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1绪论 1

1.1铝的发现和提取 1

1.1.1铝的发现 1

1.1.2铝电解简史 1

1.2铝的性质和用途 2

1.2.1铝的性质 2

1.2.2铝的应用 2

1.3现代铝电解的发展 3

1.4铝电解过程描述 4

1.5铝电解用原料与辅助原料 5

1.5.1氧化铝 5

1.5.2辅助原料 8

1.5.3炭阳极 10

参考文献 12

附录Ⅰ铝的各种性质 13

第一篇 铝电解理论基础 17

2铝电解质及其物理化学性质 17

2.1概述 17

2.1.1引言 17

2.1.2铝电解质的性质要求 17

2.1.3铝电解质的种类 18

2.2铝电解质的相平衡图 18

2.2.1NaF-AlF3二元系相图 18

2.2.2摩尔比CR（或质量比BR）与过剩AlF3的换算公式 19

2.2.3Na3 AlF6-Al2 O3系熔度图 21

2.2.4Na3 AlF6的其他二元系和三元系相平衡图 22

2.3工业铝电解质的物理化学性质 23

2.3.1熔度（初晶温度） 23

2.3.2电导率 24

2.3.3密度 25

2.3.4黏度 26

2.3.5接触角θ 26

2.3.6Na3 AlF6-Al2 O3熔体物理化学性质的综合分析 28

2.4低温电解质 29

2.5铝电解质成分的改进 30

2.5.1国外概况 30

2.5.2国内概况 31

参考文献 31

3氧化铝在电解质中的溶解及其行为 32

3.1概述 32

3.2氧化铝的物理性质 32

3.3氧化铝溶解的实验室研究 32

3.3.1细分散氧化铝的溶解 32

3.3.2部分聚集状氧化铝的溶解 34

3.4工业电解槽上氧化铝溶解研究 35

3.5结壳、炉帮及沉淀 36

3.5.1概述 36

3.5.2结壳的生成 36

3.5.3结壳的性质 37

3.5.4Al2O3及壳块的沉降与溶解 37

3.5.5炉帮与伸腿的形成 38

参考文献 39

4冰晶石-氧化铝（Na3 AlF6-Al2 O3）系熔盐结构 40

4.1概述 40

4.2NaF-AlF3系熔体结构 40

4.2.1基于Na3 AlF6热解离提出的熔体结构模型 40

4.2.2核磁共振谱（NMR）研究提出的结构模型 41

4.3Na3 AlF6-Al2O3系熔体结构 41

4.3.1热力学模型的结果 41

4.3.2直接定氧法的结果 41

4.3.3分子动力学模拟的结果 42

4.3.4核磁共振谱（NMR）测定结果 42

4.4离子实体的迁移 44

4.5电荷迁移主体——Na+ 44

参考文献 45

5铝电解的电极过程 46

5.1阴极过程 46

5.1.1铝在阴极优先析出 46

5.1.2非正常条件下钠的析出 47

5.1.3阴极过电压 48

5.1.4钠析出后的行为 49

5.1.5阴极的其他副过程 50

5.2阳极过程 51

5.2.1概述 51

5.2.2阳极的原生产物 51

5.2.3阳极过电压 52

5.3阳极气体 54

参考文献 54

6阳极效应 56

6.1概述 56

6.2临界电流密度 57

6.2.1临界电流密度的概念 57

6.2.2临界电流密度和氧化铝含量的关系 58

6.2.3影响临界电流密度的其他因素 58

6.2.4临界电流密度与接触角的关系 59

6.3阳极效应时的气体分析 59

6.4阳极效应机理 60

6.5工业电解槽上的阳极效应 60

6.5.1特点 60

6.5.2起因 61

6.5.3熄灭 61

6.5.4预报 61

参考文献 62

7铝电解中炭阳极上的电催化作用 63

7.1概述 63

7.1.1电催化基本概念及电催化活性的表征 63

7.1.2铝电解惰性阳极电催化研究 63

7.1.3铝电解掺杂炭阳极的电催化研究和应用 64

7.2掺杂炭阳极的电催化功能 65

7.2.1阳极电催化活性的判据 65

7.2.2掺杂炭阳极的制备 65

7.2.3试验测定 66

7.2.4若干重要结果 66

7.3掺杂炭阳极在铝电解中的其他行为 70

参考文献 71

8铝在电解质中的溶解及二次反应损失 72

8.1概述 72

8.2铝在冰晶石-氧化铝熔盐中的溶解 72

8.2.1溶解铝后电解质的特性 72

8.2.2溶解金属引起的电子导电性 73

8.3铝在冰晶石熔体中的溶解度 73

8.4早期研究工作的若干资料 74

8.5CO2在冰晶石-氧化铝熔体中的溶解度 76

8.6工业电解槽上铝的溶解与损失 76

参考文献 78

9铝电解的电流效率 79

9.1概述 79

9.1.1电流效率的定义 79

9.1.2关于电流损失i损 79

9.2工业预焙槽上的电流效率问题 81

9.2.1提高电流效率的历史回顾 81

9.2.2影响工业槽电流效率的因素 81

9.3电流效率的测量 83

9.4结语 84

参考文献 84

10铝电解的理论最低能耗与节能 86

10.1若干基本概念 86

10.1.1量度和基准 86

10.1.2理论基准、实际基准、最小基准和现行生产的基准 86

10.1.3隐性能耗、过程能耗、原料能耗和二级能耗 87

10.1.4产品生命周期分析 87

10.1.5能源价值链分析 88

10.1.6运输能耗 88

10.2电解用原材料的理论最低能耗 88

10.2.1生产氧化铝的理论最低能耗 88

10.2.2生产炭阳极的理论最低能耗 89

10.3铝电解的理论最低能耗 89

10.3.1理论最低能耗的计算 89

10.3.2采用炭阳极时铝电解的理论最低能耗 90

10.4铝电解节能的方向 91

10.4.1目前工艺状况下改进的潜力 91

10.4.2电解槽改进革新 92

参考文献 93

附录Ⅱ固体盐及熔盐的结构 94

Ⅱ.1固态盐结构基本概念 94

Ⅱ.2冰晶石与氧化铝的结构 95

Ⅱ.2.1冰晶石 95

Ⅱ.2.2AlF3 95

Ⅱ.2.3Al2 O3 95

Ⅱ.3熔盐结构 97

Ⅱ.3.1液态结构和固态结构相近似 97

Ⅱ.3.2熔盐结构理论与模型概述 98

Ⅱ.4离子成对势能 98

参考文献 98

附录Ⅲ理论能耗数据和计算 99

附录Ⅳ铝热容和熔解热数据 102

第二篇 铝电解生产工程技术 105

11现代预焙铝电解槽的基本结构 105

11.1阴极结构 105

11.1.1槽壳结构 106

11.1.2内衬结构 107

11.1.3筑炉的基本规范 108

11.2上部结构 118

11.2.1承重桁架 118

11.2.2阳极提升装置 119

11.2.3打壳下料装置 120

11.2.4阳极母线和阳极组 121

11.3母线结构 125

11.4电解槽电气绝缘 126

参考文献 127

12铝电解槽的焙烧启动及启动后的管理 128

12.1焙烧 128

12.1.1铝液焙烧法 128

12.1.2焦粒（石墨粉）焙烧法 129

12.1.3燃料焙烧法 130

12.1.4三种焙烧法的优缺点比较 130

12.2启动 132

12.2.1干法启动 132

12.2.2湿法启动 133

12.3启动初期管理 134

12.4启动后期管理 135

12.4.1电解质高度控制 135

12.4.2电解质组成控制 136

12.4.3铝液高度控制 136

12.4.4电压管理 136

12.4.5效应系数管理 137

12.4.6槽膛内型的建立 137

12.5大型预焙槽焦粒焙烧——湿法启动过程简介 138

12.5.1焙烧前的准备工作 138

12.5.2装炉操作 139

12.5.3安装分流器 141

12.5.4通电焙烧 142

12.5.5启动前的准备 143

12.5.6湿法效应启动 143

12.5.7湿法无效应启动 143

12.5.8灌铝液 143

12.5.9启动后期技术条件与操作管理（某厂200kA槽实例） 144

参考文献 144

13铝电解槽的主要操作 145

13.1阳极更换 145

13.1.1阳极更换的基本步骤 145

13.1.2阳极更换作业的质量控制环节 148

13.1.3安全注意事项 149

13.2出铝 149

13.2.1出铝的基本步骤 149

13.2.2出铝作业的质量控制点 152

13.2.3注意事项 152

13.3熄灭阳极效应 152

13.3.1熄灭阳极效应的方法 153

13.3.2熄灭阳极效应的基本操作步骤 153

13.3.3熄灭阳极效应作业的质量控制点 154

13.3.4注意事项 154

13.4抬母线 154

13.4.1抬母线周期的估算 154

13.4.2抬母线作业的基本步骤 155

13.4.3作业质量控制点 156

13.4.4注意事项 157

参考文献 157

14铝电解生产中的参数测量 158

14.1铝液高度、电解质高度测定 158

14.2电解质温度测定 159

14.3阳极电流分布测定 160

14.4阳极压降测定 161

14.5阳极上覆盖料高度的测定 162

14.6残极形状测定 163

14.7极距测定 163

14.8侧部炉帮形状测定 164

14.9炉底隆起测定 167

14.10炉底电压降测定 168

14.11阴极钢棒电流分布测定 169

14.12阴极钢棒、槽底钢板温度测定 170

14.13取电解质试样、原铝试样 170

14.14铝电解参数新型测量方法的发展概况 171

14.14.1槽温及电解质初晶温度测量 172

14.14.2氧化铝浓度测量 174

参考文献 175

15铝电解的生产管理 176

15.1现代预焙槽管理的思想与方法 176

15.1.1车间管理遵循标准化、同步化和均衡化的原则 176

15.1.2保持平稳 180

15.1.3技术条件比操作质量更重要 181

15.1.4依靠铝电解控制系统、尽量减少人工干预、确保人机协调 182

15.1.5重视设备管理 182

15.1.6重视全面质量管理（含过程改善） 183

15.1.7讲求生产计划管理的科学性，克服生产计划中的主观随意性 184

15.1.8运用基于数据分析的决策方法 184

15.1.9预防为主，处理为辅 184

15.1.10要注意先天期管理 185

15.1.11仿生分析思想 185

15.1.12减少变数（变量）思想 186

15.2电解槽工艺标准（槽基准）的制定与管理 186

15.2.1最佳工艺技术条件的制定 186

15.2.2槽基准的制定程序及原则 193

15.2.3槽基准包含的主要内容 194

15.2.4槽基准的执行与变更 194

15.2.5记录与报告 194

15.3电解质组成管理 194

15.3.1电解质组成的调整方式 195

15.3.2根据电解质组成分析值与目标值的偏差理论计算添加剂用量的方法 196

15.3.3电解质组成调整的简单决策方法（传统方法） 196

15.3.4电解质组成调整的综合决策方法 197

15.4电压管理 197

15.4.1不同电压（电阻）控制模式下的设定电压管理 197

15.4.2根据槽况调整设定电压的基本原则 199

15.4.3槽电压（槽电阻）异常或控制不良的检查与处理 200

15.5下料管理 200

15.5.1下料控制模式的管理 200

15.5.2基准下料间隔时间的管理 201

15.5.3下料异常或控制不良的检查与处理 202

15.6铝液高度和出铝量管理 202

15.6.1管理的基本原则 202

15.6.2铝液高度测量与出铝计划制定的管理 203

15.7电解质高度管理 205

15.8阳极更换进度管理 205

15.8.1阳极更换顺序的确定 205

15.8.2阳极更换进度表的制定 206

15.8.3非正常情况下的阳极更换管理 208

15.9阳极上覆盖料管理 208

15.9.1阳极覆盖料管理的基本原则 208

15.9.2阳极覆盖料管理的内容 208

15.10原铝质量（铝液纯度）管理 209

15.10.1降低杂质来源相关联的管理 209

15.10.2铝液试样分析 210

15.11效应管理 210

15.11.1效应管理的目标与思路 210

15.11.2下料自动控制模式的选择对效应管理的影响 211

15.11.3效应异常的分析与处理 212

15.12异常槽况（病槽）及事故的防治与管理 212

15.12.1异常槽况（病槽）及事故防治与管理的基本原则与重点 212

15.12.2槽电压（槽电阻）异常或控制不良的检查与处理 213

15.12.3物料平衡异常或控制不良的检查与处理 216

15.12.4热平衡异常的检查与处理 218

15.12.5阳极工作故障及其处理 221

15.12.6滚铝及其处理 222

15.12.7效应异常的分析与处理 222

15.12.8异常情况及事故的检查与处理 226

15.13系列通电、停电与停槽作业的管理 227

15.13.1系列通电与停电联络作业 227

15.13.2停槽作业 228

15.14设备与工具管理 229

15.14.1设备的管理 229

15.14.2工具的管理 230

参考文献 230

16铝电解槽的破损与维护 231

16.1铝电解槽破损的特征、检测与维护 231

16.1.1电解槽阴极破损的特征 231

16.1.2电解槽破损的检测 235

16.1.3破损槽的维护 236

16.2铝电解槽破损的机理 237

16.2.1炭素内衬在组装与焙烧过程中产生裂纹 237

16.2.2电解槽启动初期内衬的裂纹发展与层离 241

16.2.3熔体持续渗透导致槽底拱凸与破损 248

16.2.4槽底内衬缺陷发展形成冲蚀坑导致化棒停槽 250

16.2.5空气氧化导致侧部破损 252

16.2.6化学腐蚀导致侧部破损 253

16.3延长铝电解槽寿命的途径 254

16.3.1多物理场的优化设计 255

16.3.2筑炉材料的合理选择与匹配 256

16.3.3内衬砌筑质量的保证与提高 257

16.3.4焙烧工艺的确定与完善 258

16.3.5启动方法的合理选择 259

16.3.6生产工艺的有效管理 259

参考文献 260

17铝电解的供电与整流 262

17.1铝电解对直流电能的要求 262

17.2整流机组的选择 262

17.2.1整流机组一次电压的确定 262

17.2.2整流机组台数选择及机组额定电流的确定 263

17.2.3整流机组直流额定电压的确定 263

17.2.4整流相数的选择 264

17.3整流所供电主结线 264

17.3.1总的要求 264

17.3.2主结线方案的选择 264

17.3.3大型整流所主结线选编举例 265

17.4变电整流系统的整体配置 265

17.4.1配置原则与要求 269

17.4.2调压变及整流变的配置 270

17.4.3整流柜及直流配电装置的配置 271

17.4.4整流柜及直流配电装置的安装和接地 272

17.4.5110～330kV开关站的配置 273

17.4.6中央控制室和电缆夹层的配置 273

17.4.7整流所通风冷却系统配置 274

17.4.8整流所办公室及生活室 274

17.4.9整流所电气设备防震措施 274

17.4.10配置方式举例 274

17.5变电整流的自动化系统 282

17.5.1自动化系统结构 282

17.5.2自动化系统的构成 282

17.5.3自动化系统配置要求 282

17.5.4软件配置要求 286

17.5.5组屏原则 287

17.5.6自动化系统方案举例 287

17.6变电整流系统的安全保障 289

17.6.1供电安全 289

17.6.2过电压保护 290

17.6.3工业卫生 290

17.6.4防火与消防 290

17.6.5安全标志 291

参考文献 291

18铝电解的粉状物料（氧化铝）输送系统 292

18.1粉状物料输送方式的分类 292

18.2粉状物料的几种主要输送方式及特点 293

18.2.1小车轨道式 293

18.2.2皮带输送机 293

18.2.3斗式提升机 293

18.2.4空气提升机 293

18.2.5稀相输送 294

18.2.6浓相输送 294

18.2.7超浓相输送 294

18.3浓相输送技术 295

18.3.1输送管中物料运动状态 295

18.3.2浓相输送原理 296

18.4超浓相输送技术 297

18.5现代大型电解铝厂氧化铝输送方式的选择 299

参考文献 300

19铝电解槽的动态平衡 301

19.1物料平衡 301

19.1.1物料平衡的基本概念 301

19.1.2根据物料平衡关系计算氧化铝消耗速率 301

19.1.3根据计算的消耗速率确定基准下料间隔时间（基准下料速率） 302

19.1.4按物料平衡计算值（基准下料速率）控制下料所存在的问题 302

19.1.5正常下料、欠量下料与过量下料 303

19.1.6下料量（或下料速率）变化对氧化铝浓度影响 303

19.2电压平衡 304

19.2.1电压平衡的相关概念与计算方法 304

19.2.2铝电解槽电压平衡测试实例 307

19.3能量平衡（热平衡） 310

19.3.1能量平衡的相关概念与基本计算方法 310

19.3.2生产过程中影响能量平衡（热平衡）的常见因素 311

19.3.3能量平衡测试实例 312

参考文献 317

20铝电解槽的物理场 318

20.1物理场的基本概念 318

20.2物理场技术的发展历史 318

20.3物理场计算机仿真的数学模型与方法 319

20.3.1电场计算模型 319

20.3.2磁场计算模型 321

20.3.3铝液流场计算模型 324

20.3.4热场计算模型 326

20.3.5热应力场计算模型 329

20.3.6物理场综合仿真方法 330

20.3.7物理场动态综合仿真方法 331

20.4电场 333

20.4.1电解槽的导电结构 333

20.4.2母线电流分布 333

20.4.3阳极电流分布 334

20.4.4熔体中的电流分布 334

20.4.5阴极结构中的电流分布 334

20.4.6电场分布的计算机仿真研究 334

20.5磁场 335

20.5.1磁场对电解过程的影响 335

20.5.2磁场设计的目标以及磁场补偿技术 335

20.5.3磁场的计算机仿真解析 336

20.6熔体流动场 338

20.6.1熔体的运动对电解过程的影响 338

20.6.2铝液的运动形式与速度 338

20.6.3铝液流场的计算机仿真解析与实测 338

20.7热场（温度场） 341

20.7.1热场的计算机仿真解析 341

20.7.2电解槽保温设计（热场设计）的基本原则 342

20.7.3热场分析计算的作用 342

20.8应力场 343

20.9物理场与电解槽运行特性的关系 344

参考文献 345

附录Ⅴ工厂常用工作记录表格 346

第三篇 铝电解计算机控制及铝厂信息化 357

21铝电解计算机控制系统的基本结构与功能 357

21.1系统结构与功能的发展概况 357

21.1.1单机群控系统（20世纪60～70年代） 357

21.1.2集中式控制系统（20世纪70～80年代） 357

21.1.3集散式（分布式）控制系统（20世纪80～90年代） 358

21.1.4先进的集散式控制系统——网络型控制系统（20世纪90年代至今） 359

21.2系统配置实例 360

21.2.1一种简单的两级集散式（分布式）控制系统的基本配置 360

21.2.2一种两级网络型控制系统的基本配置 361

21.3系统功能设计实例 361

21.3.1现代铝电解工艺对控制功能的基本要求 361

21.3.2现场控制级（槽控机）的主要功能 362

21.3.3过程监控级（上位机体系）的主要功能 363

21.4核心控制装置——槽控机简介 363

21.4.1可编程序控制器（PLC）型 363

21.4.2单CPU型 363

21.4.3多CPU网络型 364

参考文献 366

22槽电阻的常规解析（含异常状态分析） 368

22.1信号采样与槽电阻计算 368

22.2槽电阻的滤波与噪声解析（槽稳定性分析） 370

22.2.1槽电阻噪声的基本类型 370

22.2.2槽电阻滤波的基本原理 371

22.2.3槽噪声解析（槽稳定性分析） 372

22.3阳极效应的检出与处理 374

22.3.1阳极效应（AE）的检出 374

22.3.2AE的处理 374

22.4阳极效应预报 376

参考文献 377

23槽电阻控制（极距调节） 379

23.1正常电阻控制的基本原理与程序 379

23.2改善正常电阻控制效果的措施 382

23.2.1提高控制系统对槽电阻目标控制区域进行自修正的能力 382

23.2.2确定合理的槽电阻调节频度 384

23.2.3智能控制技术的采用 384

23.2.4加强人机配合 385

23.3出铝和换极过程中的槽电阻监控 385

23.3.1出铝过程中的槽电阻监控 385

23.3.2预焙槽阳极更换过程的电阻监控 386

参考文献 386

24氧化铝浓度控制（下料控制） 387

24.1传统的定时下料控制方法 387

24.1.1定时下料控制的典型模式 387

24.1.2效应等待失败后的NB间隔及效应等待时间调整 387

24.2基于槽电阻跟踪的氧化铝浓度控制方法 388

24.2.1氧化铝浓度与槽电阻的关系 388

24.2.2基于槽电阻变化区域跟踪的浓度控制法 389

24.2.3基于槽电阻变化速率（斜率）跟踪的浓度控制法 390

24.2.4基于氧化铝浓度（或特征参数）估计模型的浓度控制法 391

24.3氧化铝浓度控制效果的影响因素与改进措施 392

24.3.1影响氧化铝浓度控制效果的因素 392

24.3.2改进氧化铝浓度控制效果的措施 393

参考文献 397

25电解质摩尔比控制（AlF3添加控制） 398

25.1基于槽温、摩尔比实测值的查表控制法 398

25.1.1AlF3基准添加速率的数学模型 398

25.1.2AlF3基准添加速率的调整 399

25.2基于摩尔比、槽温等参数间的回归方程的控制法 400

25.2.1基于摩尔比与槽温（测定值）之间的回归方程的控制法 400

25.2.2基于槽温变化速率回归方程及冷、热行程分析的控制法 400

25.2.3基于摩尔比与槽温、平均槽电压及AlF3添加速率之间的回归方程的控制法 400

25.3基于初晶温度（过热度）实测值的控制法（九区控制法） 401

25.4基于槽况综合分析的控制法 402

25.5改进摩尔比控制效果的措施 403

参考文献 403

26铝电解控制系统的生产报表 405

26.1报表系统的结构设计 405

26.2生产报表的主要类型与内容 406

26.2.1解析记录报表 406

26.2.2单槽生产报表 408

26.2.3系列生产报表 408

26.2.4系列分析报表 410

26.3铝电解生产报表形态的发展方向 411

参考文献 412

27槽况综合分析 413

27.1槽况综合分析信息的获取 414

27.1.1数据获取方式 414

27.1.2数据存储 415

27.2基于统计分析与数据挖掘的槽况综合分析方法 416

27.2.1常用统计分析与数据挖掘方法 416

27.2.2基于统计方法的铝电解槽物料平衡状态分析 419

27.2.3基于统计方法的铝电解槽热平衡状态分析 423

27.2.4基于统计方法的槽电压及其稳定性分析 424

27.2.5基于统计方法的工艺与质量参数的一致性分析 425

27.3基于特征参数分析的槽况分析方法 425

27.4基于人工神经网络技术的槽况综合分析方法 426

27.4.1人工神经元模型 426

27.4.2前向多层神经网络、BP算法及其计算机实现 428

27.4.3人工神经网络的特点 433

27.4.4基于神经网络的槽况诊断与决策系统的设计 434

27.5基于专家系统技术的槽况综合分析方法 437

27.5.1专家系统知识库（规则库）的建立 437

27.5.2推理机的构造 438

27.5.3槽况分析与决策专家系统与现行控制系统的结合 439

27.6多种槽况分析方法的综合应用——一个集成型槽况综合分析系统的设计与实现 440

27.6.1系统功能设计 440

27.6.2系统运行环境 442

27.6.3基于.net平台的系统实现 442

参考文献 444

28铝厂信息化 445

28.1铝厂信息化建设的主要内容 445

28.2管理信息系统概述 446

28.2.1管理信息系统的特点 446

28.2.2管理信息系统的功能 447

28.2.3管理信息系统的结构 448

28.3管控一体化系统的开发与集成 449

28.3.1开发原则 449

28.3.2控制系统结构的网络化 450

28.3.3管控一体化系统中若干重要子系统的开发 451

28.3.4管控一体化系统的发展目标 453

参考文献 453

第四篇 铝冶炼辅助工程与新技术 457

29电解铝厂的烟气净化与环境保护 457

29.1铝电解与环境保护 457

29.1.1铝电解生产过程环境负荷沉重 457

29.1.2铝电解环境负荷特点 457

29.2电解铝生产的污染源 460

29.2.1污染源 460

29.2.2氟化物的危害 461

29.3环境保护标准 463

29.3.1我国有关污染物排放标准发展沿革 463

29.3.2部分环境保护法律法规 463

29.3.3污染物排放控制 465

29.3.4国外一些国家有关氟化物散发物量的限制值 466

29.4预焙阳极电解槽氟化物的生成和计算模型 468

29.4.1氟化物排放物的生成与组成 468

29.4.2氟化物排放的计算模型 468

29.5预焙阳极电解槽的氟平衡 472

29.5.1铝电解槽的氟支出 472

29.5.2铝电解槽的氟收入 473

29.5.3氟的平衡 474

29.6烟气净化 474

29.6.1铝电解槽烟尘的干法净化 474

29.6.2铝电解槽SO2的湿法净化 481

29.6.3阳极焙烧炉烟气的净化方法 482

29.6.4关于环境空气和电解车间空气质量的测定 482

29.7铝电解槽废旧阴极内衬的处理 483

29.7.1废旧阴极内衬 483

29.7.2电解槽废旧内衬的组成及毒性分析 483

29.7.3电解槽废旧内衬的综合利用 484

29.8温室气体——过氟化碳 486

29.8.1概述 486

29.8.2电解槽容量、槽型与PFC排放量的关系 486

29.8.3评价过氟化碳排放量的标准或方法 487

29.8.4治理或减少过氟化碳排放量的成就 488

参考文献 489

30铝用炭素材料及技术 490

30.1概述 490

30.1.1炭和石墨的基本性质 490

30.1.2炭素材料在铝电解工业中的作用 491

30.1.3铝用炭素生产的主要原料 492

30.2炭阳极 495

30.2.1预焙阳极 495

30.2.2炭阳极反应过程及消耗机理 502

30.2.3改善阳极性能的途径 506

30.2.4连续预焙阳极 507

30.3炭阴极 508

30.3.1概述 508

30.3.2阴极炭块的种类及阴极性能要求 508

30.3.3侧部炭块、阴极糊和炭胶泥 511

30.3.4炭阴极的制备工艺 512

30.3.5改善阴极性能的途径 514

参考文献 515

31原铝精炼 516

31.1概述 516

31.2铝的纯度对铝的性质的影响 516

31.2.1铝的纯度及精炼铝的分类 516

31.2.2铝的纯度对铝的化学性质的影响 517

31.2.3铝的纯度对铝的物理性质的影响 517

31.2.4铝的纯度对铝的加工性能的影响 520

31.2.5精铝及高纯铝的应用 520

31.3原铝中的杂质元素 521

31.3.1原铝中常见的杂质元素及其来源 521

31.3.2铝电解过程减少原铝杂质元素的方法 522

31.4原铝精炼工艺 523

31.4.1概述 523

31.4.2铝液的直接净化 523

31.4.3三层液电解法 525

31.4.4有机溶液电解法 530

31.4.5原铝的偏析法精炼 531

31.4.6原铝的区域熔炼法精炼 533

31.5高纯铝纯度的测定 534

31.5.1概述 534

31.5.2光谱分析法 534

31.5.3电阻测定法 534

31.6原铝精炼的国内外状况及前景 535

31.6.1世界原铝精炼现状及前景 535

31.6.2中国原铝精炼的现状及其前景 535

参考文献 536

32铝的循环与再生 537

32.1发展再生铝的意义 537

32.1.1再生铝生产的含义 537

32.1.2再生铝生产的历史与现状 537

32.1.3发展再生铝的意义 539

32.2再生铝（含铝废料）资源 541

32.2.1再生铝原料（含铝废料）的来源及数量 541

32.2.2再生铝原料（含铝废料）的分类及其特征 541

32.2.3再生铝原料的预处理 541

32.3再生铝原料（含铝废料）的利用途径 543

32.3.1利用再生铝原料（含铝废料）生产金属铝 543

32.3.2利用再生铝原料（含铝废料）生产铝合金 546

32.3.3利用再生铝原料（含铝废料）生产含铝化学品 548

32.4再生铝生产的熔炼设备 550

32.4.1常用熔炼设备的类型 550

32.4.2常用熔炼设备在再生铝熔炼中的应用 551

32.5再生铝的精炼 555

32.5.1再生铝生产中的铝精炼 555

32.5.2再生铝生产中的铝合金精炼 555

32.6再生铝的可持续发展 558

32.6.1全社会树立“3R”的理念 558

32.6.2废物治理与环境保护 558

32.6.3再循环和重熔方面的今后研究工作 559

参考文献 559

33铝冶炼新工艺进展 561

33.1现行Hall-Héroult铝电解工艺的弊病 561

33.1.1炭素阳极消耗及其带来的问题 561

33.1.2炭素阴极与铝液不润湿及其带来的问题 562

33.1.3炭素内衬材料带来的其他问题 562

33.1.4Hall-Héroult电解槽的水平式结构及其带来的问题 563

33.2惰性阳极的研究 563

33.2.1惰性阳极的优点 563

33.2.2惰性阳极的性能要求与研究概况 565

33.2.3金属氧化物陶瓷阳极的研究 566

33.2.4合金阳极的研究 569

33.2.5金属陶瓷阳极的研究 572

33.2.6低温铝电解——惰性阳极的必由之路 586

33.3惰性可润湿阴极的研究 589

33.3.1惰性可润湿阴极的优点 589

33.3.2惰性可润湿阴极的要求与研究概况 589

33.3.3TiB2陶瓷可润湿性阴极材料 590

33.3.4TiB2-C复合可润湿性阴极材料 591

33.3.5TiB2可润湿性阴极涂层材料 592

33.4基于惰性电极（阳极和阴极）的新型铝电解槽 593

33.4.1单独采用惰性阳极的电解槽 593

33.4.2单独采用可润湿性阴极的电解槽 593

33.4.3联合使用惰性阳极和可润湿性阴极的电解槽 595

33.4.4新型铝电解槽的未来发展 598

33.5其他铝冶炼新工艺 598

33.5.1氯化铝熔盐电解工艺 599

33.5.2碳热还原炼铝工艺 602

参考文献 605

附录Ⅵ自焙阳极 614

Ⅵ.1概念 614

Ⅵ.2自焙阳极（阳极糊）的规格与性能要求 615

Ⅵ.3阳极糊制备技术 616

Ⅵ.4自焙阳极铝电解槽的优缺点 616

彩图Ⅰ中南大学针对现代预焙铝电解槽的物理场仿真研究部分实例 617

彩图Ⅱ中南大学开发的现代预焙铝电解槽智能模糊控制系统 622

彩图Ⅲ中南大学研制的“深杯状功能梯度金属陶瓷惰性阳极” 623

彩图Ⅳ中南大学开发的“常温固化TiB2阴极涂层” 624