现代铝电解设计与智能化

本书共24章，分为上下两册。上册1~12章，从铝电解的基本工艺原理出发，介绍了现代铝电解技术发展的历史脉络、典型铝冶金技术的研究与演变过程，以及我国现代铝电解技术基础研究与技术发展历程；系统阐述了现代大型铝电解槽设计方法及技术演进的科学逻辑，着重论述了铝电解槽的电、热和结构力学模拟仿真与槽设计。下册13~24章，围绕物理场特性对电化学过程的影响机理，从数学模型建立、电磁场、磁流体动力学（MHD）模拟、母线系统设计与工程化等方面，详细、系统地介绍了现代铝电解槽的核心技术理论与设计原理；论述了铝电解工艺控制、配套装备、辅助系统及电解铝厂的设计方法；以数字化为基础，阐述了铝电解“输入端”与“输出端”节能理论，描述了电解铝智能工厂的概念架构。

上册

第一篇 现代铝电解技术的发展

1 铝电解技术发展简史

1.1 炼铝的历史

1.2 铝电解槽槽型的演变

2 铝电解槽物理场数学模型与仿真技术发展

2.1 铝电解槽电热场的仿真研究

2.2 电磁场仿真研究

2.3 流体动力学特性模拟与仿真

2.4 铝电解槽结构力学特性的模拟

3 世界先进铝电解槽技术发展过程

3.1 美国铝业公司（Alcoa）

3.2 法国铝业公司（Pechiney）

4 我国现代铝电解槽的研究开发与大型化过程

4.1 日轻160kA预焙电解槽技术的引进

4.2 开展铝电解槽物理场数学模型基础研究

4.3 贵州铝厂186kA电解槽的开发

4.4 280kA特大型铝电解槽（ZGS-280）开发工业试验

4.5 300～600kA大型铝电解槽技术开发与工业化应用

4.6 我国现代铝电解技术体系的形成

第二篇 铝电解工艺与原理

5 铝电解物理化学过程及工艺原理

5.1 铝电解电化学原理及化学反应

5.2 熔盐结构

5.3 铝电解电极过程及电极反应

6 铝电解质体系

6.1 铝电解质体系及其物理化学性质

6.2 氧化铝在电解质中的溶解

7 铝电解工艺参数与指标体系

7.1 铝电解的基础工艺参数

7.2 铝电解槽工艺操作参数

7.3 铝电解技术经济指标

第三篇 现代铝电解槽仿真与设计

8 现代铝电解槽的总体结构与设计

8.1 现代铝电解槽结构简介

8.2 阳极结构设计及阳极组数的选择

8.3 阴极结构

8.4 上部结构

9 大型铝电解槽设计“模数”

9.1 铝电解槽主体结构特征

9.2 铝电解槽的“模数”概念

10 铝电解槽阴极结构与电热仿真计算

10.1 铝电解槽的阴极结构

10.2 铝电解槽阴极和阳极电热解析与仿真研究

10.3 能量平衡计算

11 铝电解槽热特性与阴极内衬设计

11.1 区域能量自耗

11.2 铝电解槽的热特性

11.3 电解槽阴极内衬的设计准则

11.4 “可压缩内衬”及防渗漏结构

12 铝电解槽的机械系统及结构力学设计

12.1 铝电解槽的机械系统及结构力学设计原则

12.2 铝电解槽的槽壳结构设计与数值计算

12.3 铝电解槽上部结构设计与计算

下册

第四篇 电、磁及磁流体动力学（MHD）模拟与母线系统设计

13 铝电解槽内的电磁场仿真计算

13.1 电磁场基本概念

13.2 铝电解槽内磁场计算基本模型

13.3 考虑铁磁性物质影响时的铝电解槽磁场计算

13.4 铝电解槽磁场特性与母线配置

14 铝电解槽磁流体动力学（MHD）特性模拟

14.1 铝电解槽内的电流场

14.2 槽内熔体流动场

14.3 铝电解槽内熔体的磁流体力学稳定性

14.4 铝电解槽磁场及磁流体动力学（MHD）设计判定目标

15 大型铝电解槽母线系统设计计算

15.1 铝电解槽母线系统的设计原则

15.2 母线系统的优化设计与计算

15.3 多点进电母线系统优化——当量优化法

16 “底部出电”电解槽原理及应用

16.1 概述

16.2 基于稳流设计的新型铝电解槽

16.3 “底部出电”电解槽结构

16.4 “底部出电”电解槽电磁流物理场仿真优化

16.5 电解槽母线安装与热应力场优化

16.6 “底部出电”电解槽的优化前景

第五篇 工艺控制、运行装备与铝电解厂设计

17 铝电解工艺过程控制技术

17.1 铝电解槽控制技术的基本描述

17.2 铝电解工艺控制系统发展的几个阶段

17.3 电解槽主要工艺参数控制

17.4 槽电阻（极距）的控制

17.5 氧化铝浓度控制

17.6 阳极效应控制

18 铝电解系列连续运行工艺与装备

18.1 铝电解系列不停电停、开槽技术与装备（赛尔开关）

18.2 应急短路装置

19 现代铝电解槽配套装备的开发设计

19.1 铝电解配套装备的发展阶段

19.2 多功能天车

19.3 抬包清理机

19.4 铝电解槽燃气焙烧（预热）技术和装置

19.5 阳极母线提升框架

20 烟气处理与氧化铝输送系统

20.1 铝电解烟气与主要污染物

20.2 铝电解烟气干法净化技术

20.3 氧化铝（Al₂O₃）物料输送系统

21 铝电解厂设计

21.1 电解车间设计

21.2 其他生产车间设计

21.3 铝电解厂的总体设计

第六篇 能量流、物质流优化与电解铝智能化

22 智能化基础——物质流、能量流与信息流

22.1 铝电解过程物料平衡与物质流

22.2 铝电解过程能量平衡与能量流

22.3 铝电解过程控制与信息流

23 铝电解槽智能化核心——热特性优化与“输出端节能”

23.1 铝电解的能量效率与“输入端节能”

23.2 能量流优化与“输出端节能”

23.3 铝电解槽“输出端节能”与蓄能调峰

23.4 能量流优化与“输出端节能”技术的意义

24 电解铝智能工厂

24.1 电解铝智能工厂基础

24.2 铝电解槽智能化

24.3 智能化装备

24.4 铝电解智能生产系统

24.5 电解铝智能工厂