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| 內容簡介： |
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《铝电解生产工艺与技术》主要介绍了现代铝电解生产工艺基础理论与技术，内容涉及铝电解生产概况、铝电解质体系及其性质、铝电解过程的机理、铝电解的电流效率和电能效率、铝电解槽的物理场、铝电解的生产操作和氟化盐的消耗、铝电解新技术及原铝的精炼、铝电解生产中的烟气治理与固体废料的回收利用、铝电解过程控制、铝电解智能工厂等方面。本书既反映了铝电解国内外较新的研究成果，也融入了现代铝电解智能制造概况及智能工厂建设的相关内容，具有很强的理论指导性与实践操作性。本书适合作为冶金工程专业本科生和研究生的教材，也可作为有色金属冶金和轻金属冶金行业科研人员和工程技术人员的参考书籍。
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| 目錄：
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第1章铝电解生产概况001
1.1铝的性质和用途001
1.1.1铝的性质001
1.1.2铝的用途003
1.2铝电解的发展及生产工艺流程004
1.2.1炼铝简史004
1.2.2铝电解槽技术的发展005
1.2.3铝电解生产工艺流程007
1.3铝电解的原料008
1.3.1氧化铝008
1.3.2冰晶石010
1.3.3其他氟化盐012
1.4铝电解的炭阳极015
1.4.1自焙阳极和预焙阳极015
1.4.2生产预焙阳极的主要原料016
1.4.3预焙阳极制备工艺流程020
1.4.4改善阳极性能的途径026
思考题027
第2章铝电解质体系及其性质028
2.1研究铝电解质的意义028
2.1.1铝电解质在铝电解中的作用028
2.1.2霍尔-埃鲁特法对铝电解质的要求028
2.2铝电解质的相平衡图029
2.2.1NaF-AlF3二元系相图029
2.2.2Na3AlF6-Al2O3二元系相图031
2.2.3Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系相图032
2.3工业铝电解质的物理化学性质033
2.3.1熔度033
2.3.2密度034
2.3.3电导率036
2.3.4黏度038
2.3.5表面性质039
2.3.6蒸气压041
2.3.7离子迁移数041
思考题042
第3章铝电解过程的机理043
3.1冰晶石-氧化铝熔体结构043
3.1.1NaF-AlF3系熔体结构043
3.1.2Na3AlF6-Al2O3系熔体结构044
3.2电解质各组分的分解电压046
3.2.1分解电压的概念046
3.2.2Al2O3的分解电压047
3.2.3电解质中其他组分的分解电压050
3.3两极主反应050
3.3.1阴极主反应050
3.3.2阳极主反应051
3.4阴极副反应051
3.4.1铝的溶解和再氧化损失051
3.4.2其他离子析出053
3.5阳极副反应056
3.5.1阳极过电压056
3.5.2阳极效应059
思考题063
第4章铝电解的电流效率和电能效率064
4.1电流效率064
4.1.1电流效率的基本概念064
4.1.2电流效率的测定065
4.1.3电流效率降低的原因067
4.1.4影响电流效率的因素068
4.2电能效率073
4.2.1电能效率的基本概念073
4.2.2理论电耗和实际电耗074
4.2.3铝电解槽的平均电压075
4.2.4铝电解槽的节能途径076
思考题079
第5章铝电解槽的物理场080
5.1物理场的概况080
5.1.1物理场的基本概念080
5.1.2物理场对铝电解过程的影响080
5.1.3物理场的研究方法081
5.2铝电解槽的电场082
5.2.1电场的表征082
5.2.2电流分布083
5.2.3电场的计算模型085
5.3铝电解槽的磁场087
5.3.1磁场对电解过程的影响087
5.3.2磁场设计的目标以及磁场补偿技术087
5.3.3电解系列磁场解析088
5.3.4磁场的计算模型090
5.4铝电解槽的热场092
5.4.1热场的研究和计算分析的作用092
5.4.2热场设计的基本原则093
5.4.3热场的计算模型094
5.5铝电解槽的流场096
5.5.1流场对电解过程的影响096
5.5.2铝液的运动形式及减少铝液波动的方法096
5.5.3铝液流场的计算模型097
5.6铝电解槽的应力场099
5.6.1应力场对铝电解槽的影响099
5.6.2热应力场的计算模型100
5.7物理场与铝电解槽运行特性的关系101
思考题102
第6章铝电解的生产操作和氟化盐的消耗103
6.1铝电解槽的焙烧103
6.1.1焙烧的目的103
6.1.2焙烧方法103
6.2铝电解槽的常规作业106
6.2.1启动106
6.2.2加料107
6.2.3出铝108
6.2.4阳极作业109
6.3铝电解槽正常生产的特征及技术条件110
6.3.1正常生产的特征110
6.3.2正常生产的技术条件111
6.4氟化盐的消耗112
6.4.1电解质的蒸发112
6.4.2电解质水解引起的氟化盐消耗113
6.4.3原料中的杂质引起的氟化盐消耗115
6.4.4电解过程中阴极内衬吸收电解质引起的氟化盐消耗115
6.4.5铝电解槽启动时的氟化盐消耗116
6.4.6阳极效应引起的氟化盐消耗116
6.5电解质成分的变化及调整117
6.5.1电解质成分变化经过及原因117
6.5.2电解质成分的调整118
思考题119
第7章铝电解新技术及原铝的精炼121
7.1铝电解新技术121
7.1.1氯化铝熔盐电解法121
7.1.2电热法熔炼铝硅合金126
7.1.3铝硅合金提取纯铝132
7.2原铝的精炼133
7.2.1原铝的质量133
7.2.2三层液电解精炼134
7.2.3凝固提纯法制取高纯铝136
7.2.4有机溶液电解精炼138
思考题138
第8章铝电解生产中的烟气治理与固体废料的回收利用139
8.1铝电解槽烟气的干法净化139
8.1.1铝电解槽烟气的组成139
8.1.2干法净化的理论基础139
8.1.3干法净化的工艺过程及设备原理141
8.2铝电解槽烟气中SO2的净化技术142
8.2.1脱硫技术142
8.2.2脱硫效率和脱硫副产物144
8.3铝电解槽阳极炭渣的回收处理和利用144
8.3.1阳极炭渣的组成144
8.3.2阳极炭渣中炭的产生与生成机理145
8.3.3阳极炭渣的处理与回收技术147
8.4铝电解槽废旧阴极内衬的处理和利用149
8.4.1废旧阴极内衬的组成及毒性分析149
8.4.2废旧阴极内衬的综合利用150
8.5铝灰渣资源的回收和利用152
8.5.1铝灰渣的产生和组成152
8.5.2铝灰渣的回收和利用153
思考题155
第9章铝电解过程控制156
9.1铝电解控制系统的发展概况156
9.1.1单机群控系统156
9.1.2集中式控制系统156
9.1.3集散式（或分布式）控制系统157
9.1.4先进的集散式控制系统——网络型控制系统159
9.2铝电解控制系统的基本结构与功能159
9.2.1核心控制装置——槽控机简介159
9.2.2系统配置实例161
9.2.3系统功能设计实例162
9.3铝电解生产过程的控制164
9.3.1铝电解过程的诊断与控制164
9.3.2槽电压的控制165
9.3.3槽电阻控制（极距调节）167
9.3.4氧化铝浓度控制174
9.3.5电解质摩尔比控制（AlF3添加控制）178
思考题184
第10章铝电解智能工厂185
10.1铝电解智能工厂概况185
10.1.1铝电解传统工厂现状185
10.1.2铝电解智能化的发展185
10.1.3铝电解智能工厂特点186
10.1.4铝电解智能工厂管理目标186
10.2铝电解智能工厂总体架构188
10.2.1技术架构188
10.2.2智能应用189
10.2.3工业安全190
10.3铝电解智能工厂建设内容191
10.3.1生产数据采集191
10.3.2人工智能控制195
10.3.3生产管理系统197
10.3.4智能感知系统198
10.3.5数字孪生工厂204
10.3.6远程大数据炉况诊断205
10.3.7数据融合平台206
思考题207
参考文献208
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| 內容試閱：
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21世纪以来，我国铝工业取得了突飞猛进的发展。在国际金融市场博弈加剧、贸易竞争激烈等诸多复杂因素的影响下，人工智能、数字化转型升级、工业互联网和物联网等新技术将在铝行业中加快应用，对与时俱进的铝行业专门人才产生了迫切需求。为培养基础理论扎实、专业技能过硬，具有较强创新、实践及解决复杂铝电解工程问题能力，在铝工业及相关领域从事生产、设计、科研等工作的高素质专门人才，服务于区域和地方经济发展，编者力图在吸收国内外已有相关专著精华的基础上，优选、扩大铝电解的基础理论和现代工程技术知识。本书详细介绍了铝电解的基础理论知识和现代铝电解工程技术，实用性较强。
本书以现代大型预焙铝电解槽炼铝为背景，侧重于阐述现代铝电解基础理论与生产实践，详细介绍了铝电解的发展、铝电解质体系及其性质、铝电解过程机理、铝电解槽物理场及其数值模拟、铝电解生产过程烟气治理与固体废料回收利用、铝电解生产过程的控制及铝电解新技术等。近年，在“中国制造2025”和“工业40”等计划的推动下，发展智能制造符合铝行业发展需求，是实现铝行业转型升级的必要选择。根据当前国内外科技发展和市场需要，本书增加了铝电解智能工厂概述、架构及建设等新内容，系统介绍了国内外铝电解科技发展的成果与新理论、新观点以及应用的新技术和新设备。
本书为贵州大学冶金工程专业国家级一流本科专业的建设成果教材，由金会心主编，黎志英、谢红艳副主编。黎志英编写第1～4章，金会心编写第5章，黄碧芳编写第6章，唐晓宁编写第7章、第8章，谢红艳编写第9章、第10章。金会心负责本书的整体思路、结构与章节规划和统稿。本书第10章的编写得到贵阳铝镁设计研究院有限公司路辉高级工程师的大力支持，谨此表示衷心感谢！
由于编者水平有限，书中不当之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者
2024年6月
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