鋁電解技術(shù)問答\楊昇__有色金屬行業(yè)職業(yè)技能培訓(xùn)叢書

前言

我國電解鋁產(chǎn)量從1997年的2180kt到2007年的12560kt，10年增長了近4．8倍。我國鋁電解用大型預(yù)焙槽，從無到有，到全行業(yè)淘汰自焙槽全部采用大型預(yù)焙槽，只花了短短20年時間。我國電解鋁生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，技術(shù)和裝備水平的提高，其速度舉世無雙。隨著電解鋁工業(yè)的飛速發(fā)展，在職工隊(duì)伍中形成了一支龐大的新軍，這是一支最有生命力的隊(duì)伍，但他們也最需要學(xué)習(xí)鋁電解基本知識，掌握鋁電解最新技術(shù)。這支隊(duì)伍急需通過各種培訓(xùn)，用現(xiàn)代科學(xué)知識武裝自己，不斷提高技術(shù)水平，適應(yīng)新形勢的要求。他們希望能獲得更多合適的教材或參考資料。在這種形勢下，編者應(yīng)冶金工業(yè)出版社之邀，編寫了本書。本書所介紹的內(nèi)容涉及鋁電解生產(chǎn)過程的各主要環(huán)節(jié)，介紹了最新的鋁電解生產(chǎn)控制理念、方法和手段。本書盡可能突出鋁電解技術(shù)發(fā)展的前沿性，反映鋁電解生產(chǎn)的新理論、新工藝和新流程。內(nèi)容力求系統(tǒng)全面，但敘述盡可能深入淺出，通俗易懂，讓具有初中以上文化基礎(chǔ)的工人能夠接受，通過自學(xué)能夠基本掌握。本書的編寫方式采用問答形式，目的是希望它既是一本參考書，也是一本工具書，便于自學(xué)者有的放矢地查閱所需要的相關(guān)知識。本書主要作為鋁電解廠技工、技師及現(xiàn)場生產(chǎn)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)教材及自學(xué)參考書，也可作為職專及高等院校相關(guān)專業(yè)師生下廠實(shí)習(xí)的參考資料。因此，不同于偏重理論的高等院校本科生或研究生教材，也有別于純實(shí)踐性的操作規(guī)程，而是力圖理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。由于編者水平有限，書中不足之處敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書以問答的方式將最新的鋁電解生產(chǎn)控制理念、方法和手段介紹給讀者，所介紹的內(nèi)容涉及鋁電解生產(chǎn)過程的各主要環(huán)節(jié)。主要內(nèi)容包括：鋁電解基本原理，鋁電解原材料及能源，現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽結(jié)構(gòu)，大型預(yù)焙槽的陽極，預(yù)焙鋁電解槽的預(yù)熱焙燒與啟動，鋁電解槽的常規(guī)操作，鋁電解槽非正常期生產(chǎn)管理，鋁電解槽正常生產(chǎn)管理，預(yù)焙鋁電解槽病槽及防治，鋁電解槽陰極內(nèi)襯破損及對策，鋁電解生產(chǎn)中的常規(guī)測量，鋁電解的計算機(jī)控制，鋁電解的電流效率，鋁電解的電能消耗和能量平衡，鋁電解槽煙氣凈化及原料輸送，鋁及鋁合金的熔煉和鑄錠，鋁電解產(chǎn)品質(zhì)量及檢測，鋁電解廠的環(huán)境保護(hù)，鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)、成本及發(fā)展方向。    本書可作為鋁電解廠技工、技師及現(xiàn)場生產(chǎn)管理人員的技術(shù)培訓(xùn)教材及自學(xué)參考書，也可作為職專及高等院校相關(guān)專業(yè)師生下廠實(shí)習(xí)的參考資料。

作者簡介

楊昇，1970年出生，992年獲中南工業(yè)大學(xué)（現(xiàn)中南大學(xué)）有色冶金專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2003年獲鄭州大學(xué)凝聚態(tài)物理專業(yè)博士學(xué)位。曾任鄭州輕金屬研究院鋁電解炭素研究所電解研究室副主任，現(xiàn)任鄭州大學(xué)材料物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授，主要從事輕金屬冶金及金屬材料的研究工作。曾獲得河南省教育廳科技成果一等獎2項(xiàng)，通過省部級鑒定項(xiàng)目5項(xiàng)，獲得發(fā)明專利7項(xiàng)，發(fā)表論文20余篇。

書籍目錄

第一章 鋁電解基本原理　1. 什么是鋁？　2. 鋁的冶煉技術(shù)經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展過程？　3. 什么是冰晶石？　4. 鋁電解為什么用冰晶石和氟化物作電解質(zhì)，電解質(zhì)具備哪些基本性質(zhì)？　5. 什么是電解質(zhì)的酸堿度？　6. 怎樣測定電解質(zhì)的酸堿度？　7. 什么是電解質(zhì)的初晶溫度，它對鋁電解過程有何重要意義？　8. 電解質(zhì)初晶溫度主要受哪些因素影響？　9. 怎樣測定電解質(zhì)初晶溫度？　10. 什么是電解質(zhì)的密度，它在鋁電解生產(chǎn)中有何重要意義？　11. 影響電解質(zhì)密度的主要因素有哪些？　12. 怎樣測定電解質(zhì)的密度？　13. 什么是電解質(zhì)的電導(dǎo)率，它在鋁電解生產(chǎn)中有何重要意義？　14. 影響電解質(zhì)電導(dǎo)率有哪些主要因素？　15. 怎樣測定電解質(zhì)的電導(dǎo)率？　16. 什么是電解質(zhì)的黏度，它在鋁電解生產(chǎn)中有何重要意義？　17. 電解質(zhì)的黏度主要受哪些因素影響？　18. 什么是電解質(zhì)的表面性質(zhì)，它在鋁電解生產(chǎn)中有何重要意義？　19. 影響電解質(zhì)表面性質(zhì)的主要因素有哪些？　20. 什么是電解質(zhì)的揮發(fā)性，它主要受哪些因素的影響？　21. 工業(yè)鋁電解槽的電解質(zhì)主要由哪些物質(zhì)組成，各組成成分主要起什么作用？　22. 鋁電解的基本過程是怎樣的？　23. 陰極過程主要發(fā)生怎樣的反應(yīng)？　24. 陰極上還可能發(fā)生哪些副反應(yīng)，它們有何危害？　25. 陽極過程主要發(fā)生怎樣的反應(yīng)？　26. 陽極上還可能發(fā)生哪些副反應(yīng)？　27. 什么是陽極效應(yīng)，它有什么宏觀表現(xiàn)？　28. 陽極效應(yīng)對鋁電解生產(chǎn)過程有什么影響？　29. 陽極效應(yīng)發(fā)生的機(jī)理怎樣？　30. 怎樣才能熄滅陽極效應(yīng)？第二章 鋁電解原材料及能源　31. 現(xiàn)代鋁電解生產(chǎn)工藝采用怎樣的基本流程，生產(chǎn)過程中需消耗哪些原材料？　32. 什么是氧化鋁？　33. 氧化鋁是怎樣獲得的？　34. 我國和世界生產(chǎn)的鋁需消耗多少氧化鋁？　35. 地球上的鋁資源多嗎，能滿足人類的需求嗎？　36. 鋁電解對氧化鋁的化學(xué)純度有什么要求，為什么？　37. 鋁電解對氧化鋁的物理性能有什么要求？　38. 怎樣測定氧化鋁的安息角？　39. 怎樣測定氧化鋁的真密度？　40. 怎樣測定氧化鋁的松裝密度？　41. 怎樣做氧化鋁的粒度篩分測定？　42. 怎樣測定氧化鋁的磨損指數(shù)？　43. 鋁電解用冰晶石是怎樣獲得的，對它有怎樣的質(zhì)量要求？　44. 鋁電解用氟化鋁是怎樣獲得的，對它有什么質(zhì)量要求？　45. 對鋁電解所需的其他氟化物的質(zhì)量有什么要求？　46. 鋁電解對能源條件有什么要求？　47. 怎樣獲得電解槽上所用的低壓直流電？第三章 現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽結(jié)構(gòu)　48. 預(yù)焙鋁電解槽結(jié)構(gòu)大體包括哪些部分？　49. 預(yù)焙鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？　50. 預(yù)焙鋁電解槽槽殼的作用和結(jié)構(gòu)怎樣？　51. 預(yù)焙鋁電解槽有怎樣的底部內(nèi)襯結(jié)構(gòu)？　52. 預(yù)焙鋁電解槽底部內(nèi)襯所用各種材料有什么質(zhì)量要求？　53. 預(yù)焙鋁電解槽側(cè)部內(nèi)襯是什么樣的結(jié)構(gòu)，各有何優(yōu)缺點(diǎn)？　54. 預(yù)焙鋁電解槽的陰極炭塊組是什么樣的結(jié)構(gòu)？　55. 怎樣選擇預(yù)焙鋁電解槽陰極炭塊的材料？　56. 預(yù)焙槽用陰極扎糊有什么樣的技術(shù)要求？　57. 預(yù)焙鋁電解槽上部結(jié)構(gòu)主要由哪些部分組成？　58. 鋁電解過程中會產(chǎn)生多少煙氣需要排煙裝置處理？　59. 預(yù)焙陽極鋁電解槽排煙裝置的排煙量如何計算？　60. 預(yù)焙鋁電解槽有什么樣的母線結(jié)構(gòu)？　61. 鋁電解車間及預(yù)焙鋁電解槽在哪些部位設(shè)置了電氣絕緣，絕緣要求怎樣？第四章 大型預(yù)焙槽的陽極　62. 預(yù)焙鋁電解槽使用怎樣的陽極？　63. 炭素材料基本的宏觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)有哪些，它們?nèi)绾螠y定？……第五章　預(yù)焙鋁電解槽的預(yù)熱焙燒與啟動第六章　鋁電解槽的常規(guī)操作第七章　鋁電解槽非政黨期生產(chǎn)管理第八章　鋁電解槽正常生產(chǎn)管理第九章　預(yù)焙鋁電解槽病槽及防治第十章　鋁電解槽陰極內(nèi)襯破損及對策第十一章　鋁電解生產(chǎn)中的常規(guī)測量第十二章　鋁電解的計算機(jī)控制第十三章　鋁電解的電流效率第十四章　鋁電解的電能消耗能量平衡第十五章　鋁電解槽煙氣凈化及原料輸送第十六章　鋁及鋁合金的熔煉第十七章　鋁電解產(chǎn)品質(zhì)量及檢測第十八章　鋁電解廠的環(huán)境保護(hù)第十九章　鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)、成本及發(fā)展方向參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 鋁電解基本原理1.什么是鋁？目前，世界上已被發(fā)現(xiàn)的元素有107種，根據(jù)其導(dǎo)電性等一系列物理和化學(xué)性能，被分為金屬和非金屬。鋁（Al）屬于金屬元素。金屬元素根據(jù)其自然光澤可分為黑色金屬和有色金屬，鋁是一種具有銀白色光澤的有色金屬。有色金屬可按其密度分為重金屬和輕金屬，密度大于5.0g／cm3的稱為重金屬，密度小于5.0g／cm3的稱為輕金屬。鋁在20°C時的密度為2.6g/cm3，屬于輕金屬。除鋁以外，還有鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）、銣（Rb）、銫（Cs）、鈹（Be）、鎂（Mg）、鈣（ca）、鍶（sr）、鋇（Ba）、鈦（Ti）等十幾種金屬屬于輕金屬。硅（si）是一種半導(dǎo)體，或稱半金屬，就其密度而言（室溫下為2.34g/cm3），也屬于輕金屬的范疇。鋁在門捷列夫元素周期表中的原子序數(shù)為13，處于第3周期第3主族。鋁原子核內(nèi)有13個質(zhì)子和14個中子，相對原子質(zhì)量為26.98154；原子核外有13個電子，分3層排列，第一層2個電子；第二層共8個電子，分兩個亞層，第一亞層2個電子，第二亞層6個電子；第三層共3個電子，也分兩個亞層，第一亞層2個電子，第二亞層1個電子。鋁原子的電子層結(jié)構(gòu)可以表示為1s22s22p63s23pl。鋁原子容易失去最外層的3個電子而成為正3價的離子，有時也能失去3p上的1個電子而形成正1價的離子。鋁的氧化物具有酸、堿兩性，它與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鋁酸鹽而呈酸性，與強(qiáng)酸反應(yīng)生成鋁鹽而呈堿性。2.鋁的冶煉技術(shù)經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展過程？1746年波特（Pott）從明礬中制取了純的氧化鋁。1807年，英國的達(dá)維（H.Davy）試圖用電解法從氧化鋁中分離出金屬鋁，未獲成功。1825年，丹麥的奧爾斯德（H.C.Oersted）用化學(xué)法制取金屬鋁，他將AlCl3與鉀汞齊反應(yīng)，獲得了鋁汞齊，鋁汞齊在真空條件下蒸餾分離，制得了金屬鋁。1827年，德國的韋勒（Wohler）通過加熱鉀和無水氯化鋁的混合物得到少量的灰色金屬鋁粉末；1845年，他把氯化鋁氣體通過熔融的金屬鉀表面，得到金屬鋁珠，并初步測定了鋁的一些物理和化學(xué)性能。

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《鋁電解技術(shù)問答》由冶金工業(yè)出版社出版。

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