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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θ26

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.2.2AlF395

Ⅱ.2.3Al2 O395

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