本項目以新型陰極結構電解槽從陰極結構到工藝和技術操作所涉及的科學理論問題為核心，系統地研究了如下幾個方面的內容：（1）新型陰極結構電解槽電場的基礎理論，（2）新型陰極結構電解槽磁場的基礎理論，（3）新型陰極結構電解槽流場特性的基礎理論，（4）新型陰極結構電解槽陽極氣體析出對液面波動的影響機制，（5）借助水模型模擬新型陰極結構電解槽電磁場強化重力波的機制，（6）新型陰極結構電解槽陰極表面凸起對鋁液表面減波機理的基礎理論，（7）新型陰極結構電解槽熱平衡設計的基礎理論，（8）電解槽中LiF和KF添加劑對電解質物理化學性質以及陰極過程和陽極過程的影響，（9）新型陰極結構電解槽陽極效應特性及其機理，（10）鈉和電解質在新型陰極結構電解槽的陰極炭塊中的滲透規律及碳化鋁生成機理，（11）新型陰極結構電解槽槽殼結構設計即槽殼應力場的基礎理論。 通過本項目的研究，建立起了新型陰極結構高效節能鋁電解槽從結構到工藝與操作的完整而系統的基礎理論體系，揭示出了新型陰極結構高效節能鋁電解槽陽極效應降低的機理。 利用上述研究結果開發出了新一代的新型陰極結構電解槽，并在350kA系列的電解槽上進行了工業試驗，實現了鋁電解生產電能消耗的進一步降低。

本項目以新型陰極結構電解槽從陰極結構到工藝和技術操作所涉及的科學理論問題為核心，系統地研究陰極結構對陰極鋁液的流速、流場、液面波動的影響，建立起新型陰極結構電解槽鋁電解實現陰極鋁液具有最小波動陰極結構設計的科學理論。在此基礎上，通過對新型結構電解槽槽幫結殼和熔體換熱系數，鈉和電解質對陰極滲透，滲透陰極導熱系數，熱電平衡，槽內襯結構和槽殼應力場，陽極過程動力學和陽極效應等的研究，建立這種新型陰極結構電解槽在低槽電壓和低鋁水平條件下，能實現電解槽電熱平衡的電解槽內襯結構從散熱型設計過渡到保溫型設計的基礎理論，電解質熔體流體力學的理論，工藝技術與操作的理論。陽極效應的機理，低效應電壓的計算機控制理論，構筑起對新型陰極結構電解槽鋁電解技術進行優化的科學基礎。

泄流式TiB2/C陰極電解槽電解凍鋁是國際上是最近幾年發展起來的一種新的電解煉鋁技術。泄流式TiB2/C陰極材料的性能、制作、使用壽命，以及泄流式TiB2/C陰極電解槽冶金反應工程學和電解槽優化設計研究是當代鋁冶金工業的前沿性應用基礎研究課題。本項目將在工廠用振動成型法制取TiB2/C陰極試樣，研究其性能、腐蝕與破損機理，系統研究泄流式TiB2/C陰極電解槽中的冶金反應工程學問題。 2100433B