鋁電解槽陰極(原著第3版)（簡體書）

　莫頓·索列（M S?rlie）博士是位於挪威克裏斯蒂安桑的美鋁挪威鋁業（前埃肯鋁業）的技術支持與開發中心的專家，也是特隆赫姆市挪威科技大學（NTNU）材料科學與工程系的兼職教授。他致力於鋁電解陽極與陰極用炭素原料的基礎科學以及陽極與陰極工業技術的研究。

哈拉德A·歐耶（H. A. ·ye）博士是特隆赫姆市的挪威科技大學（NTNU）材料科學與工程系的名譽教授，也是每年鋁冶金國際講座（International Course on Process Metallurgy of Aluminium）的導師和教授。挪威無機化學學院是世界最大的鋁電解基礎研究部門，歐耶博士在該領域工作了40年。基於其突出的科學貢獻，被挪威國王封為爵士。同時歐耶博士也是國際標準委員會（ISO-226，原鋁生產材料）的主席。

第1章　陰極材料性質與陰極結構

1.1　緒論

1.2　炭內襯

1.2.1　無煙煤

1.2.2　天然石墨

1.2.3　人造石墨

1.2.4　膠黏劑

1.2.5　搗固糊

1.2.6　陰極炭塊

1.2.7　底部炭塊材料的選擇

1.2.8　側部炭塊

1.2.9　炭膠與碳質黏結劑

1.3　耐火材料與保溫材料

1.3.1　保溫材料

1.3.2　氧化鋁粉

1.3.3　緻密耐火材料

1.3.4　複合或夾層保溫材料

1.3.5　耐火材料和保溫材料性質

1.4　防滲材料

1.4.1　鋼板

1.4.2　石墨片

1.4.3　玻璃質

1.4.4　磚

1.4.5　整體澆注塊

1.4.6　幹式防滲料

1.5　鋼殼與托架

1.6　陰極安裝（築爐）

1.6.1　耐火層和保溫層

1.6.2　陰極鋼棒組裝

1.6.3　安裝底部炭塊

1.6.4　側部內襯

1.6.5　搗固糊部分

1.7　陰極模型計算

1.8　可濕潤陰極

1.8.1　介紹

1.8.2　TiB2材料性質

1.8.3　工業試驗

參考文獻

第2章　焙燒、啟動與早期操作

2.1　焙燒與啟動

2.1.1　焙燒方法

2.1.2　搗固糊

2.1.3　鋁液焙燒

2.1.4　陽極焙燒

2.1.5　電阻焙燒

2.1.6　火焰焙燒

2.1.7　電加熱器焙燒

2.1.8　熔融電解質（冷啟動）

2.1.9　焙燒方法的比較

2.1.10　焙燒效果

2.1.11　內襯材料的位移

2.2　電解槽啟動和電解質侵蝕（吸食）期

2.3　電解槽早期操作

2.4　電解槽正常操作

2.4.1　電解溫度與分子比

2.4.2　熱平衡與結殼形成

2.4.3　沖蝕坑與裂紋

2.5　槽壽命預測

參考文獻

第3章　化學反應與腐蝕

3.1　氣化與其他化學反應

3.1.1　炭內襯氧化

3.1.2　槽殼的氧化與脫落

3.2　碳化鋁的形成

3.3　磨蝕的實驗室研究

3.4　工業電解槽的磨蝕

3.5　炭內襯的化學反應

3.5.1　電解質和鈉的滲透

3.5.2　化學反應熱力學基礎

3.5.3　滲透（反應）模型的實驗驗證

3.5.4　工業電解槽炭陰極中的電解質滲透與反應

3.5.5　側部碳質材料中鈉的反應

3.5.6　陰極中的Li和K

3.5.7　NaCN的生成

3.6　與陰極鋼棒反應

3.7　耐火材料和保溫材料中的化學反應

3.7.1　電解質組分在耐火材料中的滲透

3.7.2　電解質與矽酸鋁耐火材料的反應

3.7.3　鈉蒸氣與矽酸鋁耐火材料的反應

3.7.4　電解質和鈉共同反應

3.7.5　與其他耐火材料的反應

3.7.6　與鋁液反應

3.7.7　與側壁陶瓷材料反應

參考文獻

第4章　電解過程中的物理變化

4.1　熱膨脹和收縮

4.1.1　陰極炭塊

4.1.2　搗固糊

4.1.3　陰極鋼棒和槽殼

4.1.4　複合熱膨脹

4.1.5　耐火材料和保溫材料

4.2　導電性能

4.2.1　初始內襯材料的導電性能

4.2.2　導電性能的過時變化

4.3　熱導率

4.3.1　初始陰極炭塊材料的熱導率

4.3.2　炭塊熱導率隨時間的變化

4.3.3　炭塊材料電阻率和熱導率的交互作用

4.3.4　耐火材料的熱導率

4.4　鈉膨脹

4.4.1　自由膨脹

4.4.2　受壓膨脹

4.5　陰極底部隆起

4.5.1　垂直膨脹梯度

4.5.2　鹽析

4.5.3　材料轉化

4.5.4　位移約束

4.6　機械強度

參考文獻

第5章　陰極材料性能表徵

5.1　簡介

5.2　炭素材料的性能標準化測試方法

5.2.1　陰極、搗固糊和耐火材料的ISO實驗方法

5.2.2　耐火材料和保溫材料的標準測試方法

5.2.3　非標準表徵方法

5.3　綜述

5.3.1　測試方法

5.3.2　標準測試方法（炭塊）

5.3.3　炭塊校檢

5.3.4　非標準測試方法（炭塊）

5.3.5　搗固糊

5.3.6　陰極材料的性能選擇

參考文獻

第6章　陰極破損

6.1　引言

6.2　陰極解剖

6.3　不均勻加熱和熱衝擊

6.4　搗固部分的安裝質量問題

6.5　搗固糊的收縮

6.6　陰極鋼棒導致的破損

6.7　電解槽鋼殼和內襯的相互作用

6.8　鈉滲透

6.9　鋼殼破損

6.10　瞬間高溫和滲透

6.11　側壁結殼動力學

6.12　陰極的過度保溫

6.13　鈉膨脹和陰極表皮脫落

6.14　側壁的空氣氧化

6.15　側壁腐蝕

6.16　底部炭塊的氧化破損

6.17　底部炭塊的磨蝕

6.18　沖蝕坑的形成

6.19　陰極下部的鋁熱反應

6.20　電解槽的臨時停槽與重新啟動

6.21　電解槽的維修

參考文獻

第7章　廢舊電解槽內襯材料的回收處理

7.1　廢舊電解槽內襯材料

7.1.1　背景

7.1.2　廢舊電解槽內襯材料的處理

7.1.3　水解反應

7.2　SPL處理方法綜述

7.3　處理、回收和利用技術

7.3.1　燃燒發電技術

7.3.2　鋼鐵工業中的造渣劑和金屬添加劑

7.3.3　水泥製造業中燃料和礦物添加劑

7.3.4　轉化為惰性填埋材料

7.3.5　紅磚陶瓷產品

7.3.6　石棉生產中添加SPL技術

7.3.7　浸出工藝回收氟化物

7.3.8　高溫水解

7.3.9　高溫硫解

7.3.10　高溫矽解

7.3.11　石墨回收

7.3.12　陰極炭塊添加劑

7.3.13　陽極炭塊添加劑

7.3.14　金屬鋁的選擇性回收

7.4　處理廢舊電解槽內襯材料的基本觀點

7.4.1　填埋

7.4.2　運輸

7.4.3　剝落和分揀

7.4.4　直接回收

7.4.5　新的工藝過程開發

參考文獻

第8章　趨勢與發展

8.1　總體趨勢

8.2　陰極炭材料

8.3　搗固糊

8.4　膠

8.5　側壁材料

8.6　耐火材料

8.7　鋼殼

8.8　廢陰極處理

8.9　數學模型

8.10　可濕潤性陰極

參考文獻

索引