第1章 铝冶金的历史与发展 1
1.1 铝冶金的历史 1
1.2 现代铝工业 4
1.3 铝电解槽的发展 8
1.4 铝电解的生产过程 16
1.5 铝电解理论的进展 18
参考文献 19
第2章 铝的性质和用途 21
2.1 铝的物理性质 22
2.2 铝的化学性质 31
2.3 铝合金 35
参考文献 39
第3章 铝电解质体系 40
3.1 NaF—AlF3二元系 40
3.2 Na3AlF6—Al2O3二元系 46
3.3 Na3AlF6—AlF3—A12O3三元系 55
3.4 相律的应用 60
3.5 工业电解质中添加剂的应用 62
3.5.1 氟化钙（CaF2） 63
3.5.2 氟化镁（MgF2） 65
3.5.3 氟化锂（LiF） 67
3.5.4 氯化钠（NaCl） 71
3.5.5 添加剂的综合作用 73
3.5.6 各种添加剂对冰晶石熔液初晶点的影响比较 79
3.6 工业铝电解质的发展趋势 81
参考文献 82
第4章 冰晶石—氧化铝熔液的物理化学性质 84
4.1 密度 84
4.1.1 NaF—AlF3系密度 84
4.1.2 Na3AlF6—Al2O3系密度 90
4.1.3 添加剂对电解质密度的影响 92
4.2.1 概述 93
4.2 电导率 93
4.2.2 NaF—AlF3系电导率 99
4.2.3 Na3AlF6—Al2O3系电导率 107
4.2.4 添加剂对电解质熔液电导率的影响 107
4.2.5 炭粒和氧化铝沉淀对电解质电导率的影响 109
4.3 迁移数 112
4.3.1 概述 112
4.3.3 Na3AlF6—Al2O3熔液中的离子迁移数 115
4.3.2 NaF熔液中的离子迁移数 115
4.4 蒸气压 119
4.4.1 NaF—AlF3系蒸气压 119
4.4.2 Na3AlF6—Al2O3系蒸气压 123
4.4.3 NaF—AlF3—Al系蒸气压 125
4.4.4 添加剂对电解质蒸气压的影响 126
4.5 粘度 126
4.6 铝电解质的水解反应 131
参考文献 137
4.7 工业铝电解质 137
第5章 铝电解质的酸碱度 139
5.1 铝电解质酸碱度的表示方式及其相互关系 139
5.2 工业铝电解质酸碱度的演变电 143
5.2.1 原始的低摩尔比电解质 144
5.2.2 弱碱性至中性电解质 146
5.2.3 弱酸性至酸性电解质 146
5.2.4 强酸性电解质 148
5.2.5 今后发展趋势 149
5.3 工业铝电解质中的物相 152
5.4 工业铝电解质酸碱度的测定方法 154
5.4.1 概述 154
5.4.2 热滴定法 155
5.4.3 氟离子选择电极法 156
5.4.4 电导法 160
5.4.5 X射线分析法（XRF法） 160
5.4.6 观察法 162
5.5 铝电解质摩尔比的调整计算 163
参考文献 164
第6章 冰晶石熔液中氧化铝的溶解 165
6.1 氧化铝的溶解热力学 165
6.1.1 α-Al2O3的热焓 166
6.1.2 α-A12O3在冰晶石熔液中的溶解热焓 166
6.1.3 添加剂对α-Al2O3溶解热焓的影响 167
6.1.4 熔液中Al的影响 169
6.1.5 γ-Al2O3转变为α-Al2O3的相变热 170
6.2 氧化铝的溶解反应 170
6.3 氧化铝的溶解动力学 172
6.3.1 温度对氧化铝溶解速度的影响 175
6.3.2 添加剂对氧化铝溶解速度的影响 177
6.4 工业电解槽中氧化铝的溶解 177
6.5 氧化铝浓度的检测方法 180
6.6 氧化铝溶解对电解质温度的影响 186
6.7 氧化铝在冰晶石熔液中的溶解行为 189
6.7.1 氧化铝的溶解行为 189
6.7.2 氧化铝在冰晶石熔液中的胶体状态 190
参考文献 191
第7章 冰晶石—氧化铝熔液的离子结构和电解机理 192
7.1 冰晶石晶体的结构 192
7.2 冰晶石的热分解反应 194
7.3 NaF—AlF3二元系的热分解率 196
7.4 冰晶石的真熔点 199
7.5 冰晶石—氧化铝熔液的离子结构 200
7.5.1 热力学方法 201
7.5.2 拉曼光谱法 204
7.5.3 冰晶石—氧化铝熔液中离子质点总括表 209
7.6 铝电解机理 210
7.6.1 阴极反应 212
7.6.2 阳极反应 217
7.6.3 炭阳极消耗量 218
7.6.4 阳极气体组成 219
7.6.5 阳极过程的步骤 221
7.6.6 铝电解的总反应 223
7.7 电泳与电渗 224
参考文献 224
第8章 铝电解中的阳极过电压和阳极效应 226
8.1 铝电解中的阳极过电压 226
8.2 铝电解中的阳极效应 235
8.2.1 概述 235
8.2.2 临界电流密度 236
8.2.3 阳极效应时的气体组成 243
8.3 阳极效应发生机理学说 248
8.3.1 湿润性学说 248
8.3.2 氟离子放电学说 249
8.4.1 在微型电解槽上观测阳极效应 253
8.4 对阳极效应的新观测 253
8.3.3 静电引力学说 253
8.4.2 在透明电解槽上观测阳极效应 255
8.4.3 在惰性阳极材料上观测阳极效应 255
8.4.4 用慢扫描示波技术观测阳极效应 257
8.5 工业电解槽上发生阳极效应的三个步骤 264
8.6 水溶液电解中的阳极效应 268
8.7 对阳极效应发生机理的新认识 268
8.7.1 提高电流密度而发生的阳极效应 270
8.7.2 减小氧化铝浓度而发生的阳极效应 270
8.7.3 “效应”综合评论 271
参考文献 272
第9章 炭阴极上析出钠和生成碳化铝 274
9.1 析出钠 274
9.1.1 化学反应置换钠 274
9.1.2 电化学反应析出钠 278
9.2.1 生成碳化铝的反应热力学 282
9.2 生成碳化铝 282
9.2.2 电解质内生成碳化铝 285
9.2.3 铝液中生成碳化铝 286
9.2.4 炭阴极上生成碳化铝 289
9.3 生成碳钠化合物 293
9.4 生成氰化物 294
9.4.1 概述 294
9.4.2 怎样抑制氰化物的生成 294
参考文献 296
第10章 铝在冰晶石熔液中的溶解现象和再氧化反应 297
10.1 铝的溶解现象 297
10.2 铝的溶解本性 299
10.3 金属雾的特征 303
10.4 金属雾的结构 307
10.5 金属雾颜色的诠释 309
10.6 铝的电化学溶解与阴极保护 311
10.7 铝在冰晶石熔液中的溶解度 319
10.8 工业铝电解槽中铝的溶解损失与律速步骤 327
参考文献 339
附彩色图片注解 341
第11章 铝电解的电流效率 343
11.1 铝的电化学当量 343
11.2 电流效率降低的原因 344
11.2.1 高价—低价离子循环转换 345
11.2.2 水电解 347
11.2.3 电解质中杂质的影响 349
11.2.4 冰晶石—氧化铝熔液中的电子导电 355
11.3 电解参数对电流效率的影响 357
11.3.1 电流密度 357
11.3.2 温度 363
11.3.3 极间距离 364
11.3.4 氧化铝浓度 365
11.3.5 添加剂 367
11.4 电解质的流体力学对电流效率的影响 371
11.5 电流效率的数学关系式 373
11.6 电流效率的测定方法 378
11.6.1 盘存法 379
11.6.2 回归法 380
11.6.3 气体分析法 387
11.7 提高电流效率的预测 393
11.8 铝在其他融盐中的电流效率 395
11.8.1 概述 395
11.8.2 氯化钠—氯化铝电解 395
参考文献 398
第12章 铝电解中的能量平衡 400
12.1 氧化铝的分解电压 400
12.1.1 在惰性阳极上的分解电压 401
12.1.2 在活性阳极上的分解电压 405
12.1.3 考虑活度时的分解电压 409
12.2 铝电解质其他组分的分解电压 413
12.3 理论电耗率 414
12.4 铝电解槽的电压分配 417
12.5 铝电解槽的能量平衡 418
12.6 节省电能的潜力 423
12.6.1 提高电流效率 423
12.6.2 降低平均电压 423
12.7 节省电能的展望 425
12.7.1 惰性阴极电解槽 426
12.7.2 惰性阳极电解槽 428
12.7.3 多室氧化铝电解槽 430
12.8 低温铝电解 431
12.8.1 概述 431
12.8.2 低温电解与节能的关系 431
12.8.3 低温电解质 434
12.8.5 铝液上浮的低温电解 439
12.8.4 低温铝电解的电流效率 439
参考文献 443
第13章 冰晶石—氧化铝熔液对炭电极的湿润和渗透 445
13.1 概述 445
13.2 冰晶石—氧化铝熔液的表面张力 447
13.3 冰晶石—氧化铝熔液对炭电极的湿润现象 449
13.4 影响湿润性的因素 457
13.4.1 电流密度和铝的影响 457
13.4.2 氧化铝浓度的影响 458
13.4.3 冰晶石摩尔比的影响 460
13.4.4 炭素材质的影响 462
13.4.5 炭阳极中添加锂盐的影响 464
13.4.6 炭阴极上涂覆硼化钛层的影响 464
13.4.7 铝合金组成对炭阴极湿润性的影响 464
13.5.1 双室电解槽的渗透实验 466
13.5 冰晶石—氧化铝熔液对炭阴极的渗透 466
13.5.2 工业铝电解槽阴极内衬的解剖 469
13.5.3 电解质向炭阴极渗透的理论 472
参考文献 475
第14章 铝的精炼 476
14.1 铝的纯度 476
14.2 铝中杂质元素的平衡 479
14.3 铝液净化 482
14.4.1 概述 486
14.4 三层液电解法制取精铝 486
14.4.2 三层液精炼电解质 489
14.4.3 三层液电解精炼中的电化学反应 493
14.4.4 铝及铝—铜合金在电解质中的溶解度 495
14.4.5 三层液电解中的阴极电流效率 497
14.4.6 三层液电解中的阳极电流效率 499
14.5 偏析法制取精铝 501
14.6 有机溶液电解法制取高纯铝 503
14.7 区域熔炼法制取高纯铝 505
14.8 高纯度铝的鉴定 506
参考文献 507
第15章 炼铝新方法 509
15.1 概述 509
15.2 氧化铝的电热还原 510
15.2.1 反应热化学 510
15.2.2 Al—O—C系相图 514
15.3.1 电热法熔炼铝合金的发展 519
15.3 铝矿的电热还原 519
15.3.2 电热法流程 520
15.3.3 熔炼Al—Si合金的还原反应 521
15.3.4 原料组成与合金中铝含量的关系 522
15.4 从电热法粗合金中提取共晶铝硅 525
15.5 从电热法铝硅合金中提取纯铝 526
15.5.1 电解法 527
15.5.2 低价氯化铝歧解法 528
15.6.1 概述 544
15.6 氯化铝电解法 544
15.6.2 氯化铝电解法的物理化学 548
15.6.3 氯化铝电解的机理 552
15.6.4 氯化铝电解的电流效率 554
15.7 融盐电解法制取铝基母合金 556
15.7.1 概述 556
15.7.2 热力学原理 557
15.7.3 铝基母合金中合金元素的浓度范围 559
15.7.4 用融盐电解法制取铝基母合金的电流效率 559
15.7.5 铝基母合金中合金元素浓度递增律 562
15.7.6 铝硅母合金中硅浓度的极限 565
15.8 对炼铝新方法的展望 567
参考文献 567
附录 569
附表1 元素的电化学当量 569
附表2 金属在卤化物融盐中的标准电位值 572