現(xiàn)代鋁電解

前言

進入21世紀以來，我國鋁工業(yè)在科學發(fā)展觀的指引下，獲得了突飛猛進的發(fā)展。2007年全國電解鋁產(chǎn)量超過1250萬t，連續(xù)7年雄踞世界首位，并且大型預(yù)焙槽煉鋁技術(shù)整體上達到了國際先進水平。我國鋁工業(yè)欣欣向榮的發(fā)展，對具有現(xiàn)代知識的鋁電解專著產(chǎn)生了迫切的需求。本書力圖在吸收國內(nèi)外已有鋁電解方面專著的精華的基礎(chǔ)上，優(yōu)選、擴大和深化鋁電解的基礎(chǔ)理論和現(xiàn)代工程技術(shù)知識。與本領(lǐng)域已有的專著相比，本書的特點之一是覆蓋面較廣，既較全面地涵蓋了鋁電解的基礎(chǔ)理論知識，又較廣泛地涉及現(xiàn)代鋁冶煉的工程技術(shù)知識；特點之二是實用性強，所介紹的工程技術(shù)知識以現(xiàn)代大型預(yù)焙槽煉鋁為背景，并充分考慮了其先進性與成熟性。在第一篇"鋁電解理論基礎(chǔ)"中，作者力圖深入淺出地闡述重要的鋁電解基礎(chǔ)理論知識，包括鋁電解質(zhì)及其物理化學性質(zhì)、氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解及其行為、冰晶石一氧化鋁（Na3A1F6一A1：03）系熔鹽結(jié)構(gòu)、鋁電解的電極過程、陽極效應(yīng)、鋁電解中炭陽極上的電催化作用、鋁在電解質(zhì)中的溶解及二次反應(yīng)損失、鋁電解的電流效率以及鋁電解的理論最低能耗與節(jié)能等。在第二篇"鋁電解生產(chǎn)工程技術(shù)"中，作者針對現(xiàn)代大型預(yù)焙槽煉鋁的特點，敘述了大型預(yù)焙槽的結(jié)構(gòu)、焙燒啟動、操作、測量、管理、槽破損與維護、供電整流、物料輸送、動態(tài)平衡以及物理場等內(nèi)容。在第三篇"鋁電解計算機控制及鋁廠信息化"中，作者基于自己多年的研發(fā)成果，系統(tǒng)闡述了鋁電解計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、主要控制原理（包括槽電阻解析與控制、氧化鋁濃度控制、電解質(zhì)摩爾比控制、生產(chǎn)報表、槽況綜合解析等）以及鋁廠信息化等現(xiàn)代鋁工業(yè)日新月異的新知識。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代鋁電解》分為鋁電解理論基礎(chǔ)、鋁電解生產(chǎn)工程技術(shù)、鋁電解計算機控制及鋁廠信息化、鋁冶煉輔助工程與新技術(shù)四篇，共33章，對現(xiàn)代鋁電解基礎(chǔ)理論與工藝技術(shù)進行了系統(tǒng)化的歸納與總結(jié)。在介紹經(jīng)典的理論和工藝的同時，還強調(diào)了現(xiàn)代鋁電解的成就和我國的技術(shù)創(chuàng)新及特色，并從實際出發(fā)就節(jié)能降耗、計算機控制、管理現(xiàn)代化、新工藝進展、循環(huán)再生等問題進行了專門闡述，其中炭陽極的高溫電催化，鋁電解槽設(shè)計計算、模擬與仿真，計算機控制及鋁廠信息化等都是目前國內(nèi)外有關(guān)著作中沒有或是沒有專門闡述過的全新內(nèi)容?！　　冬F(xiàn)代鋁電解》可作為冶金專業(yè)大學生、研究生的教學用書，也適合從事鋁工業(yè)業(yè)務(wù)的相關(guān)人士和工程技術(shù)人員閱讀。

作者簡介

劉業(yè)翔，1950年生。1953年畢業(yè)于中南礦冶學院，曾在挪威科技大學和日本名古屋大學作高級訪問學者。歷任中南工業(yè)大學（現(xiàn)中南大學）系主任、副校長、校黨委書記及黨委書記兼校長等職?，F(xiàn)任中南大學教授、博士生導師，湖南省人民政府參事，中國有色金屬學會常務(wù)理事及輕金屬學術(shù)委員會主任委員。1997年當選中國工程院院士。在輕金屬冶金、熔鹽電化學、功能電極材料、新能源材料及冶金過程模擬、控制與優(yōu)化等方面，主持了眾多國家重點科研課題，取得了一系列科研成果，包括鋁電解節(jié)能陽極與高溫電催化、鋁電解惰性陽極和惰性可潤濕陰極材料、鋰離子電池材料等。曾先后獲得國家科技進步一等獎1項、省部級一等獎2項。此外，還獲得1 998年中國光華科技獎、1996年湖南省光召科技獎和1 997年湖南省"科技之星"稱號。在國內(nèi)外發(fā)表論文500余篇，出版學術(shù)專著3部，獲得發(fā)明專利20余項。李劼，1963年生。1993年于中南工業(yè)大學獲博士學位?，F(xiàn)為中南大學教授、博士生導師，冶金科學與工程學院院長，先進電池材料教育部工程研究中心主任，中國有色金屬學會鋁電解專業(yè)委員會副主任委員，中國材料研究學會理事。曾在美國猶他大學作高級訪問學者。一直從事鋁冶金理論與工藝、計算機仿真與控制、新能源材料與電源系統(tǒng)等方面的研究，主持了多項國家重點科研課題，先后獲得國家科技進步一、二等獎各1項，省部級科技進步一等獎2項；獲得第二屆湖南省杰出青年科技創(chuàng)新獎（2001年）、第五屆中國優(yōu)秀青年科技創(chuàng)新獎（2002年）、教育部跨世紀優(yōu)秀人才（2002年）、國務(wù)院政府特殊津貼專家（2002年）、第六屆"湖南十大杰出青年"（2003年）、湖南省新世紀121人才工程第一層次人才（2005年）、中國有色金屬工業(yè)科學技術(shù)先進工作者（2006年）、新世紀百千萬國家級人選（2008年）等榮譽或稱號。獲得發(fā)明專利12項，發(fā)表SCI和EI收錄論文100余篇，出版學術(shù)專著2部。

書籍目錄

1 緒論1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)和提取1.1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)1.1.2 鋁電解簡史1.2 鋁的性質(zhì)和用途1.2.1 鋁的性質(zhì)1.2.2 鋁的應(yīng)用1.3 現(xiàn)代鋁電解的發(fā)展1.4 鋁電解過程描述1.5 鋁電解用原料與輔助原料1.5.1 氧化鋁1.5.2 輔助原料1.5.3 炭陽極參考文獻附錄鋁的各種性質(zhì)第一篇 鋁電解理論基礎(chǔ)2 鋁電解質(zhì)及其物理化學性質(zhì)2.1 概述“2.1.1 引言2.1.2 鋁電解質(zhì)的性質(zhì)要求2.1.3 鋁電解質(zhì)的種類2.2 鋁電解質(zhì)的相平衡圖2.2.1 NaF-A1F3二元系相圖2.2.2 摩爾比CR（或質(zhì)量比BR）與過剩A1F3的換算公式2.2.3 Na3A1F6-AJ203系熔度圖。2.2.4 Na3A1F6的其他二元系和三元系相平衡圖2.3 工業(yè)鋁電解質(zhì)的物理化學性質(zhì)2.3.1 熔度（初晶溫度）2.3.2 電導率2.3.3 密度2.3.4 黏度2.3.5 接觸角2.3.6 Na，A1F6-A12O，熔體物理化學性質(zhì)的綜合分析2.4 低溫電解質(zhì)2.5 鋁電解質(zhì)成分的改進2.5.1 國外概況2.5.2 國內(nèi)概況參考文獻3 氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解及其行為3.1 概述3.2 氧化鋁的物理性質(zhì)3.3 氧化鋁溶解的實驗室研究3.3.1 細分散氧化鋁的溶解3.3.2 部分聚集狀氧化鋁的溶解3.4 工業(yè)電解槽上氧化鋁溶解研究3.5 結(jié)殼、爐幫及沉淀3.5.1 概述3.5.2 結(jié)殼的生成3.5.3 結(jié)殼的性質(zhì)3.5.4 Al2O3及殼塊的沉降與溶解3.5.5 爐幫與伸腿的形成參考文獻4 冰晶石.氧化鋁（Na3AlF6-A12O3）系熔鹽結(jié)構(gòu)4.1 概述4.2 NaF.AlF3系熔體結(jié)構(gòu)4.2.1 基于Na3AlF6熱解離提出的熔體結(jié)構(gòu)模型4.2.2 核磁共振譜（NMR）研究提出的結(jié)構(gòu)模型4.3 Na3AlF6A12O3系熔體結(jié)構(gòu)4.3.1 熱力學模型的結(jié)果4.3.2 直接定氧法的結(jié)果4.3.3 分子動力學模擬的結(jié)果4.3.4 核磁共振譜（NMR）測定結(jié)果4.4 離子實體的遷移4.5 電荷遷移主體——Na參考文獻5 鋁電解的電極過程5.1 陰極過程5.1.1 鋁在陰極優(yōu)先析出5.1.2 非正常條件下鈉的析出5.1.3 陰極過電壓5.1.4 鈉析出后的行為5.1.5 陰極的其他副過程5.2 陽極過程5.2.1 概述5.2.2 陽極的原生產(chǎn)物5.2.3 陽極過電壓5.3 陽極氣體參考文獻6 陽極效應(yīng)6.1 概述6.2 臨界電流密度6.2.1 臨界電流密度的概念6.2.2 臨界電流密度和氧化鋁含量的關(guān)系6.2.3 影響臨界電流密度的其他因素6.2.4 臨界電流密度與接觸角的關(guān)系6.3 陽極效應(yīng)時的氣體分析6.4 陽極效應(yīng)機理6.5 工業(yè)電解槽上的陽極效應(yīng)6.5.1 特點6.5.2 起因6.5.3 熄滅6.5.4 預(yù)報參考文獻7 鋁電解中炭陽極上的電催化作用7.1 概述7.1.1 電催化基本概念及電催化活性的表征7.1.2 鋁電解惰性陽極電催化研究7.1.3 鋁電解摻雜炭陽極的電催化研究和應(yīng)用7.2 摻雜炭陽極的電催化功能7.2.1 陽極電催化活性的判據(jù)7.2.2 摻雜炭陽極的制備7.2.3 試驗測定7.2.4 若干重要結(jié)果7.3 摻雜炭陽極在鋁電解中的其他行為參考文獻8 鋁在電解質(zhì)中的溶解及二次反應(yīng)損失8.1 概述8.2 鋁在冰晶石.氧化鋁熔鹽中的溶解8.2.1 溶解鋁后電解質(zhì)的特性8.2.2 溶解金屬引起的電子導電性8.3 鋁在冰晶石熔體中的溶解度8.4 早期研究工作的若干資料8.5 CO2在冰晶石氧化鋁熔體中的溶解度8.6 工業(yè)電解槽上鋁的溶解與損失參考文獻9 鋁電解的電流效率9.1 概述9.1.1 電流效率的定義9.1.2 關(guān)于電流損失9.2 工業(yè)預(yù)焙槽上的電流效率問題9.2.1 提高電流效率的歷史回顧9.2.2 影響工業(yè)槽電流效率的因素9.3 電流效率的測量9.4 結(jié)語參考文獻10 鋁電解的理論最低能耗與節(jié)能第二篇 鋁電解生產(chǎn)工程技術(shù)第三篇 鋁電解計算機控制及鋁廠信息化第四篇 鋁冶煉輔助工程與新技術(shù)附錄

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《現(xiàn)代鋁電解》由冶金工業(yè)出版社出版。

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