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第1章铝冶金的历史与发展
1.1铝冶金的历史
铝在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为8％，仅次于氧
和硅，居第三位。但在各种金属元素当中，铝居首位。铝的化学性
质十分活泼，故自然界中极少发现元素状态的铝〔1～3〕。含铝的矿物
总计有250多种，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。
我国采用铝矿有悠久的历史，很早就开始从明矾石提取明矾
（古称矾石）以供医药及工业上应用。汉代《本草经》（公元前一世
纪）一书中记载了16种矿物**，其中就包括矾石、铅丹、石灰、朴
硝、磁石。明代宋应星所著《天工开物》（公元1637年）一书中记
载了矾石的制造和用途。
Aluminium一词从明矾衍生而来，古罗马人称明矾为Alu－
men。1746年Pott从明矾中制取一种金属氧化物。Marggraf认为
粘土和明矾中含有同一种金属氧化物。1876年Morveau称此种氧
化物为氧化铝Alumine（英文为Alumina）。1807年英国Davy试图
用电解法从氧化铝中分离出金属，未成功。1808年他称呼此种拟
想中的金属为Aluminium。以后沿用此名。
金属铝*初用化学法制取。1825年丹麦O

目录
前言
第1章铝冶金的历史与发展
1.1铝冶金的历史
1.2现代铝工业
1.3铝电解槽的发展
1.4铝电解的生产过程
1.5铝电解理论的进展
参考文献
第2章铝的性质和用途
2.1铝的物理性质
2.2铝的化学性质
2.3铝合金
参考文献
第3章铝电解质体系
3.1NaF－AlF3二元系
3.2Na3AlF6－Al2O3二元系
3.3Na3AlF6－AlF3－Al2O3三元系
3.4相律的应用
3.5工业电解质中添加剂的应用
3.5.1氟化钙（CaF2）
3.5.2氟化镁（MgF2）
3.5.3氟化锂（LiF）
3.5.4氯化钠（NaCl）
3.5.5添加剂的综合作用
3.5.6各种添加剂对冰晶石熔液初晶点的影响比较
3.6工业铝电解质的发展趋势
参考文献
第4章冰晶石—氧化铝熔液的物理化学性质
4.1密度
4.1.1NaF—AlF系密度
4.1.2Na3AlF6—Al2O）3系密度
4.1.3添加剂对电解质密度的影响
4.2电导率
4.2.1概述
4.2.2NaF—AlF系电导率
4.2.3Na3AlF6－Al2O3系电导率
4.2.4添加剂对电解质熔液电导率的影响
4.2.5炭粒和氧化铝沉淀对电解质电导率的影响
4.3迁移数
4.3.1概述
4.3.2NaF熔液中的离子迁移数
4.3.3Na3AlF6—Al2O3熔液中的离子迁移数
4.4蒸气压
4.4.1NaF一AlF系蒸气压
4.4.2Na3AlF6—八l2O3系蒸气压
4.4.3NaF—AlF；—Al系蒸气压
4.4.4添加剂对电解质蒸气压的影响
4.5粘度
4.6铝电解质的水解反应
4.7工业铝电解质
参考文献
第5章铝电解质的酸碱度
5.1铝电解质酸碱度的表示方式及其相互关系
5.2工业铝电解质酸碱度的演变史
5.2.1原始的低摩尔比电解质
5.2.2弱碱性至中性电解质
5.2.3弱酸性至酸性电解质
5.2.4强酸性电解质
5.2.5今后发展趋势
5.3工业铝电解质中的物相
5.4工业铝电解质酸碱度的测定方法
5.4.1概述
5.4.2热滴定法
5.4.3氟离子选择电极法
5.4.4电导法
5.4.5X射线分析法（XRF法）
5.4.6观察法
5.5铝电解质摩尔比的调整计算
参考文献
第6章冰晶石熔液中氧化铝的溶解
6.1氧化铝的溶解热力学
6.1.1a－Al2O3的热焓
6.1.2a－Al2O在冰晶石熔液中的溶解热烙
6.1.3添加剂对a－Al2O3溶解热焓的影响
6.1.4熔液中Al的影响
6.1.5γ－Al，O转变为a－Al，O的相变热
6.2氧化铝的溶解反应
6.3氧化铝的溶解动力学
6.3.1温度对氧化铝溶解速度的影响
6.3.2添加剂对氧化铝溶解速度的影响
6.4工业电解槽中氧化铝的溶解
6.5氧化铝浓度的检测方法
6.6氧化铝溶解对电解质温度的影响
6.7氧化铝在冰晶石熔液中的溶解行为
6.7.1氧化铝的溶解行为
6.7.2氧化铝在冰晶石熔液中的胶体状态
参考文献
第7章冰晶石—氧化铝熔液的离子结构和电解机理
7.1冰晶石晶体的结构
7.2冰晶石的热分解反应
7.3NaF—AlF3二元系的热分解率
7.4冰晶石的真熔点
7.5冰晶石—氧化铝熔液的离子结构
7.5.1热力学方法
7.5.2拉曼光谱法
7.5.3冰晶石—氧化铝熔液中离子质点
总括表
7.6铝电解机理
7.6.1阴极反应
7.6.2阳极反应
7.6.3炭阳极消耗量
7.6.4阳极气体组成
7.6.5阳极过程的步骤
7.6.6铝电解的总反应
7.7电泳与电渗
参考文献
第8章铝电解中的阳极过电压和阳极效应
8.1铝电解中的阳极过电压
8.2铝电解中的阳极效应
8.2.1概述
8.2.2临界电流密度
8.2.3阳极效应时的气体组成
8.3阳极效应发生机理学说
8.3.1湿润性学说
8.3.2氟离子放电学说
8.3.3静电引力学说
8.4对阳极效应的新观测
8.4.1在微型电解槽上观测阳极效应
8.4.2在透明电解槽上观测阳极效应
8.4.3在惰性阳极材料上观测阳极效应
8.4.4用慢扫描示波技术观测阳极效应
8.5工业电解槽上发生阳极效应的三个步骤
8.6水溶液电解中的阳极效应
8.7对阳极效应发生机理的新认识
8.7.1提高电流密度而发生的阳极效应
8.7.2减小氧化铝浓度而发生的阳极效应
8.7.3“效应”综合评论
参考文献
第9章炭阴极上析出钠和生成碳化铝
9.1析出钠
9.1.1化学反应置换钠
9.1.2电化学反应析出钠
9.2生成碳化铝
9.2.1生成碳化铝的反应热力学
9.2.2电解质内生成碳化铝
9.2.3铝液中生成碳化铝
9.2.4炭阴极上生成碳化铝
9.3生成碳钠化合物
9.4生成氰化物
9.4.1概述
9.4.2怎样**氰化物的生成
参考文献
第10章铝在冰晶石熔液中的溶解现象和再氧化反应
10.1铝的溶解现象
10.2铝的溶解本性
10.3金属雾的特征
10.4金属雾的结构
10.5金属雾颜色的诠释
10.6铝的电化学溶解与阴极保护
10.7铝在冰晶石熔液中的溶解度
10.8工业铝电解槽中铝的溶解损失与律速步骤
参考文献
附彩色图片注解
第11章铝电解的电流效率
11.1铝的电化学当量
11.2电流效率降低的原因
11.2.1高价—低价离子循环转换
11.2.2水电解
11.2.3电解质中杂质的影响
11.2.4冰晶石—氧化铝熔液中的电子导电
11.3电解参数对电流效率的影响
11.3.1电流密度
11.3.2温度
11.3.3极间距离
11.3.4氧化铝浓度
11.3.5添加剂
11.4电解质的流体力学对电流效率的影响
11.5电流效率的数学关系式
11.6电流效率的测定方法
11.6.1盘存法
11.6.2回归法
11.6.3气体分析法
11.7提高电流效率的预测
11.8铝在其他融盐中的电流效率
11.8.1概述
11.8.2氯化钠一氯化铝电解
参考文献
第12章铝电解中的能量平衡
12.1氧化铝的分解电压
12.1.1在惰性阳极上的分解电压
12.1.2在活性阳极上的分解电压
12.1.3考虑活度时的分解电压
12.2铝电解质其他组分的分解电压
12.3理论电耗率
12.4铝电解槽的电压分配
12.5铝电解槽的能量平衡
12.6节省电能的潜力
12.6.1提高电流效率
12.6.2降低平均电压
12.7节省电能的展望
12.7.1惰性阴极电解槽
12.7.2惰性阳极电解槽
12.7.3多室氧化铝电解槽
12.8低温铝电解
12.8.1概述
12.8.2低温电解与节能的关系
12.8.3低温电解质
12.8.4低温铝电解的电流效率
12.8.5铝液上浮的低温电解
参考文献
第13章冰晶石—氧化铝熔液对炭电极的湿润和渗透
13.1概述
13.2冰晶石—氧化铝熔液的表面张力
13.3冰晶石—氧化铝熔液对炭电极的湿润现象
13.4影响湿润性的因素
13.4.1电流密度和铝的影响
13.4.2氧化铝浓度的影响
13.4.3冰晶石摩尔比的影响
13.4.4炭素材质的影响
13.4.5炭阳极中添加锂盐的影响
13.4.6炭阴极上涂覆硼化钛层的影响
13.4.7铝合金组成对炭阴极湿润性的影响
13.5冰晶石—氧化铝熔液对炭阴极的渗透
13.5.1双室电解槽的渗透实验
13.5.2工业铝电解槽阴极内衬的解剖
13.5.3电解质向炭阴极渗透的理论
参考文献
第14章铝的精炼
14.1铝的纯度
14.2铝中杂质元素的平衡
14.3铝液净化
14.4三层液电解法制取精铝
14.4.1概述
14.4.2三层液精炼电解质
14.4.3三层液电解精炼中的电化学反应
14.4.4铝及铝—铜合金在电解质中的溶解度
14.4.5三层液电解中的阴极电流效率
14.4.6三层液电解中的阳极电流效率
14.5偏析法制取精铝
14.6有机溶液电解法制取高纯铝
14.7区域熔炼法制取高纯铝
14.8高纯度铝的鉴定
参考文献
第15章炼铝新方法
15.1概述
15.2氧化铝的电热还原
15.2.1反应热化学
15.2.2Al—O—C系相图
15.3铝矿的电热还原
15.3.1电热法熔炼铝合金的发展
15.3.2电热法流程
15.3.3熔炼Al—Si合金的还原反应
15.3.4原料组成与合金中铝含量的关系
15.4从电热法粗合金中提取共晶铝硅
15.5从电热法铝硅合金中提取纯铝
15.5.1电解法
15.5.2低价氯化铝歧解法
15.6氯化铝电解法
15.6.1概述
15.6.2氯化铝电解法的物理化学
15.6.3氯化铝电解的机理
15.6.4氯化铝电解的电流效率
15.7融盐电解法制取铝基母合金
15.7.1概述
15.7.2热力学原理
15.7.3铝基母合金中合金元素的浓度范围
15.7.4用融盐电解法制取铝基母合金的电流效率
15.7.5铝基母合金中合金元素浓度递增律
15.7.6铝硅母合金中硅浓度的极限
15.8对炼铝新方法的展望
参考文献
附录
附表1元素的电化学当量
附表2金属在卤化物融盐中的标准电位值