铝电解槽阴极

第1章　阴极材料性质与阴极结构

1.1　绪论

1.2　炭内衬

1.2.1　无烟煤

1.2.2　天然石墨

1.2.3　人造石墨

1.2.4　胶黏剂

1.2.5　捣固糊

1.2.6　阴极炭块

1.2.7　底部炭块材料的选择

1.2.8　侧部炭块

1.2.9　炭胶与碳质黏结剂

1.3　耐火材料与保温材料

1.3.1　保温材料

1.3.2　氧化铝粉

1.3.3　致密耐火材料

1.3.4　复合或夹层保温材料

1.3.5　耐火材料和保温材料性质

1.4　防渗材料

1.4.1　钢板

1.4.2　石墨片

1.4.3　玻璃质

1.4.4　砖

1.4.5　整体浇注块

1.4.6　干式防渗料

1.5　钢壳与托架

1.6　阴极安装（筑炉）

1.6.1　耐火层和保温层

1.6.2　阴极钢棒组装

1.6.3　安装底部炭块

1.6.4　侧部内衬

1.6.5　捣固糊部分

1.7　阴极模型计算

1.8　可湿润阴极

1.8.1　介绍

1.8.2　TiB2材料性质

1.8.3　工业试验

参考文献

第2章　焙烧、启动与早期操作

2.1　焙烧与启动

2.1.1　焙烧方法

2.1.2　捣固糊

2.1.3　铝液焙烧

2.1.4　阳极焙烧

2.1.5　电阻焙烧

2.1.6　火焰焙烧

2.1.7　电加热器焙烧

2.1.8　熔融电解质（冷启动）

2.1.9　焙烧方法的比较

2.1.10　焙烧效果

2.1.11　内衬材料的位移

2.2　电解槽启动和电解质侵蚀（吸食）期

2.3　电解槽早期操作

2.4　电解槽正常操作

2.4.1　电解温度与分子比

2.4.2　热平衡与结壳形成

2.4.3　冲蚀坑与裂纹

2.5　槽寿命预测

参考文献

第3章　化学反应与腐蚀

3.1　气化与其他化学反应

3.1.1　炭内衬氧化

3.1.2　槽壳的氧化与脱落

3.2　碳化铝的形成

3.3　磨蚀的实验室研究

3.4　工业电解槽的磨蚀

3.5　炭内衬的化学反应

3.5.1　电解质和钠的渗透

3.5.2　化学反应热力学基础

3.5.3　渗透（反应）模型的实验验证

3.5.4　工业电解槽炭阴极中的电解质渗透与反应

3.5.5　侧部碳质材料中钠的反应

3.5.6　阴极中的Li和K

3.5.7　NaCN的生成

3.6　与阴极钢棒反应

3.7　耐火材料和保温材料中的化学反应

3.7.1　电解质组分在耐火材料中的渗透

3.7.2　电解质与硅酸铝耐火材料的反应

3.7.3　钠蒸气与硅酸铝耐火材料的反应

3.7.4　电解质和钠共同反应

3.7.5　与其他耐火材料的反应

3.7.6　与铝液反应

3.7.7　与侧壁陶瓷材料反应

参考文献

第4章　电解过程中的物理变化

4.1　热膨胀和收缩

4.1.1　阴极炭块

4.1.2　捣固糊

4.1.3　阴极钢棒和槽壳

4.1.4　复合热膨胀

4.1.5　耐火材料和保温材料

4.2　导电性能

4.2.1　初始内衬材料的导电性能

4.2.2　导电性能的过时变化

4.3　热导率

4.3.1　初始阴极炭块材料的热导率

4.3.2　炭块热导率随时间的变化

4.3.3　炭块材料电阻率和热导率的交互作用

4.3.4　耐火材料的热导率

4.4　钠膨胀

4.4.1　自由膨胀

4.4.2　受压膨胀

4.5　阴极底部隆起

4.5.1　垂直膨胀梯度

4.5.2　盐析

4.5.3　材料转化

4.5.4　位移约束

4.6　机械强度

参考文献

第5章　阴极材料性能表征

5.1　简介

5.2　炭素材料的性能标准化测试方法

5.2.1　阴极、捣固糊和耐火材料的ISO实验方法

5.2.2　耐火材料和保温材料的标准测试方法

5.2.3　非标准表征方法

5.3　综述

5.3.1　测试方法

5.3.2　标准测试方法（炭块）

5.3.3　炭块校检

5.3.4　非标准测试方法（炭块）

5.3.5　捣固糊

5.3.6　阴极材料的性能选择

参考文献

第6章　阴极破损

6.1　引言

6.2　阴极解剖

6.3　不均匀加热和热冲击

6.4　捣固部分的安装质量问题

6.5　捣固糊的收缩

6.6　阴极钢棒导致的破损

6.7　电解槽钢壳和内衬的相互作用

6.8　钠渗透

6.9　钢壳破损

6.10　瞬间高温和渗透

6.11　侧壁结壳动力学

6.12　阴极的过度保温

6.13　钠膨胀和阴极表皮脱落

6.14　侧壁的空气氧化

6.15　侧壁腐蚀

6.16　底部炭块的氧化破损

6.17　底部炭块的磨蚀

6.18　冲蚀坑的形成

6.19　阴极下部的铝热反应

6.20　电解槽的临时停槽与重新启动

6.21　电解槽的维修

参考文献

第7章　废旧电解槽内衬材料的回收处理

7.1　废旧电解槽内衬材料

7.1.1　背景

7.1.2　废旧电解槽内衬材料的处理

7.1.3　水解反应

7.2　SPL处理方法综述

7.3　处理、回收和利用技术

7.3.1　燃烧发电技术

7.3.2　钢铁工业中的造渣剂和金属添加剂

7.3.3　水泥制造业中燃料和矿物添加剂

7.3.4　转化为惰性填埋材料

7.3.5　红砖陶瓷产品

7.3.6　石棉生产中添加SPL技术

7.3.7　浸出工艺回收氟化物

7.3.8　高温水解

7.3.9　高温硫解

7.3.10　高温硅解

7.3.11　石墨回收

7.3.12　阴极炭块添加剂

7.3.13　阳极炭块添加剂

7.3.14　金属铝的选择性回收

7.4　处理废旧电解槽内衬材料的基本观点

7.4.1　填埋

7.4.2　运输

7.4.3　剥落和分拣

7.4.4　直接回收

7.4.5　新的工艺过程开发

参考文献

第8章　趋势与发展

8.1　总体趋势

8.2　阴极炭材料

8.3　捣固糊

8.4　胶

8.5　侧壁材料

8.6　耐火材料

8.7　钢壳

8.8　废阴极处理

8.9　数学模型

8.10　可湿润性阴极

参考文献

索引

《铝电解槽阴极（原著第三版）》译自德国保伊斯出版社（Beuth Verlag）2010年出版的“Cathodes in Aluminium Electrolysis”（第三版）。全书共分8章，内容主要包括铝电解槽所用阴极的材料与结构、阴极焙烧与早期操作、阴极材料性能表征、阴极在电解过程中的物理变化与化学变化、阴极破损原因、废旧阴极回收等重要方面，还涉及铝电解槽阴极未来发展趋势等。本书参考了大量的文献，其中包括丰富的实验室研究成果和工业生产的数据、图像等信息。
　　《铝电解槽阴极（原著第三版）》可供高等院校有色冶金等相关专业的师生以及从事铝用炭素材料、电解铝的生产、设计、科研和管理工作的工程技术人员阅读参考。

《铝电解槽阴极（原著第三版）》译自德国的Beuth Verlag GmbH出版商于2010年出版Cathodes in Aluminium Electrolysis （3rd edition），原著者和翻译者都是国际/国内知名的专家和学者，翻译质量上乘，是一部非常优秀的翻译著作。本书属于理论著作，同时有密切结合生产实际。
　　在铝电解生产过程中，不仅有电解生成铝的主反应发生，而且也存在着影响铝电解槽阴极寿命的诸多副反应，这些副反应既有化学过程、也有电化学过程。此外，从电解槽焙烧、启动到正常生产过程中还存在着诸多物理、化学和电化学过程对阴极材料的腐蚀与破坏。这些问题都在本书中作了详细的分析。
　　《铝电解槽阴极（原著第三版）》原著由索列教授（M S?rlie）、欧耶教授（H. A. ?ye）编著。欧耶先生（H. A. ?ye）为挪威皇家科学院院士，挪威工业大学教授，为铝电解阴极过程理论的完善和电解槽寿命的提高作出了卓越贡献，是国际铝工业界著名的专家和学者；索列教授（M Srlie）是世界著名的铝冶金专家和学者，具有丰富的生产实践经验。
　　《铝电解槽阴极》（Cathodes in Aluminium Electrolysis）一书凝聚了欧耶先生与索列教授的众多研究成果以及国际铝工业的相关先进技术，是迄今为止关于铝电解槽阴极理论和技术的一部最完整的著作，是奉献给世界铝工业的一份宝贵财富。
　　本书译者冯乃祥教授是我国著名的冶金专家，在铝电解方面有着杰出的成果。将本书翻译成中文出版，以期丰富我国铝冶金工作者对铝电解槽阴极理论和技术的认识，为电解槽寿命的提高和我国电解铝工业的发展作贡献。