現(xiàn)代鋁電解：理論與技術(shù)

第1章鋁電解槽/ 1
1．1世界鋁電解槽發(fā)展簡(jiǎn)史/ 1
1．2中國(guó)鋁電解槽發(fā)展簡(jiǎn)史/ 6
1．2．1 上插自焙陽(yáng)極電解槽技術(shù)/ 6
1．2．2 預(yù)焙陽(yáng)極電解槽技術(shù)/ 7
1．2．3 135kA較大型邊部加工下料預(yù)焙陽(yáng)極電解槽技術(shù)/ 7
1．2．4 135kA中間點(diǎn)式下料預(yù)焙陽(yáng)極電解槽技術(shù)/ 8
1．2．5 自焙槽改預(yù)焙槽技術(shù)/ 8
1．2．6 大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽技術(shù)的發(fā)展/ 8
參考文獻(xiàn)/ 9
第2章電解質(zhì)晶體和熔體結(jié)構(gòu)/ 10
2．1冰晶石熔體的成分/ 10
2．2冰晶石的晶體結(jié)構(gòu)/ 11
2．3含Li3AlF6、K3AlF6添加劑的冰晶石晶體結(jié)構(gòu)/ 11
2．4電解質(zhì)中各組分的晶體結(jié)構(gòu)/ 12
2．4．1 冰晶石(Na3AlF6)/ 12
2．4．2 氟化鋁(AlF3)/ 12
2．4．3 氟化鈣(CaF2)/ 12
2．4．4 氧化鋁(Al2O3)/ 12
2．4．5 氟化鉀(KF)/ 13
2．4．6 氟化鋰(LiF)/ 13
2．4．7 氟化鎂(MgF2)/ 13
2．5冰晶石的熔體結(jié)構(gòu)/ 13
2．6冰晶石熔體的離解反應(yīng)/ 14
2．7CaF2在Na3AlF6熔體中的離解反應(yīng)和離子結(jié)構(gòu)/ 19
2．8LiF在Na3AlF6熔體中的離解反應(yīng)和離子結(jié)構(gòu)/ 20
2．9Al2O3在Na3AlF6熔體中的離解反應(yīng)和離子結(jié)構(gòu)/ 20
參考文獻(xiàn)/ 22
第3章電解質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)/ 23
3．1相圖與電解質(zhì)的初晶溫度/ 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 對(duì)不同分子比冰晶石熔體初晶溫度的影響/ 28
3．1．9 Na3AlF6-CaF2-AlF3-Al2O3 四元系/ 29
3．1．10 在分子比2．5、MgF2 與CaF2 為5%條件下，Al2O3 含量對(duì)初晶溫度的影響/ 30
3．1．11 Na3AlF6-AlF3-CaF2-Al2O3-LiF-MgF2 六元系/ 30
3．2LiF 對(duì)冰晶石電解質(zhì)初晶溫度的影響/ 31
3．3KF 對(duì)分子比小于3 電解質(zhì)初晶溫度的影響/ 31
3．4LiF 和KF 同時(shí)存在對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響/ 32
3．5各種氧化物雜質(zhì)對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響/ 32
3．6鋁的存在對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響/ 33
3．7電解質(zhì)初晶溫度的測(cè)量方法/ 33
3．7．1 目測(cè)法/ 34
3．7．2 冷卻曲線(xiàn)法/ 34
3．7．3 差熱曲線(xiàn)法/ 34
3．8工業(yè)鋁電解質(zhì)初晶溫度的槽前實(shí)時(shí)測(cè)量/ 35
3．8．1 冷卻曲線(xiàn)法槽前實(shí)時(shí)測(cè)量/ 36
3．8．2 差熱曲線(xiàn)法槽前實(shí)時(shí)測(cè)量/ 36
3．9電解質(zhì)的酸堿度/ 42
3．9．1 電解質(zhì)酸堿度的表示方法/ 42
3．9．2 工業(yè)電解槽中各種添加劑對(duì)電解質(zhì)酸堿性的影響/ 42
3．9．3 電解質(zhì)分子比的測(cè)量方法/ 47
3．10電導(dǎo)/ 49
3．10．1 冰晶石電解質(zhì)熔體導(dǎo)電的本質(zhì)/ 49
3．10．2 NaF-AlF3 二元系熔體的電導(dǎo)/ 50
3．10．3 冰晶石熔體中NaF的離解度與導(dǎo)電離子的遷移數(shù)/ 50
3．10．4 溫度對(duì)電解質(zhì)熔體電導(dǎo)率的影響/ 51
3．10．5 CaF2、MgF2、LiF、KF對(duì)電解質(zhì)熔體導(dǎo)電性能的影響/ 51
3．10．6 氧化鋁對(duì)冰晶石熔體導(dǎo)電性能的影響/ 54
3．10．7 含炭和溶解金屬粒子的電解質(zhì)熔體的導(dǎo)電性能/ 54
3．10．8 工業(yè)電解槽電解質(zhì)熔體的導(dǎo)電性能/ 56
3．10．9 工業(yè)電解槽電解質(zhì)熔體電導(dǎo)率的測(cè)定/ 57
3．11電解質(zhì)熔體的密度/ 58
3．11．1 NaF-AlF3 二元系熔體密度/ 58
3．11．2 各種添加劑對(duì)冰晶石熔體密度的影響/ 59
3．11．3 氧化鋁濃度和溫度對(duì)冰晶石電解質(zhì)熔體密度的影響/ 59
3．12黏度/ 60
3．12．1 電解質(zhì)熔體的黏度/ 60
3．12．2 鋁液的黏度/ 61
3．13表面性質(zhì)/ 61
3．13．1 電解質(zhì)熔體對(duì)炭的濕潤(rùn)性/ 62
3．13．2 熔融鋁與熔融電解質(zhì)之間的界面張力/ 65
參考文獻(xiàn)/ 66
第4章鋁電解槽中的電極過(guò)程與電極反應(yīng)/ 68
4．1陰極過(guò)程與陰極反應(yīng)/ 68
4．1．1 鋁電解槽陰極上的一次電解產(chǎn)物/ 68
4．1．2 陰極電解反應(yīng)/ 69
4．1．3 陰極過(guò)電壓/ 70
4．1．4 陰極過(guò)電壓的機(jī)理/ 71
4．1．5 陰極表面層電解質(zhì)的成分/ 72
4．1．6 陰極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度/ 72
4．1．7 陰極表面導(dǎo)電離子的傳質(zhì)/ 73
4．1．8 鋁電解的各種工藝條件對(duì)陰極過(guò)電壓的影響/ 74
4．2陽(yáng)極過(guò)程及陽(yáng)極反應(yīng)/ 75
4．2．1 陽(yáng)極反應(yīng)/ 75
4．2．2 陽(yáng)極一次氣體產(chǎn)物/ 75
4．2．3 陽(yáng)極過(guò)電壓/ 77
4．2．4 陽(yáng)極過(guò)電壓的機(jī)理/ 78
4．2．5 鋁電解工藝操作對(duì)陽(yáng)極過(guò)電壓的影響/ 79
參考文獻(xiàn)/ 79
第5章槽電壓/ 81
5．1槽電壓的組成和性質(zhì)/ 81
5．2電解質(zhì)中Al2 O3 的理論分解電壓/ 81
5．3陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)電壓、陽(yáng)極濃度擴(kuò)散過(guò)電壓和陰極過(guò)電壓/ 82
5．4電解質(zhì)的電壓降/ 82
5．4．1 陽(yáng)極側(cè)部的扇形形狀及扇形電流分布/ 82
5．4．2 工業(yè)電解槽電解質(zhì)電阻RB 的計(jì)算/ 82
5．5陰極電壓降/ 84
5．5．1 由陰極炭塊本身的電阻引起的電壓降/ 84
5．5．2 陰極鋼棒的電壓降/ 85
5．5．3 陰極炭塊與陰極鋼棒之間的接觸電壓降/ 85
5．6陽(yáng)極電壓降/ 86
5．7電解槽熱平衡體系之外的母線(xiàn)電壓降/ 86
5．8槽電壓計(jì)算舉例/ 86
5．9鋁電解槽槽電壓、陽(yáng)極過(guò)電壓、陰極過(guò)電壓與氧化鋁濃度的關(guān)系/ 89
5．10過(guò)電壓的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定/ 91
5．10．1 利用參比電極測(cè)量和記錄鋁電解槽的陽(yáng)極過(guò)電壓和陰極過(guò)電壓/ 91
5．10．2 利用反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量與計(jì)算電解槽的陽(yáng)極過(guò)電壓/ 94
5．11工業(yè)電解槽過(guò)電壓的測(cè)定/ 95
5．12實(shí)驗(yàn)室利用全波脈沖直流電壓電解進(jìn)行電解槽反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定/ 97
參考文獻(xiàn)/ 97
第6章陽(yáng)極效應(yīng)/ 98
6．1陽(yáng)極效應(yīng)的特征和現(xiàn)象/ 98
6．2陽(yáng)極效應(yīng)對(duì)電解槽的影響/ 99
6．2．1 陽(yáng)極效應(yīng)的正面影響/ 99
6．2．2 陽(yáng)極效應(yīng)的負(fù)面影響/ 99
6．3陽(yáng)極效應(yīng)的機(jī)理/ 100
6．4臨界電流密度/ 102
6．5各種因素對(duì)臨界電流密度的影響/ 104
6．5．1 臨界電流密度與氧化鋁濃度的關(guān)系/ 104
6．5．2 溫度對(duì)臨界電流密度的影響/ 105
6．5．3 電極材料對(duì)臨界電流密度的影響/ 105
6．5．4 分子比大小和添加劑對(duì)臨界電流密度的影響/ 105
6．6工業(yè)鋁電解槽的效應(yīng)電壓/ 106
6．7工業(yè)鋁電解槽陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生的規(guī)律、預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)/ 106
6．8陽(yáng)極效應(yīng)的熄滅/ 111
6．9陽(yáng)極效應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響/ 111
參考文獻(xiàn)/ 113
第7章冰晶石-氧化鋁熔鹽電解電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)/ 115
7．1冰晶石氧化鋁熔鹽電解的能量消耗/ 115
7．2氧化鋁的可逆分解電壓E rev / 116
7．3氧化鋁的活度/ 117
7．4鋁電解實(shí)際能量需求/ 117
7．5鋁電解的當(dāng)量電壓E ΔH 0 / 119
7．6鋁電解槽電壓及其電能分配/ 120
7．7鋁電解槽的熱損失和能量平衡/ 120
7．8鋁電解槽的能量利用率/ 121
參考文獻(xiàn)/ 122
第8章鋁電解的電流效率/ 123
8．1熔鹽電解中的法拉第定律/ 123
8．2鋁的電化學(xué)當(dāng)量/ 123
8．3鋁電解槽電流效率的定義/ 124
8．4鋁電解槽電流效率降低的原因/ 125
8．4．1 電解槽漏電或局部極間短路造成電流損失/ 125
8．4．2 鋁的不完全放電引起電流空耗/ 125
8．4．3 其他離子放電所引起的電流效率損失/ 125
8．4．4 電子導(dǎo)電/ 127
8．4．5 陰極上生成金屬鈉/ 127
8．4．6 陰極鋁的溶解損失/ 128
8．4．7 關(guān)于陰極鋁的電化學(xué)溶解問(wèn)題/ 129
8．4．8 陰極鋁溶解損失的本質(zhì)/ 129
8．4．9 鋁在電解質(zhì)中的溶解度與鋁損失/ 131
8．4．10 鋁溶解度的測(cè)定方法/ 131
8．5鋁溶解損失的機(jī)理/ 133
8．6鋁二次反應(yīng)的機(jī)理/ 135
8．7電流效率的數(shù)學(xué)模型/ 137
8．8工藝參數(shù)和操作對(duì)電流效率的影響/ 138
8．8．1 溫度對(duì)電流效率的影響/ 138
8．8．2 電解質(zhì)分子比對(duì)電流效率的影響/ 139
8．8．3 氧化鋁濃度對(duì)電流效率的影響/ 140
8．8．4 各種添加劑對(duì)電流效率的影響/ 141
8．8．5 極距對(duì)電流效率的影響/ 143
8．8．6 電流密度對(duì)電流效率的影響/ 144
8．8．7 非陽(yáng)極投影面積之外的陰極鋁液面積大小對(duì)電流效率的影響/ 145
8．8．8 陽(yáng)極電流分布對(duì)電流效率的影響/ 146
8．8．9 陽(yáng)極換塊對(duì)電流效率的影響/ 147
8．8．10 槽膛形狀與電流效率/ 148
8．8．11 鋁水平對(duì)電流效率的影響/ 149
8．8．12 電解質(zhì)過(guò)熱度對(duì)電流效率的影響/ 149
8．8．13 電解質(zhì)黏度與電流效率/ 150
8．8．14 界面張力與電流效率/ 150
8．8．15 電解槽的穩(wěn)定性與電流效率/ 151
8．9工業(yè)鋁電解槽上陰極鋁的溶解損失/ 152
8．10鋁電解槽的極限電流效率/ 153
8．11工業(yè)鋁電解槽電流效率的測(cè)量與計(jì)算/ 153
8．11．1 工業(yè)電解槽電流效率的測(cè)定/ 153
8．11．2 實(shí)驗(yàn)室電解槽電流效率的測(cè)定/ 159
8．11．3 工業(yè)電解槽瞬時(shí)電流效率的測(cè)定/ 161
8．11．4 CO2 氣體分析法測(cè)定電流效率的局限性/ 161
參考文獻(xiàn)/ 162
第9章預(yù)焙陽(yáng)極/ 163
9．1預(yù)焙陽(yáng)極的制造流程/ 163
9．2預(yù)焙陽(yáng)極制造所用原料/ 165
9．2．1 石油焦/ 165
9．2．2 煤瀝青/ 170
9．2．3 陽(yáng)極殘極/ 174
9．3成型/ 175
9．3．1 配料/ 175
9．3．2 瀝青需求量/ 176
9．3．3 Blaine數(shù)配料應(yīng)用實(shí)例/ 177
9．3．4 干料的預(yù)熱、糊料的混捏和冷卻/ 178
9．3．5 陽(yáng)極成型/ 179
9．3．6 成型陽(yáng)極的冷卻/ 180
9．3．7 陽(yáng)極焙燒/ 181
9．3．8 焙燒對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量的影響/ 183
9．3．9 環(huán)式焙燒爐焙燒技術(shù)的改進(jìn)/ 185
9．4預(yù)焙陽(yáng)極在電解槽上的行為/ 190
9．4．1 熱震(熱沖擊)/ 190
9．4．2 陽(yáng)極消耗/ 192
9．4．3 鋁電解生產(chǎn)對(duì)陽(yáng)極的質(zhì)量要求/ 197
參考文獻(xiàn)/ 198
第10章鋁電解槽的陰極/ 199
10．1電解槽的陰極結(jié)構(gòu)/ 199
10．2制造電解槽炭陰極內(nèi)襯的材料/ 199
10．2．1 無(wú)煙煤/ 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氮化硅結(jié)合的碳化硅絕緣內(nèi)襯/ 202
10．4陰極炭塊/ 202
10．4．1 陰極炭塊的分類(lèi)及使用性能/ 202
10．4．2 幾種陰極炭塊的性能比較/ 204
10．4．3 具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景的兩種新型陰極底塊/ 204
10．5搗固糊/ 205
10．5．1 搗固糊的分類(lèi)及質(zhì)量指標(biāo)/ 205
10．5．2 搗固糊在焙燒過(guò)程中的膨脹與收縮/ 207
10．5．3 搗固糊收縮率的測(cè)定/ 207
10．5．4 降低收縮率的方法/ 208
10．6糊的搗固性能/ 208
10．6．1 糊的搗固性能及其試驗(yàn)/ 208
10．6．2 施工中搗固糊密度的測(cè)定/ 209
10．7電解過(guò)程中鈉和電解質(zhì)熔體在陰極炭塊中的滲透/ 210
10．7．1 試驗(yàn)研究方法/ 210
10．7．2 鈉在電解質(zhì)熔體中的滲透速度/ 212
10．7．3 由化學(xué)反應(yīng)所引起的鈉的滲透/ 213
10．7．4 由電化學(xué)反應(yīng)所引起的鈉的滲透/ 213
10．7．5 鈉嵌入化合物在陰極中的存在/ 214
10．7．6 鈉的滲透機(jī)理/ 215
10．7．7 電解質(zhì)熔體在陰極炭塊中的滲透/ 216
10．8碳化鋁在陰極炭塊中的生成機(jī)理/ 218
10．9鋁電解過(guò)程中陰極上出現(xiàn)的Rapoport 效應(yīng)/ 220
10．10鋁電解生產(chǎn)對(duì)陰極炭塊的質(zhì)量要求/ 222
10．10．1 底塊和側(cè)塊的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)/ 222
10．10．2 用戶(hù)(電解工廠)對(duì)電解槽底塊和側(cè)塊的檢測(cè)/ 222
10．10．3 底塊和側(cè)塊的非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)/ 222
10．10．4 搗固糊質(zhì)量/ 223
10．11提高鋁電解槽的陰極壽命/ 223
10．11．1 合理的電解槽設(shè)計(jì)/ 223
10．11．2 合理的電解溫度/ 228
參考文獻(xiàn)/ 229
第11章電解槽的焙燒、啟動(dòng)與技術(shù)管理/ 230
11．1焙燒的目的/ 230
11．2焙燒方法的選擇/ 230
11．2．1 鋁液焙燒/ 230
11．2．2 炭粒焙燒/ 231
11．2．3 鋁錠、鋁塊和鋁屑焙燒/ 233
11．2．4 火焰焙燒/ 233
11．2．5 焙燒方法的選擇/ 234
11．3鋁電解槽焙燒質(zhì)量的評(píng)價(jià)/ 235
11．3．1 升溫速度/ 235
11．3．2 最終焙燒溫度/ 235
11．3．3 陰極底塊中的溫度梯度/ 235
11．3．4 焙燒過(guò)程中陰極表面的溫度分布/ 236
11．3．5 陽(yáng)極電流分布/ 236
11．3．6 陰極電流分布/ 236
11．4鋁電解槽的炭粒焙燒/ 236
11．4．1 炭粒粒度的選擇/ 236
11．4．2 炭粒床厚度和炭粒種類(lèi)的選擇/ 236
11．4．3 升溫速度的控制/ 237
11．4．4 焙燒過(guò)程中電流分布的調(diào)節(jié)/ 238
11．5電解槽的干法啟動(dòng)/ 239
11．6電解槽的常規(guī)啟動(dòng)/ 239
11．7過(guò)渡期電解槽的工藝特點(diǎn)與操作要點(diǎn)/ 241
11．8鋁電解轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)以后的工藝操作與技術(shù)管理/ 243
11．8．1 溫度/ 243
11．8．2 電解質(zhì)的組成/ 245
11．8．3 鋁水平/ 248
11．8．4 法國(guó)AP電解槽設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝技術(shù)參數(shù)和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)/ 249
參考文獻(xiàn)/ 251
第12章鋁電解槽電流的強(qiáng)化/ 252
12．1電流強(qiáng)化的可能性/ 252
12．2我國(guó)自焙槽強(qiáng)化電流的歷史回顧/ 253
12．3鋁電解槽電流強(qiáng)化的幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題/ 254
12．3．1 電流強(qiáng)化后的電流效率問(wèn)題/ 255
12．3．2 陽(yáng)極和陰極電壓降問(wèn)題/ 255
12．3．3 電解質(zhì)電壓降問(wèn)題/ 255
12．3．4 電流強(qiáng)化后的熱平衡問(wèn)題/ 256
12．3．5 進(jìn)一步提高陽(yáng)極質(zhì)量的問(wèn)題/ 257
參考文獻(xiàn)/ 258
第13章氧化鋁及其在電解槽中的行為/ 259
13．1氧化鋁的生產(chǎn)——粉狀氧化鋁和沙狀氧化鋁/ 259
13．2鋁電解對(duì)氧化鋁性質(zhì)的要求/ 259
13．3氧化鋁的性質(zhì)/ 260
13．4電解槽上部結(jié)殼的性質(zhì)/ 263
13．5泥狀沉降物的性質(zhì)/ 264
13．6氧化鋁與部分添加劑在冰晶石熔體中溶解的熱力學(xué)及離子結(jié)構(gòu)/ 264
13．6．1 氧化鋁的溶解熱/ 264
13．6．2 CaF2 添加劑對(duì)α-Al2O3 溶解熱的影響/ 265
13．6．3 LiF添加劑對(duì)α-Al2O3 溶解熱的影響/ 266
13．6．4 添加AlF3 對(duì)α-Al2O3 溶解熱焓的影響/ 266
13．6．5 有鋁存在時(shí)α-Al2O3 的溶解熱焓/ 266
13．6．6 γ-Al2O3 轉(zhuǎn)變成α-Al2O3 的相變熱/ 266
13．7氧化鋁在冰晶石熔體中的溶解度/ 267
13．8氧化鋁的溶解及其機(jī)理——控速步驟/ 268
參考文獻(xiàn)/ 272
第14章鋁電解生產(chǎn)過(guò)程的控制/ 273
14．1鋁電解過(guò)程的診斷與控制/ 273
14．2鋁電解正常生產(chǎn)過(guò)程的控制/ 274
14．2．1 槽電壓的控制/ 274
14．2．2 槽電壓不穩(wěn)定(擺動(dòng))情況的處理/ 275
14．2．3 氧化鋁濃度控制/ 275
14．2．4 氧化鋁下料過(guò)程控制對(duì)極距的影響/ 277
14．3熄滅陽(yáng)極效應(yīng)/ 278
14．4添加氟化鋁/ 279
14．5槽電壓噪聲的控制/ 280
14．6電解槽初晶溫度和過(guò)熱度的控制/ 281
參考文獻(xiàn)/ 282
第15章鋁電解槽的溫度場(chǎng)/ 283
15．1傳熱問(wèn)題概述/ 283
15．1．1 傳熱的3種形式/ 283
15．1．2 傳熱問(wèn)題的邊界條件及求解方法/ 284
15．2鋁電解槽傳熱過(guò)程的物理模型/ 284
15．3鋁電解槽傳熱過(guò)程二維穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型/ 285
15．3．1 電解槽數(shù)學(xué)模型求解區(qū)域的單元?jiǎng)澐? 285
15．3．2 熱交換過(guò)程的控制方程及其離散/ 286
15．3．3 鋁電解槽數(shù)學(xué)模型的邊界條件/ 291
15．4計(jì)算實(shí)例/ 291
15．4．1 計(jì)算所需數(shù)據(jù)的選取/ 291
15．4．2 計(jì)算結(jié)果/ 293
15．5鋁電解槽內(nèi)結(jié)殼與介質(zhì)換熱系數(shù)的計(jì)算/ 294
15．5．1 鋁電解槽電解質(zhì)熔體和鋁液與槽幫結(jié)殼之間傳熱的基本原理/ 294
15．5．2 爐幫與電解質(zhì)熔體和鋁液熔體之間的換熱系數(shù)/ 296
15．5．3 熱流管法計(jì)算槽幫與電解質(zhì)熔體之間的換熱系數(shù)/ 297
15．5．4 計(jì)算實(shí)例/ 299
15．6鋁電解過(guò)程中槽膛形狀的變化/ 301
15．6．1 鋁電解過(guò)程中鋁液水平的變化對(duì)槽膛形狀的影響/ 301
15．6．2 選用不同的內(nèi)襯炭材料對(duì)槽膛形狀的影響/ 304
15．7鋁電解槽電壓、電流變化對(duì)電解槽熱平衡的影響/ 307
15．7．1 計(jì)算原理和計(jì)算方法/ 308
15．7．2 計(jì)算實(shí)例/ 310
參考文獻(xiàn)/ 312
第16章鋁電解槽的電場(chǎng)和磁場(chǎng)/ 314
16．1工業(yè)鋁電解槽中的電場(chǎng)/ 314
16．1．1 陽(yáng)極電流分布/ 314
16．1．2 電解質(zhì)熔體中的電流分布/ 315
16．1．3 陰極鋁液中的電流分布/ 315
16．2工業(yè)鋁電解槽內(nèi)的磁場(chǎng)/ 316
16．3鋁電解槽母線(xiàn)的設(shè)計(jì)/ 319
16．4鋁電解槽磁場(chǎng)的測(cè)量/ 321
16．4．1 鋁電解槽磁場(chǎng)的熱態(tài)測(cè)量/ 321
16．4．2 鋁電解槽磁場(chǎng)的冷態(tài)測(cè)量/ 322
16．4．3 測(cè)量結(jié)果的誤差分析/ 324
參考文獻(xiàn)/ 325
第17章電解槽陰極鋁液的流動(dòng)/ 327
17．1國(guó)內(nèi)外有關(guān)鋁電解槽流場(chǎng)研究的現(xiàn)狀/ 327
17．2流體力學(xué)的研究方法/ 330
17．3湍流問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算方法/ 331
17．3．1 直接模擬法/ 331
17．3．2 大渦模擬法/ 331
17．3．3 雷諾時(shí)均方程法/ 331
17．4鋁電解槽流場(chǎng)控制方程的建立及離散/ 334
17．4．1 連續(xù)性方程/ 334
17．4．2 運(yùn)動(dòng)方程/ 335
17．4．3 能量方程/ 335
17．4．4 鋁電解槽流場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述/ 336
17．4．5 求解區(qū)域的離散化/ 338
17．4．6 離散方程的建立/ 339
17．4．7 離散方程的求解方法/ 341
17．4．8 鋁電解槽流場(chǎng)的計(jì)算/ 343
17．4．9 鋁電解槽陰極鋁液的流動(dòng)形式/ 343
17．5鋁液流速的測(cè)定/ 344
17．5．1 鐵棒溶解法測(cè)定鋁液流速/ 344
17．5．2 用Alcoa便攜式葉片流量計(jì)側(cè)鋁液流速/ 345
參考文獻(xiàn)/ 346
第18章電解槽陰極鋁液面的波動(dòng)/ 348
18．1電解槽陰極鋁液面波動(dòng)的機(jī)理/ 348
18．2陰極鋁液面波動(dòng)的數(shù)值模擬/ 350
18．2．1 線(xiàn)性模型/ 350
18．2．2 非線(xiàn)性模型/ 350
18．3鋁液面波動(dòng)形式/ 351
18．4陰極鋁液面波動(dòng)的測(cè)定/ 353
18．4．1 陰極鋁液面波動(dòng)測(cè)定技術(shù)原理/ 353
18．4．2 陰極鋁液面波動(dòng)測(cè)定技術(shù)的軟硬件設(shè)計(jì)/ 354
18．4．3 陰極鋁液面波動(dòng)的測(cè)定/ 359
18．4．4 陰極鋁液面波動(dòng)的測(cè)定實(shí)例/ 359
參考文獻(xiàn)/ 367
第19章鋁電解生產(chǎn)中的氟化鹽消耗與煙氣治理/ 368
19．1鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中的氟化鹽消耗/ 368
19．1．1 鋁電解質(zhì)蒸發(fā)/ 368
19．1．2 電解質(zhì)的水解所引起的電解質(zhì)消耗/ 369
19．1．3 原料中的雜質(zhì)與電解質(zhì)的反應(yīng)引起電解質(zhì)的消耗/ 371
19．1．4 電解過(guò)程中陰極內(nèi)襯吸收電解質(zhì)/ 371
19．1．5 電解槽開(kāi)動(dòng)時(shí)的氟化鹽消耗/ 372
19．1．6 陽(yáng)極效應(yīng)期間所引起的電解質(zhì)消耗/ 372
19．1．7 氟的平衡/ 373
19．2電解槽煙氣的干法凈化/ 374
19．2．1 電解槽煙氣的組成/ 374
19．2．2 電解槽氟排放量的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)/ 374
19．2．3 干法凈化的理論基礎(chǔ)/ 375
19．2．4 干法凈化的工藝過(guò)程及設(shè)備原理/ 377
19．3SO2 的凈化技術(shù)/ 378
19．3．1 海水脫硫技術(shù)/ 378
19．3．2 堿液吸收法脫硫技術(shù)/ 379
19．3．3 煙氣的干法除硫技術(shù)/ 379
19．3．4 煙氣的半干半濕法除硫(SO2)技術(shù)/ 380
19．3．5 鋁電解槽煙氣脫硫/ 380
19．3．6 鋁電解槽煙氣脫硫的副產(chǎn)物/ 381
參考文獻(xiàn)/ 381
第20章鋁廠固體廢料的物相組成、分離與回收/ 382
20．1陽(yáng)極炭渣的回收處理和利用/ 382
20．1．1 陽(yáng)極炭渣的組成/ 382
20．1．2 陽(yáng)極炭渣中炭的產(chǎn)生與生成機(jī)理/ 383
20．1．3 陽(yáng)極炭渣的處理與回收利用/ 385
20．1．4 真空蒸餾法分離陽(yáng)極炭渣/ 385
20．2鋁灰渣資源的回收和利用/ 388
20．3電解槽大修固體廢料的處理和回收/ 395
20．3．1 廢陰極炭塊及其物相組成/ 396
20．3．2 耐火材料固體廢料及其物相組成/ 400
20．3．3 爐底內(nèi)襯耐火材料中的反應(yīng)/ 402
20．3．4 電解槽廢陰極內(nèi)襯的回收處理技術(shù)/ 411
參考文獻(xiàn)/ 417
第21章鋁電解深度節(jié)能——理論與技術(shù)/ 419
21．1鋁電解深度節(jié)能的技術(shù)原理/ 419
21．2槽電壓的選擇/ 420
21．3電解質(zhì)組成與成分的選擇/ 422
21．4鋁電解槽陰極節(jié)電的技術(shù)原理與方法/ 423
21．4．1 鋁電解槽炭陰極電阻電壓降的降低/ 424
21．4．2 陰極鋼棒電阻電壓降的降低/ 425
21．4．3 陰極鋼/炭電壓降的降低/ 426
21．5陽(yáng)極電壓降的降低/ 427
21．6降低鋁液波動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋁電解槽有效極距的降低和電流效率的提高/ 430
21．6．1 采用非對(duì)稱(chēng)的母線(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少相鄰廠房系列電流磁場(chǎng)的影響/ 431
21．6．2 用空載母線(xiàn)的磁場(chǎng)抵消相鄰廠房系列電流的磁場(chǎng)/ 431
21．6．3 改電解系列的平行廠房設(shè)計(jì)為矩形電解廠房設(shè)計(jì)/ 433
21．6．4 采用異型陰極結(jié)構(gòu)電解槽減少陰極鋁液面波動(dòng)/ 435
21．6．5 采用坡面陰極減小陰極鋁液內(nèi)的水平電流/ 436
21．7槽電壓和極距的選擇/ 438
21．8提高陽(yáng)極的密度和電導(dǎo)率/ 440
21．9選用較為先進(jìn)的真空閃蒸瀝青黏結(jié)劑/ 441
21．10提高電流效率/ 442
21．11減少熱損失/ 443
21．12減少電解槽側(cè)部熱損失/ 444
21．13減少槽底散熱/ 445
21．14減少槽底散熱/ 445
21．15惰性陽(yáng)極鋁電解槽/ 447
21．16多室鋁電解槽工業(yè)化的技術(shù)障礙/ 450
參考文獻(xiàn)/ 452