第1章 绪论 1
1.1 铝电解过程概述 1
1.2 铝电解中的界面现象与界面反应 4
第2章 铝电解原理 7
2.1 铝电解质体系 7
2.1.1 NaF-AlF：二元系 7
2.1.2 Na3A1F6-Al2O3二元系 10
2.1.3 Na3A1F6-A1F3-Al2O3三元系 14
2.2 工业铝电解质(添加剂的应用) 15
2.3 铝电解质的酸度 19
2.4 铝电解质的物理化学性质 21
2.4.1 NaF-AlF3系的物理化学性质 22
2.4.2 Na2A1F6-Al2O3系的物理化学性质 22
2.5 冰晶石-氧化铝熔液的离子结构 26
2.5.1 冰晶石晶体的结构 26
2.5.2 冰晶石的热分解反应 27
2.5.3 冰晶石的理论熔点 28
2.5.4 冰晶石-氧化铝熔液的离子结构 30
2.6 氧化铝的分解电压 32
2.6.1 氧化铝分解电压的计算 32
2.6.2 氧化铝分解电压的测定 38
2.6.3 铝电解质其他组分的分解电压 38
2.7 铝电解机理 40
参考文献 42
第3章 界面与双电层 43
2.1 界面与相际 43
3.2 电毛细现象与Lippman方程 46
3.2.1 电毛细现象 46
3.2.2 Lippman方程 47
3.3 微分电容 49
3.4 零电荷电位 52
3.4.1 金属在水溶液和熔盐中的零电荷电位 52
3.4.2 零电荷电位的测量 54
参考文献 55
第4章 炭电极上的湿润现象 56
4.1 概说 56
4.2 冰晶石-氧化铝熔液对炭阳极和炭阴极的湿润 57
4.3 影响湿润性的因素 68
4.3.1 电流密度对湿润性的影响 68
4.3.2 氧化铝浓度对湿润性的影响 70
4.3.3 冰晶石的NaF/AlF3(摩尔比)对湿润性的影响 71
4.3.4 添加剂氟化镁对湿润性的影响 72
4.3.5 温度对湿润性的影响 73
4.3.6 电极材质对湿润性的影响 74
4.4 电极电位与湿润性 76
4.4.1 湿润性与炭阴极上铝活度的关系 77
4.4.2 电极电位与湿润性的关系 81
4.4.3 双电层电容与电极电位的关系 83
4.4.4 改变电极极性与湿润性的关系 85
4.4.5 石墨电极上的电位扫描伏-安图 86
参考文献 88
第5章 阳极界面现象与界面反应 89
5.1 阳极反应概说 89
5.2 阳极反应的特点 94
5.2.1 阳极反应高度不可逆 94
5.2.2 阳极表面钝化 94
5.3 炭阳极上的过电压 98
5.3.1 连续脉冲-示波器法测量过电压 98
5.3.2 铝电解过程中的反电动势 101
5.3.3 炭阳极过电压的测量 105
5.3.4 工业铝电解槽的阳极过电压测量 108
5.3.5 炭阳极过电压的形成机理 111
5.3.6 炭阳极反应的动力学方程 117
5.4 铂阳极上的过电压与其形成机理 117
5.4.1 铂阳极上的过电压 117
5.4.2 铂阳极反应过程及其律速步骤 119
5.4.3 铂阳极反应的动力学方程 125
5.5 阳极效应 125
5.5.1 临界电流密度及影响因素 126
5.5.2 蝴蝶突变数学模型对阳极效应的描述 134
5.5.3 工业铝电解槽上阳极效应的电压特点 141
5.5.4 高电位下的伏-安图 142
5.5.5 阳极效应时的高频电流 142
5.5.6 惰性金属阳极上的阳极效应 146
5.5.7 阳极效应发生机理 148
参考文献 153
第6章 阴极界面现象与界面反应 156
6.1 阴极反应概说 156
6.2 阴极过电压 157
6.3 冰晶石-氧化铝熔液对炭阴极的渗透 159
6.3.1 电极极性的影响 159
6.3.2 电流密度的影响 161
6.3.3 铝液的影响 161
6.3.4 冰晶石熔液中NaF/AlF3(摩尔比)的影响 162
6.3.5 添加剂氟化镁的影响 163
6.3.6 电解质渗透的理论 164
6.4 炭阴极的膨胀 165
6.5 钠的侵蚀作用 170
6.5.1 碳钠化合物 173
6.5.2 温度对于钠侵蚀的影响 177
6.6 钾的侵蚀作用 179
6.7 锂的侵蚀作用 181
6.8 炭阴极的破损 184
6.8.1 炭阴极的破损特征 184
6.8.2 钠和电解质组分在炭阴极中的分布 187
6.8.3 电解质对耐火材料的侵蚀 192
6.8.4 炭阴极中发生的化学反应 194
6.8.5 保温层中发生的化学反应 195
6.9 耐火材料抗电解质侵蚀的性能 196
6.10 炭阴极的破损机理及延长其寿命的对策 201
参考文献 203
7.1.1 铝溶解本性 205
7.1 铝在冰晶石-氧化铝熔液中的溶解 205
第7章 铝液-电解液界面现象与界面反应 205
7.1.2 铝的溶解度 206
7.1.3 铝溶解现象的观测 209
7.1.4 电解时铝溶解现象的观测 212
7.2 铝液-电解液界面张力 214
7.2.1 界面张力的测量 215
7.2.2 界面张力的判断 221
7.3 铝的再氧化反应 223
参考文献 229
第8章 电解液-气体界面现象与界面反应 230
8.1 电解液的表面张力 230
8.2 电解液的蒸气压 231
8.3 电解液的水解反应 233
8.4 阳极气体在冰晶石熔液中的溶解度 235
参考文献 239
9.1.1 热力学研究 240
9.1 氧化铝在冰晶石熔液中的溶解现象 240
第9章 固体氧化铝在冰晶石熔液中的溶解 240
9.1.2 动力学研究 242
9.1.3 氧化铝在冰晶石熔液中的溶解机理 243
9.1.4 氧化铝的溶解现象 243
9.2 氧化铝的溶解速度 245
9.3 氧化铝的相变 250
9.4 氧化铝在烟气净化中的应用 251
9.5 氧化铝输送中的表面电现象 253
参考文献 256
第10章 铝液净化中的界面现象 257
10.1 铝液净化概说 257
10.2 铝-炭界面反应 259
10.2.1 电解液内生成碳化铝 261
10.2.2 铝液内生成碳化铝 262
10.2.3 炭阴极上生成碳化铝 263
10.3 分离铝液中碳化铝等固态物质时的界面现象 263
参考文献 264