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1 铝电解生产概论1

1.1 铝工业发展简史1

1.1.1 化学法炼铝1

1.1.2 电解法炼铝1

1.2 铝的性质及用途2

1.2.1 铝的性质2

1.2.2 铝的用途3

1.3 铝电解生产工艺流程4

1.4 铝电解生产所用的原材料4

1.4.1 氧化铝5

1.4.2 冰晶石6

1.4.3 氟化铝6

1.4.4 氟化钠7

1.4.5 氟化钙7

1.4.6 氟化镁7

1.4.7 氟化锂8

1.4.8 阳极炭块8

1.4.9 直流电10

1.5 铝电解车间概况及主要设备11

1.5.1 铝电解车间概况11

1.5.2 电解槽排列和母线系统11

1.5.3 空压站12

1.5.4 干法净化系统及供料站12

1.5.5 通风与排烟12

1.5.6 电力系统12

1.5.7 车间运输12

1.5.8 电解厂房主要设备12

复习思考题13

2 电解铝生产基本理论知识14

2.1 铝电解质的组成及其性质14

2.1.1 铝电解质的组成14

2.1.2 铝电解质的性质15

2.2 添加剂对电解质性质的影响20

2.2.1 氟化铝20

2.2.2 氟化钙21

2.2.3 氟化镁21

2.2.4 氟化锂22

2.2.5 铝工业电解质的发展22

2.3 铝电解的两极反应23

2.3.1 阴极主反应23

2.3.2 阳极主反应23

2.3.3 阴阳两极的总反应23

2.4 铝电解的两极副反应23

2.4.1 阴极副反应24

2.4.2 阳极副反应25

2.5 电解质中氧化铝分解电压25

复习思考题26

3 铝电解槽的结构27

3.1 阴极结构27

3.1.1 槽壳27

3.1.2 阴极内衬28

3.2 上部结构29

3.2.1 承重桁架29

3.2.2 阳极提升装置29

3.2.3 自动打壳下料装置30

3.2.4 阳极母线和阳极组31

3.2.5 集气排烟装置32

3.3 母线结构32

3.4 电解槽电气绝缘32

3.4.1 电解槽电气绝缘配置32

3.4.2 电解系列“零点漂移”34

复习思考题36

4 铝电解槽焙烧及启动37

4.1 铝电解槽焙烧37

4.1.1 铝液焙烧法37

4.1.2 焦粒焙烧法38

4.1.3 石墨粉焙烧法42

4.1.4 燃料焙烧法42

4.1.5 四种焙烧法的优缺点比较43

4.2 铝电解槽启动45

4.2.1 干法启动45

4.2.2 湿法启动46

4.3 电解槽启动后期管理46

4.3.1 启动初期管理46

4.3.2 启动后期管理47

复习思考题50

5 电解铝正常生产工艺技术条件51

5.1 电流强度51

5.2 槽电压51

5.2.1 槽电压定义51

5.2.2 槽工作电压52

5.3 铝水平54

5.4 电解质水平54

5.5 电解温度55

5.6 电解质成分55

5.6.1 电解质分子比55

5.6.2 电解质中的氧化铝含量56

5.6.3 电解质中的添加剂56

5.7 极距57

5.8 阳极效应系数58

5.9 阴极压降59

5.10 阳极电流密度59

5.11 覆盖料59

5.11.1 阳极覆盖料管理的基本原则59

5.11.2 阳极覆盖料管理的内容60

5.12 现代铝电解生产管理思路60

5.12.1 管理遵循标准化、同步化的原则60

5.12.2 保持平稳的技术条件60

5.12.3 技术条件比操作质量更重要61

5.12.4 依靠铝电解控制系统确保人机协调控制61

5.12.5 重视设备管理62

5.12.6 运用基于数据分析的决策方法62

5.12.7 预防为主，处理为辅63

5.12.8 要注意先天期管理63

5.12.9 仿生分析思想63

5.12.10 减少变数（变量）思想63

复习思考题64

6 电解铝正常生产工艺操作65

6.1 下料间隔调整65

6.1.1 预焙阳极电解槽的定时加料65

6.1.2 氧化铝下料间隔（NB）的确定65

6.1.3 下料异常或控制不良的检查与处理67

6.2 阳极更换68

6.2.1 确定阳极更换周期68

6.2.2 确定阳极更换顺序69

6.2.3 更换阳极的操作步骤70

6.2.4 异常换极72

6.3 出铝72

6.3.1 出铝的基本步骤72

6.3.2 出铝异常情况的处理73

6.4 抬母线74

6.4.1 抬母线周期的估算74

6.4.2 抬母线作业的基本步骤74

6.4.3 抬母线异常情况处理76

6.5 熄灭阳极效应76

6.5.1 熄灭阳极效应的方法76

6.5.2 熄灭阳极效应的基本操作步骤76

6.5.3 熄灭阳极效应作业注意事项77

6.6 电解质成分调整77

6.6.1 电解质成分变化经过及原因77

6.6.2 电解质成分的分析78

6.6.3 电解质组成的调整80

6.7 停槽、开槽作业82

6.7.1 停电停槽作业82

6.7.2 停电开槽作业83

6.7.3 不停电停、开槽作业83

6.8 取电解质试样86

6.8.1 取样作业准备86

6.8.2 取样作业实施86

6.8.3 取样完毕后的处理87

6.9 电解槽日常维护87

6.9.1 维护的目的和意图87

6.9.2 交接班时的巡视87

6.9.3 正常工作巡视87

复习思考题88

7 电解技术参数的测量89

7.1 铝液高度、电解质高度测定89

7.1.1 测定位置选择89

7.1.2 打开测定孔89

7.1.3 打捞炭渣89

7.1.4 垂直悬挂测量法90

7.1.5 侧插测量法91

7.1.6 测定完毕后的处理92

7.1.7 注意事项92

7.2 电解质温度测量92

7.2.1 测量作业准备92

7.2.2 测量作业实施92

7.2.3 测量完毕后的处理93

7.2.4 注意事项93

7.3 阳极电流分布测量93

7.3.1 测量原理与测量工具93

7.3.2 测量作业准备94

7.3.3 测量作业实施94

7.3.4 测量完毕后的处理94

7.3.5 须终止测量的情况94

7.4 阳极压降测量94

7.4.1 测量作业准备94

7.4.2 测量作业实施95

7.4.3 测量完毕后的处理95

7.4.4 须暂停测量的情况95

7.5 极距测量95

7.5.1 测量作业准备96

7.5.2 测量作业实施96

7.5.3 测量完毕后的处理96

7.5.4 须终止测量的情况96

7.6 阴极压降测量96

7.6.1 测量作业准备96

7.6.2 测量作业实施96

7.6.3 测量完毕后的处理97

7.6.4 须暂停测量的情况97

7.7 侧部炉帮、伸腿测量作业97

7.7.1 测量作业准备97

7.7.2 测量作业实施98

7.7.3 测量完毕后的处理99

7.7.4 测量暂停的情况99

7.8 残极形状测定99

7.8.1 测定作业准备99

7.8.2 测定作业实施99

7.8.3 测定完毕后的处理100

7.9 炉底隆起测定100

7.9.1 测定作业准备100

7.9.2 测定作业实施100

7.9.3 需重新测定、暂时终止或延期测定的情形101

7.9.4 测定完毕后的处理101

7.10 阴极钢棒电流分布测量102

7.10.1 测量作业准备102

7.10.2 测量作业实施102

7.10.3 测量完毕后的处理102

7.10.4 测量须暂停的情况102

7.11 阴极钢棒、槽底钢板温度测量102

7.11.1 测量作业准备102

7.11.2 阴极钢棒、侧壁温度测量作业的实施103

7.11.3 槽底钢板温度测量作业的实施103

7.11.4 测量完毕后的处理103

7.11.5 测量须终止的情况103

复习思考题103

8 电解铝生产异常情况及处理104

8.1 正常生产槽的特征104

8.2 电压摆105

8.2.1 电压摆的定义105

8.2.2 电压摆的原因105

8.2.3 电压摆的危害105

8.2.4 处理电压摆的一般方法106

8.2.5 处理电压摆的注意事项107

8.3 冷行程108

8.3.1 冷行程的定义108

8.3.2 冷行程的原因108

8.3.3 冷行程的表现108

8.3.4 冷行程的危害108

8.3.5 处理冷行程的一般方法108

8.3.6 处理冷行程的注意事项109

8.4 热行程109

8.4.1 热行程的定义109

8.4.2 热行程的原因109

8.4.3 热行程的表现及危害110

8.4.4 处理热行程的一般方法111

8.4.5 处理热行程的注意事项111

8.5 物料平衡的破坏112

8.5.1 物料不平衡的类型及危害112

8.5.2 物料不平衡的原因及处理方法112

8.6 压槽113

8.7 电解质含炭114

8.7.1 电解质含炭的定义114

8.7.2 电解质含炭的危害114

8.7.3 电解质含炭的表现及原因114

8.7.4 处理电解质含炭的一般方法及注意事项115

8.8 滚铝116

8.8.1 滚铝的原因及危害116

8.8.2 处理滚铝的一般方法及注意事项116

8.9 阳极脱落117

8.9.1 阳极脱落的原因及危害117

8.9.2 阳极脱落的处理及预防118

8.10 阳极长包118

8.10.1 阳极长包的原因118

8.10.2 处理阳极长包的一般方法119

8.11 阳极裂纹119

复习思考题120

9 电解槽的破损和维护121

9.1 电解槽的破损121

9.1.1 电解槽破损的表现121

9.1.2 电解槽破损的原因123

9.2 电解槽破损检查与维护124

9.2.1 电解槽破损的检查与确认124

9.2.2 破损电解槽的维护125

9.3 延长电解槽的使用寿命126

复习思考题128

10 电解铝生产事故处理及预防129

10.1 停电129

10.1.1 电解铝生产对供电系统的要求129

10.1.2 动力电停电的处置措施129

10.1.3 直流停电的处置措施130

10.2 停风130

10.3 漏炉131

10.3.1 漏炉的原因和危害131

10.3.2 漏炉的处置措施132

10.4 拔槽132

10.4.1 拔槽的原因和危害132

10.4.2 拔槽的处置措施133

10.5 压槽134

10.5.1 压槽的原因和危害134

10.5.2 压槽的处置措施134

10.6 通信中断134

10.7 难灭效应135

10.7.1 异常效应的分类135

10.7.2 难灭效应的原因和危害135

10.7.3 难灭效应的处置措施136

10.8 短路口事故137

复习思考题138

11 电解槽的计算机控制139

11.1 计算机控制系统概述139

11.1.1 计算机控制系统的发展139

11.1.2 电解铝生产对计算机控制系统的要求139

11.1.3 计算机控制系统的组成139

11.2 槽控机概述140

11.2.1 槽控机的结构140

11.2.2 槽控机的功能141

11.2.3 槽控机的操作142

11.3 铝电解生产控制系统143

11.3.1 控制系统的控制内容143

11.3.2 槽电压控制143

11.3.3 氧化铝浓度控制144

11.3.4 槽控机的实际应用145

11.3.5 计算机报表及其分析149

11.4 数据统计分析系统150

复习思考题151

12 电解铝生产主要经济技术指标152

12.1 产品产量152

12.2 产品质量152

12.3 平均电流强度152

12.4 平均电压153

12.5 电流效率153

12.6 铝液氧化铝单耗154

12.7 铝液氟化盐单耗154

12.8 铝液阳极毛耗154

12.9 铝液阳极净耗154

12.10 铸造损失率155

12.11 铝液直流电单耗155

12.12 铝液交流电单耗155

12.13 电解铝综合交流电耗156

12.14 提高电流效率的途径156

12.14.1 铝电解电流效率降低的原因156

12.14.2 电解生产中提高电流效率的途径157

12.14.3 几种估算电流效率的方法161

12.15 降低阳极毛耗的途径163

12.16 降低平均电压163

12.17 电解铝的成本164

12.17.1 电解铝的成本构成164

12.17.2 降低电解铝成本的途径165

复习思考题166

13 氧化铝输送167

13.1 氧化铝输送原理167

13.1.1 氧化铝输送分类167

13.1.2 氧化铝气力输送的压力原理167

13.1.3 气力输送的流态化原理169

13.2 氧化铝输送方式172

13.2.1 稀相输送172

13.2.2 浓相输送173

13.2.3 超浓相输送175

13.2.4 斜溜槽输送176

13.2.5 其他输送方式177

13.3 氧化铝输送异常情况及处理179

13.4 储运、净化安全作业规程183

复习思考题184

14 电解烟气净化185

14.1 电解烟气185

14.1.1 电解烟气的组成185

14.1.2 烟气污染物来源185

14.2 干法净化原理186

14.2.1 烟气干法净化原理186

14.2.2 吸附反应186

14.2.3 净化效率及排放标准188

14.3 干法净化过程188

14.3.1 干法净化工艺流程188

14.3.2 粉尘的过滤189

14.3.3 清灰192

14.3.4 除尘器195

14.3.5 主排烟风机197

14.3.6 罗茨鼓风机198

14.4 净化系统异常情况及处理198

14.5 净化设备安全操作规程201

14.5.1 主排风机安全操作规程201

14.5.2 反吹风机安全作业规程202

14.5.3 罗茨鼓风机安全操作规程203

14.5.4 高压离心通风机安全操作规程204

14.5.5 布袋除尘器安全操作规程205

14.5.6 气力提升机安全操作规程206

复习思考题206

15 铝及铝合金熔铸基础知识207

15.1 铝及铝合金的分类207

15.1.1 铸造铝合金207

15.1.2 变形铝合金209

15.2 铝及铝合金的性质217

15.2.1 铝的密度217

15.2.2 熔化温度217

15.2.3 铝的化学性质217

15.2.4 铝的流动性218

15.3 铝及铝合金的性能218

15.3.1 导电性能218

15.3.2 力学性能219

15.3.3 铝的工艺性能220

15.3.4 铝合金在熔铸过程中的金属烧损221

15.4 合金元素在铝合金中的作用221

15.4.1 铜元素221

15.4.2 硅元素222

15.4.3 镁元素222

15.4.4 锰元素222

15.4.5 锌元素222

15.5 微量元素与杂质对铝合金性能的影响223

15.5.1 微量元素的影响223

15.5.2 杂质元素的影响224

15.6 变形铝合金制品对锭坯的要求225

15.6.1 对化学成分的要求225

15.6.2 对冶金质量的要求225

15.6.3 对铸锭组织的要求225

15.6.4 对铸锭几何尺寸和表面质量的要求226

15.7 铝合金熔铸技术的发展226

15.7.1 熔铸设备226

15.7.2 晶粒细化226

15.7.3 熔体净化和检测227

15.7.4 铸造技术228

复习思考题230

16 铝及铝合金熔炼技术231

16.1 概述231

16.1.1 铝合金熔炼的目的231

16.1.2 铝合金熔炼的特点231

16.1.3 熔炼炉232

16.1.4 铝合金熔炼方法233

16.2 熔炼过程中的物理化学作用234

16.2.1 炉内气氛234

16.2.2 液态金属与气体的相互作用234

16.2.3 影响气体含量的因素237

16.3 熔炼工艺流程及操作标准238

16.3.1 普通纯铝的熔炼工艺流程及操作标准238

16.3.2 铝合金熔炼工艺流程及操作标准239

16.4 熔炼炉工艺操作标准240

16.4.1 装炉240

16.4.2 烘炉241

16.4.3 洗炉241

16.4.4 清炉241

16.4.5 扒渣与搅拌242

16.4.6 精炼242

16.4.7 铝锭质量242

16.5 炉内配料及控制244

16.5.1 配料的定义244

16.5.2 配料的作用245

16.5.3 配料的基本程序245

16.5.4 配料依据245

16.5.5 配料计算245

16.5.6 配料的控制工艺（炉料组成和配比基本原则）245

16.6 铝液测氢246

16.7 铝合金熔体净化工艺247

16.7.1 熔体净化的定义247

16.7.2 铝及铝合金熔体净化原理247

16.7.3 熔体净化技术的发展趋势251

复习思考题252

17 铝及铝合金铸造技术253

17.1 铝铸造工艺对铸锭质量的影响253

17.1.1 铸造温度253

17.1.2 铸造速度253

17.1.3 冷却强度253

17.2 铝锭铸造工艺及设备254

17.2.1 铝锭铸造机254

17.2.2 铝锭铸造工艺255

17.3 圆锭铸造工艺及设备259

17.3.1 气滑圆锭铸造生产线构成259

17.3.2 气滑圆锭铸造工艺流程259

17.4 扁锭铸造生产工艺及设备261

17.4.1 扁锭铸造生产线构成261

17.4.2 扁锭铸造工艺流程261

17.5 电工圆铝杆铸造工艺及设备264

17.5.1 连铸连轧机生产线构成264

17.5.2 连铸连轧机工艺264

17.6 铝母线（铝排）铸造工艺及设备267

17.6.1 铝母线铸造工艺流程267

17.6.2 铝母线生产工艺技术条件267

17.6.3 质量要求269

17.7 铝及铝合金铸锭均匀化与加工269

17.7.1 均匀化退火的目的269

17.7.2 均匀化退火对铸锭组织与性能的影响269

17.7.3 均匀化退火的温度和时间269

17.7.4 常见的均匀化要求270

17.7.5 铸锭机械加工271

复习思考题274

18 铝及铝合金铸锭的质量检验及缺陷分析275

18.1 生产检验275

18.1.1 生产检验的目的275

18.1.2 产品质量标准275

18.2 现场检测技术276

18.2.1 测氢技术276

18.2.2 测渣技术276

18.2.3 板带表面质量检测276

18.2.4 无损探伤技术276

18.2.5 化学成分检验277

18.3 性能检测277

18.3.1 力学性能检测277

18.3.2 导电性检测278

18.4 检测技术发展279

18.5 重熔用铝锭质量缺陷及控制279

18.5.1 铝锭的内在质量控制280

18.5.2 铝锭的内部缺陷控制282

18.6 圆锭质量缺陷及控制282

18.6.1 表面缺陷282

18.6.2 内部缺陷283

18.7 扁锭质量缺陷及控制284

18.7.1 凝固时产生的热裂纹的原因及控制措施284

18.7.2 端面裂缝产生的原因及控制措施285

18.7.3 拉痕、拉裂原因及控制措施285

18.7.4 漏铝原因及控制措施285

18.8 铝母线质量缺陷及影响因素286

18.8.1 铝母线内部夹渣286

18.8.2 铝母线气孔286

18.8.3 中心裂纹、角部裂纹及底部裂纹286

18.8.4 拉痕或拉裂、表面冷隔286

18.8.5 水波纹大、弯曲286

18.8.6 铝母线表面粗糙287

18.8.7 改进铝母线质量缺陷的措施287

复习思考题288

19 筑炉材料289

19.1 耐火材料的分类、组成和性质289

19.1.1 耐火材料的分类289

19.1.2 耐火材料的组成和性质291

19.2 耐火制品296

19.2.1 耐火制品的标准牌号、砖号和代号296

19.2.2 耐火制品的分型定义297

19.2.3 黏土质耐火制品298

19.2.4 高铝质耐火制品299

19.2.5 炭素制品299

19.2.6 碳化硅耐火制品300

19.2.7 隔热耐火制品300

19.2.8 耐火纤维及其制品300

19.3 隔热耐火材料301

19.3.1 隔热耐火材料的主要特征301

19.3.2 隔热材料的分类301

19.3.3 粉粒状隔热耐火材料302

19.3.4 纤维状隔热耐火材料303

19.3.5 复合隔热耐火材料303

19.4 不定形耐火材料303

19.4.1 不定形耐火材料的分类303

19.4.2 耐火浇注料304

19.4.3 耐火喷射料304

19.4.4 耐火可塑料304

19.4.5 耐火捣打料304

19.4.6 耐火泥浆304

19.5 耐火材料的应用305

19.5.1 耐火材料的选用305

19.5.2 耐火材料在有色冶金中的应用306

复习思考题307

20 铝用工业炉的砌筑308

20.1 砌筑的一般规定及方法308

20.1.1 耐火砌体的分类308

20.1.2 工业炉砌筑的允许误差308

20.1.3 工业炉砌体的砖缝厚度309

20.1.4 砖的选分和加工309

20.1.5 炉底砌筑工艺309

20.1.6 直行炉墙砌筑工艺311

20.1.7 拐角炉墙砌筑工艺314

20.1.8 圆形炉墙砌筑工艺314

20.1.9 拱和顶的砌筑工艺315

20.2 不定形耐火材料的施工318

20.2.1 耐火浇注料的施工318

20.2.2 耐火纤维的施工320

20.3 铝电解槽321

20.3.1 铝电解槽内衬结构321

20.3.2 铝电解槽的砌筑321

20.4 炭素焙烧炉324

20.4.1 炭素焙烧炉概况324

20.4.2 炭素焙烧炉砌筑材料的选用324

20.4.3 炭素焙烧炉的砌筑（敞开式）325

20.5 炭素回转窑327

20.5.1 炭素回转窑概述327

20.5.2 窑衬的施工327

20.5.3 沉灰室砌筑328

20.5.4 冷却机砌筑329

20.6 铝用混合炉330

20.6.1 概述330

20.6.2 施工准备330

20.6.3 内衬砌筑330

20.6.4 铝用混合炉的养护332

20.6.5 烘炉332

20.7 铝用抬包332

20.7.1 概述332

20.7.2 铝用抬包内衬砌筑332

20.8 铝电解槽内衬砌筑验收规范333

复习思考题335

21 筑炉用机械设备336

21.1 一般规定336

21.2 筑炉用机械设备336

21.2.1 搅拌机336

21.2.2 切砖机337

21.2.3 手持电动工具337

21.2.4 卷扬机338

21.2.5 空气压缩机338

复习思考题339

22 电解铝用多功能天车340

22.1 多功能天车组成机构340

22.2 多功能天车的液压及气动技术应用347

22.2.1 液压技术应用347

22.2.2 气动技术应用350

22.3 多功能天车的电气设备及其控制355

22.3.1 多功能天车的电气控制回路355

22.3.2 多功能天车电气系统的组成362

22.3.3 多功能天车电气系统的核心部件363

22.3.4 多功能天车电气系统的电子装置364

22.4 多功能天车的点检维护保养和安全操作367

22.4.1 机械部件的点检维护保养367

22.4.2 电气部件的点检维护保养368

22.4.3 多功能天车点检、维护、操作的安全操作规程369

22.5 多功能天车故障及排除方法374

复习思考题380

23 电解铝安全生产与环境保护381

23.1 电解车间安全生产381

23.1.1 电解车间主要有害因素381

23.1.2 机械伤害及高处坠落危险381

23.1.3 铝电解车间安全技术规定382

23.1.4 铝电解车间一般安全作业规程382

23.2 铸造车间安全生产383

23.2.1 铸造车间生产存在的不安全因素383

23.2.2 铸造车间通用安全管理规定384

23.2.3 铸造车间天车工安全操作384

23.2.4 铸造车间天然气安全使用规定385

23.2.5 铸造车间配料作业安全规定386

23.2.6 普通铝锭铸造作业安全操作规定386

23.2.7 圆锭铸造作业安全操作规定387

23.2.8 连铸连轧铸造作业安全操作规定387

23.3 筑炉安全生产388

23.3.1 筑炉作业安全管理规定388

23.3.2 筑炉施工机械安全使用管理规定389

23.3.3 脚手架安全使用规定389

23.3.4 高空作业安全管理规定390

23.4 环境保护390

23.4.1 烟气污染物390

23.4.2 废水治理391

23.4.3 噪声392

23.4.4 固体废弃物393

复习思考题395

参考文献396