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1 绪论1

1.1 碳1

1.1.1 碳的形成1

1.1.2 碳的发现简史1

1.1.3 碳元素的基本性质1

1.1.4 碳的存在形式与用途3

1.2 炭素材料8

1.2.1 炭和碳的区别与使用8

1.2.2 炭素材料的定义与分类8

1.2.3 典型炭素材料的性质与用途9

1.3 铝用炭素材料12

1.3.1 铝用炭素材料的分类12

1.3.2 铝电解用炭素阳极13

1.3.3 铝电解用炭素阴极17

1.4 铝电解用炭素材料在炼铝生产中的消耗24

1.4.1 铝电解用炭素阳极消耗25

1.4.2 铝电解用阴极的消耗26

1.5 铝电解用炭素厂的建设与设计原则27

2 铝电解用炭素制品的原料及物理化学性能29

2.1 概述29

2.2 铝电解用炭素制品的原料和辅助原料29

2.2.1 石油焦29

2.2.2 沥青焦34

2.2.3 煤沥青34

2.2.4 冶金焦38

2.2.5 电煅煤38

2.2.6 无烟煤39

2.2.7 天然石墨40

2.2.8 炭黑42

2.2.9 石墨碎42

2.2.10 煤焦油43

2.2.11 蒽油44

2.2.12 人造树脂44

2.3 铝电解用炭素制品的物理化学性能45

2.3.1 物理性能45

2.3.2 化学性质49

3 铝电解用预焙炭阳极制造技术与工艺50

3.1 概述50

3.1.1 铝电解用预焙炭阳极生产工艺流程51

3.1.2 铝电解用炭阳极生产物料平衡51

3.2 原料的配料与预破碎53

3.2.1 原料的储备53

3.2.2 原料的配料与预破碎54

3.3 石油焦的煅烧55

3.3.1 煅烧的目的55

3.3.2 煅烧过程中的物理化学变化57

3.3.3 煅烧工艺技术与设备59

3.4 沥青熔化77

3.4.1 连续快速沥青熔化工艺流程78

3.4.2 熔化槽熔化沥青78

3.4.3 黏结剂——沥青的选择79

3.5 破碎和筛分80

3.5.1 破碎和筛分工艺流程80

3.5.2 破碎与破碎设备82

3.5.3 制粉与制粉设备86

3.5.4 筛分与筛分设备95

3.5.5 中碎筛分系统的产量与控制99

3.6 配料101

3.6.1 配料方的编制与配料操作101

3.6.2 骨粒度组成的选择103

3.6.3 生产返回料的配料104

3.6.4 沥青配料104

3.6.5 配料用设备与操作105

3.7 混捏106

3.7.1 混捏的目的与原理106

3.7.2 混捏方法与设备108

3.7.3 混捏工艺技术与影响混捏质量因素114

3.8 成型工艺与设备118

3.8.1 成型的目的与方法118

3.8.2 振动成型设备与工艺118

3.8.3 挤压成型设备与工艺125

3.9 焙烧工艺技术131

3.9.1 焙烧的工艺过程与目的131

3.9.2 焙烧原理及过程133

3.9.3 生阳极炭块在焙烧过程中的物理化学性能的变化137

3.9.4 焙烧设备与工艺技术141

3.9.5 影响阳极焙烧质量的因素158

3.9.6 焙烧用填充料162

3.9.7 焙烧阳极产生废品的原因分析164

3.9.8 焙烧工序的节能与烟气净化168

4 铝电解用阴极制造技术与工艺176

4.1 概述176

4.1.1 铝电解用炭素阴极材料发展简史及其作用176

4.1.2 我国铝用阴极制品生产基本现状177

4.2 铝电解用阴极材料的分类与评价178

4.3 铝电解用炭素阴极生产用原料及工艺流程180

4.3.1 铝电解用炭素阴极生产用原料180

4.3.2 铝电解用炭素阴极生产工艺流程180

4.4 原料煅烧182

4.4.1 无烟煤煅烧的目的和方法182

4.4.2 煅烧无烟煤过程中的物理化学变化183

4.4.3 电煅烧炉（electric calciner）184

4.5 原料的破碎、筛分、配料、混捏187

4.6 阴极成型工艺与设备188

4.6.1 挤压成型设备与工艺189

4.6.2 模压成型设备与工艺190

4.6.3 振动成型设备与工艺191

4.7 炭阴极焙烧与浸渍193

4.7.1 焙烧193

4.7.2 浸渍193

4.8 石墨化202

4.8.1 石墨化的目的202

4.8.2 石墨化的基础理论204

4.8.3 石墨化阴极生产工艺的发展211

4.8.4 石墨化阴极生产的设备及工艺技术212

4.9 铝电解用阴极块的加工221

4.9.1 我国现行不同阴极块加工精度要求222

4.9.2 我国现行阴极块加工技术223

4.10 炭素阴极生产的环境保护224

4.10.1 阴极生产中主要的污染源和污染物225

4.10.2 炭素阴极厂设计采用的环境保护标准225

4.10.3 环境保护措施225

5 生产技术管理与检测技术228

5.1 主要技术经济指标的计算方法228

5.1.1 主要技术及消耗指标228

5.1.2 质量指标230

5.2 原材料及产品的取样技术规范231

5.2.1 原煤、焦炭、无烟煤、石油焦、沥青焦、煤沥青、人造石墨、重油、煤焦油231

5.2.2 铝用炭素材料取样方法（YS/T 62—2005）236

5.3 铝用炭素分析方法标准237

5.3.1 铝用炭素原料分析方法237

5.3.2 铝用炭素制品的分析方法251

5.4 国际铝用炭素原料检测标准及ISO标准总汇265

6 铝电解用阳极和阴极生产技术的进展及行业可持续发展270

6.1 铝电解用阳极和阴极生产技术的进展270

6.1.1 惰性阳极的研究问题270

6.1.2 新型阳极的开发与应用271

6.1.3 石墨化阴极和高石墨质阴极及其应用271

6.1.4 异型阴极炭块的开发与应用273

6.1.5 复合阴极材料的开发与应用273

6.1.6 新型侧部材料的开发与应用275

6.1.7 新型加工设备的开发与应用277

6.1.8 资源综合利用新技术277

6.2 铝电解用炭素材料行业存在的主要问题280

6.2.1 资源问题280

6.2.2 生产能耗问题281

6.2.3 产品质量问题281

6.2.4 工艺与装备水平问题282

6.2.5 环保问题282

6.2.6 资源综合利用问题283

6.3 铝电解用炭素材料行业的可持续发展283

6.3.1 原料资源的发展与解决284

6.3.2 大力推广节能技术的应用并不断开发新技术285

6.3.3 工艺技术与装备的改进技术286

6.3.4 推广应用成熟环保技术和开发新的环保技术287

参考文献288