1 铝的工业生产 1
1.1 引言 1
1.2 霍尔-埃鲁铝电解法 1
1.3 氧化铝 3
1.4 阳极 4
1.5 阴极 6
1.6 槽系列 6
1.7 电解槽的生产操作 7
2 相图与相平衡 10
2.1 概述 10
2.2 Na3AlF6二元系 11
2.2.1 NaF-AlF3系 11
2.2.2 Na3AlF6-Al2O3系 14
2.2.3 Na3AlF6-CaF2系 16
2.2.4 Na3AlF6-LiF系 17
2.2.5 Na3AlF6-KF系 17
2.2.6 Na3AlF6-MgF2系 17
2.2.7 Na3AlF6-FeF2系 18
2.2.8 Na3AlF6-ZnO系 19
2.2.9 Na3AlF6-CeO2系 19
2.2.10 Na3AlF6-“FeO”系 20
2.2.11 Na3AlF6-Fe2O3系 20
2.2.12 Na3AlF6-SnO2系 20
2.2.13 Na3AlF6-Co3O4系 21
2.2.14 Na3AlF6-NiO系 22
2.2.15 Na3AlF6-Cr2O3系 23
2.2.16 Na3AlF6-Cu2O系 23
2.2.17 Na3AlF6-TiO2系 23
2.2.18 Na3AlF6-ZrO2系 24
2.2.19 Na3AlF6-Na4P2O7系 25
2.2.20 Na3AlF6-V2O5系 25
2.3 多元系相图 25
2.3.1 Na3AlF6-AlF3-CaF2系 25
2.3.2 Na3AlF6-AlF3-MgF2系 29
2.3.3 Na3AlF6-AlF3-SnO2系 30
2.3.4 NaF-AlF3-SnO2系 30
2.3.5 NaF-AlF3-Fe2O3 30
2.3.6 NaF-AlF3-Al2O3-Fe2O3系 31
2.3.7 NaF-AlF3-Al2O3-SnO2系 31
2.3.8 NaF-AlF3-Al2O3-CaF2系（其中添加NiO和NiFe2O4） 32
2.3.9 Na3AlF6-Al2O3-BaFCl系 32
2.4 其他体系 33
2.4.1 KF-AlF3系 33
2.4.2 KF-AlF3-Al2O3系 34
2.4.3 Na3AlF6-LiF-Al2O3（5%CaF2或MgF2）系 35
2.5 相图计算 35
2.6 与生产过程有关液相线方程 35
参考文献 40
3 热力学数据 42
3.1 引言 42
3.2 一元体系 43
3.3 多元体系的热力学数据 48
3.3.1 混合焓 48
3.3.2 活度数据 51
3.4 蒸气压力和热力学数据 66
3.4.1 引言 66
3.4.2 NaF-AlF3（-Al）混合物的蒸气压力 66
3.4.3 NaF-AlF3-Al2O3-MFx混合物的蒸气压力 72
3.5 能量需求 74
参考文献 77
4 冰晶石基熔体中的结构单体 80
4.1 引言 80
4.2 冰晶石基熔体的离子模型 81
4.2.1 NaF-AlF3熔盐中的离子 81
4.2.2 熔融NaF-AlF3-Al2O3混合物中的离子体 90
4.2.3 冰晶石基熔体中常见添加剂的离子模型 94
4.2.4 冰晶石基熔体中杂质的离子结构模型 96
参考文献 100
5 物化性质 104
5.1 密度 104
5.1.1 引言 104
5.1.2 熔融的冰晶石和含冰晶石熔盐的密度 105
5.1.3 实验数据的处理和应用 112
参考文献 115
5.2 表面张力 116
5.2.1 引言 116
5.2.2 表面张力 116
5.2.3 冰晶石熔盐中铝的界面张力 123
5.2.4 电解质对碳材料润湿 126
参考文献 131
5.3 电导率 132
5.3.1 引言 132
5.3.2 熔融的冰晶石及其混合物的电导率 132
参考文献 138
5.4 黏度 138
5.4.1 引言 138
5.4.2 熔融冰晶石及其混合物的黏度 138
参考文献 143
5.5 迁移数 143
参考文献 145
5.6 铝电解质中的扩散现象 145
参考文献 147
5.7 热导率 147
参考文献 151
6 电化学性质 152
6.1 引言 152
6.2 原电池和参比电极 152
6.2.1 气体电极 152
6.2.2 氧化物电极 154
6.2.3 金属电极 155
6.2.4 固体电解质 157
6.3 动力学研究用工作电极 158
6.4 双电层结构 159
6.4.1 铝电极 159
6.4.2 炭电极 160
参考文献 162
7 电极过程 163
7.1 阴极过程 163
7.1.1 引言 163
7.1.2 放电电位 163
7.1.3 阴极过电压 164
7.1.4 电荷转移反应 168
7.1.5 在固体电极上沉积铝 171
7.1.6 杂质的影响 173
7.1.7 热效应 174
7.1.8 工业电解槽中的阴极过程 177
7.1.9 可用的新阴极材料 180
7.2 阳极过程 180
7.2.1 引言 180
7.2.2 阳极的一次产物 181
7.2.3 阳极过电压 183
7.2.4 非稳态法 192
7.2.5 冰晶石熔盐组成的影响 204
7.2.6 阳极腐蚀 205
7.2.7 电催化 207
7.2.8 阳极过程的机理 211
7.3 阳极效应 213
7.3.1 阳极效应 215
7.3.2 阳极效应的机理 233
7.3.3 工业槽的阳极效应 239
参考文献 245
8 铝与电解质相互作用 252
8.1 绪论 252
8.2 直观观察 253
8.3 金属溶解度测量 254
8.3.1 NaF/AlF3摩尔比 254
8.3.2 氧化铝 255
8.3.3 氟化锂 255
8.3.4 温度 256
8.3.5 单一金属的溶解度 257
8.4 铝蒸气相 257
8.5 电化学的特性 258
8.6 溶解金属的电导率 260
8.7 金属溶解的本质 262
8.7.1 金属分散 262
8.7.2 工业电解槽中的颗粒分布与溶解度 262
参考文献 263
9 电流效率 265
9.1 引言 265
9.1.1 理论部分 265
9.1.2 电流效率的测定方法 271
9.1.3 数学模型 273
9.2 冰晶石熔体中铝的重量损失 277
9.3 CO2、CO和溶解铝之间的反应 278
9.4 实验槽中电解效率测量 278
9.4.1 金属杂质的影响 278
9.4.2 固态阴极上铝的沉积 278
9.4.3 试验槽的测量 279
9.4.4 Solli等人的实验结果 282
9.4.5 实验室电解槽研究结果讨论 287
9.5 工业电解槽的电流效率 287
9.5.1 发展历史 287
9.5.2 不同的电解质参数对电流效率的影响 288
9.5.3 电解质成分优化 298
9.5.4 界面搅动、钠含量和电流效率 299
9.5.5 电解槽的设计和运行对电流效率的影响 301
9.5.6 Tarcy等人的研究 305
9.6 结束语 308
参考文献 310
10 其他化学问题 317
10.1 电解质中杂质的影响 317
10.1.1 电解质中的杂质 317
10.1.2 杂质在电解质中的溶解度 319
10.1.3 电解质中杂质行为 326
10.1.4 干式净化器中杂质的回收 337
10.1.5 气流中除杂 339
10.1.6 杂质的还原 340
参考文献 343
10.2 氧化铝在熔盐中的溶解 344
10.2.1 引言 344
10.2.2 氧化铝的物理性能 345
10.2.3 氧化铝溶解实验室研究 348
10.2.4 工业电解槽中氧化铝分布情况 362
参考文献 363
10.3 工业电解槽中的炭 364
10.3.1 引言 364
10.3.2 炭阳极 365
10.3.3 阴极炭块 366
参考文献 369
10.4 氟化物的释放 369
10.4.1 引言 369
10.4.2 干式净化 370
10.4.3 氧化铝表面吸附HF的研究 374
10.4.4 氟挥发物的工业测定方法 375
10.4.5 氟化物挥发的数学模型 376
10.4.6 碳氟化物气体的挥发 379
参考文献 382
10.5 惰性阳极，惰性阴极，新型电解槽 384
10.5.1 定义 384
10.5.2 惰性阳极 385
10.5.3 金属污染问题 389
10.5.4 惰性阴极 390
10.5.5 使用惰性电极时的常规或改进的电解槽 392
参考文献 396
10.6 可替代的炼铝新方法 397
10.6.1 引言 397
10.6.2 美国铝业公司的铝还原法 397
10.6.3 碳热还原法炼铝 399
10.6.4 结论 404
参考文献 406
10.7 结论性评论 407
10.7.1 基础研究工作 407
10.7.2 应用研究和开发工作 410
参考文献 414
词目索引表 415