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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