF3-Al2O3 四元系/ 29 3．1．10 在分子比2．5、MgF2 与CaF2 为5%条件下，Al2O3 含量对初晶温度的影响/ 30 3．1．11 Na3AlF6-AlF3-CaF2-Al2O3-LiF-MgF2 六元系/ 30 3．2LiF 对冰晶石电解质初晶温度的影响/ 31 3．3KF 对分子比小于3 电解质初晶温度的影响/ 31 3．4LiF 和KF 同时存在对电解质初晶温度的影响/ 32 3．5各种氧化物杂质对电解质初晶温度的影响/ 32 3．6铝的存在对电解质初晶温度的影响/ 33 3．7电解质初晶温度的测量方法/ 33 3．7．1 目测法/ 34 3．7．2 冷却曲线法/ 34 3．7．3 差热曲线法/ 34 3．8工业铝电解质初晶温度的槽前实时测量/ 35 3．8．1 冷却曲线法槽前实时测量/ 36 3．8．2 差热曲线法槽前实时测量/ 36 3．9电解质的酸碱度/ 42 3．9．1 电解质酸碱度的表示方法/ 42 3．9．2 工业电解槽中各种添加剂对电解质酸碱性的影响/ 42 3．9．3 电解质分子比的测量方法/ 47 3．10电导/ 49 3．10．1 冰晶石电解质熔体导电的本质/ 49 3．10．2 NaF-AlF3 二元系熔体的电导/ 50 3．10．3 冰晶石熔体中NaF的离解度与导电离子的迁移数/ 50 3．10．4 温度对电解质熔体电导率的影响/ 51 3．10．5 CaF2、MgF2、LiF、KF对电解质熔体导电性能的影响/ 51 3．10．6 氧化铝对冰晶石熔体导电性能的影响/ 54 3．10．7 含炭和溶解金属粒子的电解质熔体的导电性能/ 54 3．10．8 工业电解槽电解质熔体的导电性能/ 56 3．10．9 工业电解槽电解质熔体电导率的测定/ 57 3．11电解质熔体的密度/ 58 3．11．1 NaF-AlF3 二元系熔体密度/ 58 3．11．2 各种添加剂对冰晶石熔体密度的影响/ 59 3．11．3 氧化铝浓度和温度对冰晶石电解质熔体密度的影响/ 59 3．12黏度/ 60 3．12．1 电解质熔体的黏度/ 60 3．12．2 铝液的黏度/ 61 3．13表面性质/ 61 3．13．1 电解质熔体对炭的湿润性/ 62 3．13．2 熔融铝与熔融电解质之间的界面张力/ 65 参考文献/ 66 第4章铝电解槽中的电极过程与电极反应/ 68 4．1阴极过程与阴极反应/ 68 4．1．1 铝电解槽阴极上的一次电解产物/ 68 4．1．2 阴极电解反应/ 69 4．1．3 阴极过电压/ 70 4．1．4 阴极过电压的机理/ 71 4．1．5 阴极表面层电解质的成分/ 72 4．1．6 阴极表面的电场强度/ 72 4．1．7 阴极表面导电离子的传质/ 73 4．1．8 铝电解的各种工艺条件对阴极过电压的影响/ 74 4．2阳极过程及阳极反应/ 75 4．2．1 阳极反应/ 75 4．2．2 阳极一次气体产物/ 75 4．2．3 阳极过电压/ 77 4．2．4 阳极过电压的机理/ 78 4．2．5 铝电解工艺操作对阳极过电压的影响/ 79 参考文献/ 79 第5章槽电压/ 81 5．1槽电压的组成和性质/ 81 5．2电解质中Al2 O3 的理论分解电压/ 81 5．3阳极反应过电压、阳极浓度扩散过电压和阴极过电压/ 82 5．4电解质的电压降/ 82 5．4．1 阳极侧部的扇形形状及扇形电流分布/ 82 5．4．2 工业电解槽电解质电阻RB 的计算/ 82 5．5阴极电压降/ 84 5．5．1 由阴极炭块本身的电阻引起的电压降/ 84 5．5．2 阴极钢棒的电压降/ 85 5．5．3 阴极炭块与阴极钢棒之间的接触电压降/ 85 5．6阳极电压降/ 86 5．7电解槽热平衡体系之外的母线电压降/ 86 5．8槽电压计算举例/ 86 5．9铝电解槽槽电压、阳极过电压、阴极过电压与氧化铝浓度的关系/ 89 5．10过电压的实验室测定/ 91 5．10．1 利用参比电极测量和记录铝电解槽的阳极过电压和阴极过电压/ 91 5．10．2 利用反电动势的测量数据测量与计算电解槽的阳极过电压/ 94 5．11工业电解槽过电压的测定/ 95 5．12实验室利用全波脉冲直流电压电解进行电解槽反电动势的测定/ 97 参考文献/ 97 第6章阳极效应/ 98 6．1阳极效应的特征和现象/ 98 6．2阳极效应对电解槽的影响/ 99 6．2．1 阳极效应的正面影响/ 99 6．2．2 阳极效应的负面影响/ 99 6．3阳极效应的机理/ 100 6．4临界电流密度/ 102 6．5各种因素对临界电流密度的影响/ 104 6．5．1 临界电流密度与氧化铝浓度的关系/ 104 6．5．2 温度对临界电流密度的影响/ 105 6．5．3 电极材料对临界电流密度的影响/ 105 6．5．4 分子比大小和添加剂对临界电流密度的影响/ 105 6．6工业铝电解槽的效应电压/ 106 6．7工业铝电解槽阳极效应发生的规律、预测与预报/ 106 6．8阳极效应的熄灭/ 111 6．9阳极效应对环境的影响/ 111 参考文献/ 113 第7章冰晶石-氧化铝熔盐电解电化学反应的热力学/ 115 7．1冰晶石氧化铝熔盐电解的能量消耗/ 115 7．2氧化铝的可逆分解电压E rev / 116 7．3氧化铝的活度/ 117 7．4铝电解实际能量需求/ 117 7．5铝电解的当量电压E ΔH 0 / 119 7．6铝电解槽电压及其电能分配/ 120 7．7铝电解槽的热损失和能量平衡/ 120 7．8铝电解槽的能量利用率/ 121 参考文献/ 122 第8章铝电解的电流效率/ 123 8．1熔盐电解中的法拉第定律/ 123 8．2铝的电化学当量/ 123 8．3铝电解槽电流效率的定义/ 124 8．4铝电解槽电流效率降低的原因/ 125 8．4．1 电解槽漏电或局部极间短路造成电流损失/ 125 8．4．2 铝的不完全放电引起电流空耗/ 125 8．4．3 其他离子放电所引起的电流效率损失/ 125 8．4．4 电子导电/ 127 8．4．5 阴极上生成金属钠/ 127 8．4．6 阴极铝的溶解损失/ 128 8．4．7 关于阴极铝的电化学溶解问题/ 129 8．4．8 阴极铝溶解损失的本质/ 129 8．4．9 铝在电解质中的溶解度与铝损失/ 131 8．4．10 铝溶解度的测定方法/ 131 8．5铝溶解损失的机理/ 133 8．6铝二次反应的机理/ 135 8．7电流效率的数学模型/ 137 8．8工艺参数和操作对电流效率的影响/ 138 8．8．1 温度对电流效率的影响/ 138 8．8．2 电解质分子比对电流效率的影响/ 139 8．8．3 氧化铝浓度对电流效率的影响/ 140 8．8．4 各种添加剂对电流效率的影响/ 141 8．8．5 极距对电流效率的影响/ 143 8．8．6 电流密度对电流效率的影响/ 144 8．8．7 非阳极投影面积之外的阴极铝液面积大小对电流效率的影响/ 145 8．8．8 阳极电流分布对电流效率的影响/ 146 8．8．9 阳极换块对电流效率的影响/ 147 8．8．10 槽膛形状与电流效率/ 148 8．8．11 铝水平对电流效率的影响/ 149 8．8．12 电解质过热度对电流效率的影响/ 149 8．8．13 电解质黏度与电流效率/ 150 8．8．14 界面张力与电流效率/ 150 8．8．15 电解槽的稳定性与电流效率/ 151 8．9工业铝电解槽上阴极铝的溶解损失/ 152 8．10铝电解槽的极限电流效率/ 153 8．11工业铝电解槽电流效率的测量与计算/ 153 8．11．1 工业电解槽电流效率的测定/ 153 8．11．2 实验室电解槽电流效率的测定/ 159 8．11．3 工业电解槽瞬时电流效率的测定/ 161 8．11．4 CO2 气体分析法测定电流效率的局限性/ 161 参考文献/ 162 第9章预焙阳极/ 163 9．1预焙阳极的制造流程/ 163 9．2预焙阳极制造所用原料/ 165 9．2．1 石油焦/ 165 9．2．2 煤沥青/ 170 9．2．3 阳极残极/ 174 9．3成型/ 175 9．3．1 配料/ 175 9．3．2 沥青需求量/ 176 9．3．3 Blaine数配料应用实例/ 177 9．3．4 干料的预热、糊料的混捏和冷却/ 178 9．3．5 阳极成型/ 179 9．3．6 成型阳极的冷却/ 180 9．3．7 阳极焙烧/ 181 9．3．8 焙烧对阳极质量的影响/ 183 9．3．9 环式焙烧炉焙烧技术的改进/ 185 9．4预焙阳极在电解槽上的行为/ 190 9．4．1 热震(热冲击)/ 190 9．4．2 阳极消耗/ 192 9．4．3 铝电解生产对阳极的质量要求/ 197 参考文献/ 198 第10章铝电解槽的阴极/ 199 10．1电解槽的阴极结构/ 199 10．2制造电解槽炭阴极内衬的材料/ 199 10．2．1 无烟煤/ 200 10．2．2 冶金焦/ 201 10．2．3 人造石墨/ 202 10．2．4 石油焦/ 202 10．3氮化硅结合的碳化硅绝缘内衬/ 202 10．4阴极炭块/ 202 10．4．1 阴极炭块的分类及使用性能/ 202 10．4．2 几种阴极炭块的性能比较/ 204 10．4．3 具有开发和应用前景的两种新型阴极底块/ 204 10．5捣固糊/ 205 10．5．1 捣固糊的分类及质量指标/ 205 10．5．2 捣固糊在焙烧过程中的膨胀与收缩/ 207 10．5．3 捣固糊收缩率的测定/ 207 10．5．4 降低收缩率的方法/ 208 10．6糊的捣固性能/ 208 10．6．1 糊的捣固性能及其试验/ 208 10．6．2 施工中捣固糊密度的测定/ 209 10．7电解过程中钠和电解质熔体在阴极炭块中的渗透/ 210 10．7．1 试验研究方法/ 210 10．7．2 钠在电解质熔体中的渗透速度/ 212 10．7．3 由化学反应所引起的钠的渗透/ 213 10．7．4 由电化学反应所引起的钠的渗透/ 213 10．7．5 钠嵌入化合物在阴极中的存在/ 214 10．7．6 钠的渗透机理/ 215 10．7．7 电解质熔体在阴极炭块中的渗透/ 216 10．8碳化铝在阴极炭块中的生成机理/ 218 10．9铝电解过程中阴极上出现的Rapoport 效应/ 220 10．10铝电解生产对阴极炭块的质量要求/ 222 10．10．1 底块和侧块的标准检测/ 222 10．10．2 用户(电解工厂)对电解槽底块和侧块的检测/ 222 10．10．3 底块和侧块的非标准检测/ 222 10．10．4 捣固糊质量/ 223 10．11提高铝电解槽的阴极寿命/ 223 10．11．1 合理的电解槽设计/ 223 10．11．2 合理的电解温度/ 228 参考文献/ 229 第11章电解槽的焙烧、启动与技术管理/ 230 11．1焙烧的目的/ 230 11．2焙烧方法的选择/ 230 11．2．1 铝液焙烧/ 230 11．2．2 炭粒焙烧/ 231 11．2．3 铝锭、铝块和铝屑焙烧/ 233 11．2．4 火焰焙烧/ 233 11．2．5 焙烧方法的选择/ 234 11．3铝电解槽焙烧质量的评价/ 235 11．3．1 升温速度/ 235 11．3．2 最终焙烧温度/ 235 11．3．3 阴极底块中的温度梯度/ 235 11．3．4 焙烧过程中阴极表面的温度分布/ 236 11．3．5 阳极电流分布/ 236 11．3．6 阴极电流分布/ 236 11．4铝电解槽的炭粒焙烧/ 236 11．4．1 炭粒粒度的选择/ 236 11．4．2 炭粒床厚度和炭粒种类的选择/ 236 11．4．3 升温速度的控制/ 237 11．4．4 焙烧过程中电流分布的调节/ 238 11．5电解槽的干法启动/ 239 11．6电解槽的常规启动/ 239 11．7过渡期电解槽的工艺特点与操作要点/ 241 11．8铝电解转入正常生产以后的工艺操作与技术管理/ 243 11．8．1 温度/ 243 11．8．2 电解质的组成/ 245 11．8．3 铝水平/ 248 11．8．4 法国AP电解槽设计参数、工艺技术参数和主要技术经济指标/ 249 参考文献/ 251 第12章铝电解槽电流的强化/ 252 12．1电流强化的可能性/ 252 12．2我国自焙槽强化电流的历史回顾/ 253 12．3铝电解槽电流强化的几个技术问题/ 254 12．3．1 电流强化后的电流效率问题/ 255 12．3．2 阳极和阴极电压降问题/ 255 12．3．3 电解质电压降问题/ 255 12．3．4 电流强化后的热平衡问题/ 256 12．3．5 进一步提高阳极质量的问题/ 257 参考文献/ 258 第13章氧化铝及其在电解槽中的行为/ 259 13．1氧化铝的生产——粉状氧化铝和沙状氧化铝/ 259 13．2铝电解对氧化铝性质的要求/ 259 13．3氧化铝的性质/ 260 13．4电解槽上部结壳的性质/ 263 13．5泥状沉降物的性质/ 264 13．6氧化铝与部分添加剂在冰晶石熔体中溶解的热力学及离子结构/ 264 13．6．1 氧化铝的溶解热/ 264 13．6．2 CaF2 添加剂对α-Al2O3 溶解热的影响/ 265 13．6．3 LiF添加剂对α-Al2O3 溶解热的影响/ 266 13．6．4 添加AlF3 对α-Al2O3 溶解热焓的影响/ 266 13．6．5 有铝存在时α-Al2O3 的溶解热焓/ 266 13．6．6 γ-Al2O3 转变成α-Al2O3 的相变热/ 266 13．7氧化铝在冰晶石熔体中的溶解度/ 267 13．8氧化铝的溶解及其机理——控速步骤/ 268 参考文献/ 272 第14章铝电解生产过程的控制/ 273 14．1铝电解过程的诊断与控制/ 273 14．2铝电解正常生产过程的控制/ 274 14．2．1 槽电压的控制/ 274 14．2．2 槽电压不稳定(摆动)情况的处理/ 275 14．2．3 氧化铝浓度控制/ 275 14．2．4 氧化铝下料过程控制对极距的影响/ 277 14．3熄灭阳极效应/ 278 14．4添加氟化铝/ 279 14．5槽电压噪声的控制/ 280 14．6电解槽初晶温度和过热度的控制/ 281 参考文献/ 282 第15章铝电解槽的温度场/ 283 15．1传热问题概述/ 283 15．1．1 传热的3种形式/ 283 15．1．2 传热问题的边界条件及求解方法/ 284 15．2铝电解槽传热过程的物理模型/ 284 15．3铝电解槽传热过程二维稳态数学模型/ 285 15．3．1 电解槽数学模型求解区域的单元划分/ 285 15．3．2 热交换过程的控制方程及其离散/ 286 15．3．3 铝电解槽数学模型的边界条件/ 291 15．4计算实例/ 291 15．4．1 计算所需数据的选取/ 291 15．4．2 计算结果/ 293 15．5铝电解槽内结壳与介质换热系数的计算/ 294 15．5．1 铝电解槽电解质熔体和铝液与槽帮结壳之间传热的基本原理/ 294 15．5．2 炉帮与电解质熔体和铝液熔体之间的换热系数/ 296 15．5．3 热流管法计算槽帮与电解质熔体之间的换热系数/ 297 15．5．4 计算实例/ 299 15．6铝电解过程中槽膛形状的变化/ 301 15．6．1 铝电解过程中铝液水平的变化对槽膛形状的影响/ 301 15．6．2 选用不同的内衬炭材料对槽膛形状的影响/ 304 15．7铝电解槽电压、电流变化对电解槽热平衡的影响/ 307 15．7．1 计算原理和计算方法/ 308 15．7．2 计算实例/ 310 参考文献/ 312 第16章铝电解槽的电场和磁场/ 314 16．1工业铝电解槽中的电场/ 314 16．1．1 阳极电流分布/ 314 16．1．2 电解质熔体中的电流分布/ 315 16．1．3 阴极铝液中的电流分布/ 315 16．2工业铝电解槽内的磁场/ 316 16．3铝电解槽母线的设计/ 319 16．4铝电解槽磁场的测量/ 321 16．4．1 铝电解槽磁场的热态测量/ 321 16．4．2 铝电解槽磁场的冷态测量/ 322 16．4．3 测量结果的误差分析/ 324 参考文献/ 325 第17章电解槽阴极铝液的流动/ 327 17．1国内外有关铝电解槽流场研究的现状/ 327 17．2流体力学的研究方法/ 330 17．3湍流问题的数值计算方法/ 331 17．3．1 直接模拟法/ 331 17．3．2 大涡模拟法/ 331 17．3．3 雷诺时均方程法/ 331 17．4铝电解槽流场控制方程的建立及离散/ 334 17．4．1 连续性方程/ 334 17．4．2 运动方程/ 335 17．4．3 能量方程/ 335 17．4．4 铝电解槽流场的数学描述/ 336 17．4．5 求解区域的离散化/ 338 17．4．6 离散方程的建立/ 339 17．4．7 离散方程的求解方法/ 341 17．4．8 铝电解槽流场的计算/ 343 17．4．9 铝电解槽阴极铝液的流动形式/ 343 17．5铝液流速的测定/ 344 17．5．1 铁棒溶解法测定铝液流速/ 344 17．5．2 用Alcoa便携式叶片流量计侧铝液流速/ 345 参考文献/ 346 第18章电解槽阴极铝液面的波动/ 348 18．1电解槽阴极铝液面波动的机理/ 348 18．2阴极铝液面波动的数值模拟/ 350 18．2．1 线性模型/ 350 18．2．2 非线性模型/ 350 18．3铝液面波动形式/ 351 18．4阴极铝液面波动的测定/ 353 18．4．1 阴极铝液面波动测定技术原理/ 353 18．4．2 阴极铝液面波动测定技术的软硬件设计/ 354 18．4．3 阴极铝液面波动的测定/ 359 18．4．4 阴极铝液面波动的测定实例/ 359 参考文献/ 367 第19章铝电解生产中的氟化盐消耗与烟气治理/ 368 19．1铝电解生产过程中的氟化盐消耗/ 368 19．1．1 铝电解质蒸发/ 368 19．1．2 电解质的水解所引起的电解质消耗/ 369 19．1．3 原料中的杂质与电解质的反应引起电解质的消耗/ 371 19．1．4 电解过程中阴极内衬吸收电解质/ 371 19．1．5 电解槽开动时的氟化盐消耗/ 372 19．1．6 阳极效应期间所引起的电解质消耗/ 372 19．1．7 氟的平衡/ 373 19．2电解槽烟气的干法净化/ 374 19．2．1 电解槽烟气的组成/ 374 19．2．2 电解槽氟排放量的环保标准/ 374 19．2．3 干法净化的理论基础/ 375 19．2．4 干法净化的工艺过程及设备原理/ 377 19．3SO2 的净化技术/ 378 19．3．1 海水脱硫技术/ 378 19．3．2 碱液吸收法脱硫技术/ 379 19．3．3 烟气的干法除硫技术/ 379 19．3．4 烟气的半干半湿法除硫(SO2)技术/ 380 19．3．5 铝电解槽烟气脱硫/ 380 19．3．6 铝电解槽烟气脱硫的副产物/ 381 参考文献/ 381 第20章铝厂固体废料的物相组成、分离与回收/ 382 20．1阳极炭渣的回收处理和利用/ 382 20．1．1 阳极炭渣的组成/ 382 20．1．2 阳极炭渣中炭的产生与生成机理/ 383 20．1．3 阳极炭渣的处理与回收利用/ 385 20．1．4 真空蒸馏法分离阳极炭渣/ 385 20．2铝灰渣资源的回收和利用/ 388 20．3电解槽大修固体废料的处理和回收/ 395 20．3．1 废阴极炭块及其物相组成/ 396 20．3．2 耐火材料固体废料及其物相组成/ 400 20．3．3 炉底内衬耐火材料中的反应/ 402 20．3．4 电解槽废阴极内衬的回收处理技术/ 411 参考文献/ 417 第21章铝电解深度节能——理论与技术/ 419 21．1铝电解深度节能的技术原理/ 419 21．2槽电压的选择/ 420 21．3电解质组成与成分的选择/ 422 21．4铝电解槽阴极节电的技术原理与方法/ 423 21．4．1 铝电解槽炭阴极电阻电压降的降低/ 424 21．4．2 阴极钢棒电阻电压降的降低/ 425 21．4．3 阴极钢/炭电压降的降低/ 426 21．5阳极电压降的降低/ 427 21．6降低铝液波动实现铝电解槽有效极距的降低和电流效率的提高/ 430 21．6．1 采用非对称的母线结构设计，减少相邻厂房系列电流磁场的影响/ 431 21．6．2 用空载母线的磁场抵消相邻厂房系列电流的磁场/ 431 21．6．3 改电解系列的平行厂房设计为矩形电解厂房设计/ 433 21．6．4 采用异型阴极结构电解槽减少阴极铝液面波动/ 435 21．6．5 采用坡面阴极减小阴极铝液内的水平电流/ 436 21．7槽电压和极距的选择/ 438 21．8提高阳极的密度和电导率/ 440 21．9选用较为先进的真空闪蒸沥青黏结剂/ 441 21．10提高电流效率/ 442 21．11减少热损失/ 443 21．12减少电解槽侧部热损失/ 444 21．13减少槽底散热/ 445 21．14减少槽底散热/ 445 21．15惰性阳极铝电解槽/ 447 21．16多室铝电解槽工业化的技术障碍/ 450 参考文献/ 452
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