鋁電解生產工藝與技術 金會心 9787122448736 【台灣高等教育出版社】

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書名：鋁電解生產工藝與技術
ISBN：9787122448736
出版社：化學工業
著編譯者：金會心
頁數：xxx
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書號：1716597
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內容簡介
《鋁電解生產工藝與技術》主要介紹了現代鋁電解生產工藝基礎理論與技術，內容涉及鋁電解生產概況、鋁電解質體系及其性質、鋁電解過程的機理、鋁電解的電流效率和電能效率、鋁電解槽的物理場、鋁電解的生產操作和氟化鹽的消耗、鋁電解新技術及原鋁的精煉、鋁電解生產中的煙氣治理與固體廢料的回收利用、鋁電解過程控制、鋁電解智能工廠等方面。本書既反映了鋁電解國內外較新的研究成果，也融入了現代鋁電解智能製造概況及智能工廠建設的相關內容，具有很強的理論指導性與實踐操作性。本書適合作為冶金工程專業本科生和研究生的教材，也可作為有色金屬冶金和輕金屬冶金行業科研人員和工程技術人員的參考書籍。

目錄

第1章 鋁電解生產概況001
1 1鋁的性質和用途001
1 1 1鋁的性質001
1 1 2鋁的用途003
1 2鋁電解的發展及生產工藝流程004
1 2 1煉鋁簡史004
1 2 2鋁電解槽技術的發展005
1 2 3鋁電解生產工藝流程007
1 3鋁電解的原料008
1 3 1氧化鋁008
1 3 2冰晶石010
1 3 3其他氟化鹽012
1 4鋁電解的炭陽極015
1 4 1自焙陽極和預焙陽極015
1 4 2生產預焙陽極的主要原料016
1 4 3預焙陽極製備工藝流程020
1 4 4改善陽極性能的途徑026
思考題027
第2章 鋁電解質體系及其性質028
2 1研究鋁電解質的意義028
2 1 1鋁電解質在鋁電解中的作用028
2 1 2霍爾-埃魯特法對鋁電解質的要求028
2 2鋁電解質的相平衡圖029
2 2 1NaF-AlF3二元系相圖029
2 2 2Na3AlF6-Al2O3二元系相圖031
2 2 3Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系相圖032
2 3工業鋁電解質的物理化學性質033
2 3 1熔度033
2 3 2密度034
2 3 3電導率036
2 3 4黏度038
2 3 5表面性質039
2 3 6蒸氣壓041
2 3 7離子遷移數041
思考題042
第3章 鋁電解過程的機理043
3 1冰晶石-氧化鋁熔體結構043
3 1 1NaF-AlF3系熔體結構043
3 1 2Na3AlF6-Al2O3系熔體結構044
3 2電解質各組分的分解電壓046
3 2 1分解電壓的概念046
3 2 2Al2O3的分解電壓047
3 2 3電解質中其他組分的分解電壓050
3 3兩極主反應050
3 3 1陰極主反應050
3 3 2陽極主反應051
3 4陰極副反應051
3 4 1鋁的溶解和再氧化損失051
3 4 2其他離子析出053
3 5陽極副反應056
3 5 1陽極過電壓056
3 5 2陽極效應059
思考題063
第4章 鋁電解的電流效率和電能效率064
4 1電流效率064
4 1 1電流效率的基本概念064
4 1 2電流效率的測定065
4 1 3電流效率降低的原因067
4 1 4影響電流效率的因素068
4 2電能效率073
4 2 1電能效率的基本概念073
4 2 2理論電耗和實際電耗074
4 2 3鋁電解槽的平均電壓075
4 2 4鋁電解槽的節 能途徑076
思考題079
第5章 鋁電解槽的物理場080
5 1物理場的概況080
5 1 1物理場的基本概念080
5 1 2物理場對鋁電解過程的影響080
5 1 3物理場的研究方法081
5 2鋁電解槽的電場082
5 2 1電場的表徵082
5 2 2電流分佈083
5 2 3電場的計算模型085
5 3鋁電解槽的磁場087
5 3 1磁場對電解過程的影響087
5 3 2磁場設計的目標以及磁場補償技術087
5 3 3電解系列磁場解析088
5 3 4磁場的計算模型090
5 4鋁電解槽的熱場092
5 4 1熱場的研究和計算分析的作用092
5 4 2熱場設計的基本原則093
5 4 3熱場的計算模型094
5 5鋁電解槽的流場096
5 5 1流場對電解過程的影響096
5 5 2鋁液的運動形式及減少鋁液波動的方法096
5 5 3鋁液流場的計算模型097
5 6鋁電解槽的應力場099
5 6 1應力場對鋁電解槽的影響099
5 6 2熱應力場的計算模型100
5 7物理場與鋁電解槽運行特性的關係101
思考題102
第6章 鋁電解的生產操作和氟化鹽的消耗103
6 1鋁電解槽的焙燒103
6 1 1焙燒的目的103
6 1 2焙燒方法103
6 2鋁電解槽的常規作業106
6 2 1啟動106
6 2 2加料107
6 2 3出鋁108
6 2 4陽極作業109
6 3鋁電解槽正常生產的特徵及技術條件110
6 3 1正常生產的特徵110
6 3 2正常生產的技術條件111
6 4氟化鹽的消耗112
6 4 1電解質的蒸發112
6 4 2電解質水解引起的氟化鹽消耗113
6 4 3原料中的雜質引起的氟化鹽消耗115
6 4 4電解過程中陰極內襯吸收電解質引起的氟化鹽消耗115
6 4 5鋁電解槽啟動時的氟化鹽消耗116
6 4 6陽極效應引起的氟化鹽消耗116
6 5電解質成分的變化及調整117
6 5 1電解質成分變化經過及原因117
6 5 2電解質成分的調整118
思考題119
第7章 鋁電解新技術及原鋁的精煉121
7 1鋁電解新技術121
7 1 1氯化鋁熔鹽電解法121
7 1 2電熱法熔煉鋁硅合金126
7 1 3鋁硅合金提取純鋁132
7 2原鋁的精煉133
7 2 1原鋁的質量133
7 2 2三層液電解精煉134
7 2 3凝固提純法制取高純鋁136
7 2 4有機溶液電解精煉138
思考題138
第8章 鋁電解生產中的煙氣治理與固體廢料的回收利用139
8 1鋁電解槽煙氣的幹法淨化139
8 1 1鋁電解槽煙氣的組成139
8 1 2幹法淨化的理論基礎139
8 1 3幹法淨化的工藝過程及設備原理141
8 2鋁電解槽煙氣中SO2的淨化技術142
8 2 1脫硫技術142
8 2 2脫硫效率和脫硫副產物144
8 3鋁電解槽陽極炭渣的回收處理和利用144
8 3 1陽極炭渣的組成144
8 3 2陽極炭渣中炭的產生與生成機理145
8 3 3陽極炭渣的處理與回收技術147
8 4鋁電解槽廢舊陰極內襯的處理和利用149
8 4 1廢舊陰極內襯的組成及毒性分析149
8 4 2廢舊陰極內襯的綜合利用150
8 5鋁灰渣資源的回收和利用152
8 5 1鋁灰渣的產生和組成152
8 5 2鋁灰渣的回收和利用153
思考題155
第9章 鋁電解過程控制156
9 1鋁電解控制系統的發展概況156
9 1 1單機群控系統156
9 1 2集中式控制系統156
9 1 3集散式（或分布式）控制系統157
9 1 4先進的集散式控制系統——網絡型控制系統159
9 2鋁電解控制系統的基本結構與功能159
9 2 1核心控制裝置——槽控機簡介159
9 2 2系統配置實例161
9 2 3系統功能設計實例162
9 3鋁電解生產過程的控制164
9 3 1鋁電解過程的診斷與控制164
9 3 2槽電壓的控制165
9 3 3槽電阻控制（極距調節 ）167
9 3 4氧化鋁濃度控制174
9 3 5電解質摩爾比控制（AlF3添加控制）178
思考題184
第10章 鋁電解智能工廠185
10 1鋁電解智能工廠概況185
10 1 1鋁電解傳統工廠現狀185
10 1 2鋁電解智能化的發展185
10 1 3鋁電解智能工廠特點186
10 1 4鋁電解智能工廠管理目標186
10 2鋁電解智能工廠總體架構188
10 2 1技術架構188
10 2 2智能應用189
10 2 3工業安全190
10 3鋁電解智能工廠建設內容191
10 3 1生產數據采集191
10 3 2人工智能控制195
10 3 3生產管理系統197
10 3 4智能感知系統198
10 3 5數字孿生工廠204
10 3 6遠程大數據爐況診斷205
10 3 7數據融合平臺206
思考題207
參考文獻208
前 言
21世紀以來，我國鋁工業取得了突飛猛進的發展。在國際金融市場博弈加劇、貿易競爭激烈等諸多複雜因素的影響下，人工智能、數字化轉型升級、工業互聯網和物聯網等新技術將在鋁行業中加快應用，對與時俱進的鋁行業專門人才產生了迫切需求。為培養基礎理論扎實、專業技能過硬，具有較強創新、實踐及解決複雜鋁電解工程問題能力，在鋁工業及相關領域從事生產、設計、科研等工作的高素質專門人才，服務於區域和地方經濟發展，編者力圖在吸收國內外已有相關專著精華的基礎上，優選、擴大鋁電解的基礎理論和現代工程技術知識。本書詳細介紹了鋁電解的基礎理論知識和現代鋁電解工程技術，實用性較強。
本書以現代大型預焙鋁電解槽煉鋁為背景，側重于闡述現代鋁電解基礎理論與生產實踐，詳細介紹了鋁電解的發展、鋁電解質體系及其性質、鋁電解過程機理、鋁電解槽物理場及其數值模擬、鋁電解生產過程煙氣治理與固體廢料回收利用、鋁電解生產過程的控制及鋁電解新技術等。近年，在”中國製造2025”和”工業4 0”等計劃的推動下，發展智能製造符合鋁行業發展需求，是實現鋁行業轉型升級的必要選擇。根據當前國內外科技發展和市場需要，本書增加了鋁電解智能工廠概述、架構及建設等新內容，系統介紹了國內外鋁電解科技發展的成果與新理論、新觀點以及應用的新技術和新設備。
本書為貴州大學冶金工程專業國家級一流本科專業的建設成果教材，由金會心主編，黎志英、謝紅豔副主編。黎志英編寫第1～4章，金會心編寫第5章，黃碧芳編寫第6章，唐曉寧編寫第7章 、第8章，謝紅豔編寫第9章 、第10章 。金會心負責本書的整體思路、結構與章 節 規劃和統稿。本書第10章 的編寫得到貴陽鋁鎂設計研究院有限公司路輝高級工程師的大力支持，謹此表示衷心感謝！
由於編者水平有限，書中不當之處在所難免，敬請讀者批評指正。
編者
2024年6月

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