Ren aluminiumoxid (Al2O3) har en smältpunkt på cirka 2 050°C. Denna höga smältpunkt gör det svårt och energikrävande att smälta aluminiumoxid under elektrolysprocessen. Genom att tillsätta kryolit (Na3AlF6) till aluminiumoxid reduceras blandningens smältpunkt avsevärt. Kryolit smälter vid cirka 1 000 °C, och när den blandas med aluminiumoxid bildar den en smält elektrolyt med en smältpunkt runt 950 °C. Denna lägre smältpunkt möjliggör effektivare och energibesparande elektrolys.

2. Förbättrad elektrisk konduktivitet:

Ren aluminiumoxid är en elektrisk isolator, vilket betyder att den inte leder elektriciteten bra. För att möjliggöra elektrolysprocessen, som innebär att en elektrisk ström passerar genom den smälta elektrolyten, tillsätts kryolit för att förbättra blandningens elektriska ledningsförmåga. Kryolit dissocierar till joner när den löses i det smälta badet, vilket ger ett medium för flödet av elektrisk ström. Närvaron av dessa joner underlättar rörelsen av elektroner under elektrolys, vilket möjliggör reduktion av aluminiumjoner till metalliskt aluminium.

3. Upplösning av aluminiumoxid:

Kryolit fungerar som ett lösningsmedel för aluminiumoxid. När kryolit smälts löser den aluminiumoxid och bildar en enhetlig och homogen blandning. Denna upplösning är avgörande för elektrolysprocessen eftersom den säkerställer att aluminiumjonerna är jämnt fördelade genom elektrolyten, vilket möjliggör effektiv reduktion vid katoden. Utan kryolit skulle aluminiumoxiden förbli suspenderad i smältan, vilket hindrar den effektiva elektrolysen av aluminium.

4. Minskad värmeförlust:

Kryolit bildar på grund av sin lägre smältpunkt ett smält skikt ovanpå elektrolytbadet. Detta lager fungerar som en skyddande barriär, vilket minskar värmeförlusten från systemet. Genom att minimera värmeförlusten förbättras energieffektiviteten i elektrolysprocessen, vilket resulterar i minskade produktionskostnader.

5. Förebyggande av koldioxidbildning:

Vid elektrolys av aluminiumoxid finns risk för koldioxidbildning på grund av reaktionen mellan atmosfärisk koldioxid och kolanoden. Denna koldioxid kan reagera med kryoliten, vilket resulterar i bildandet av skadliga gaser som koltetrafluorid (CF4) och hexafluoretan (C2F6). Förekomsten av kryolit hjälper dock till att lindra detta problem genom att minska partialtrycket av koldioxid i elektrolytcellen, och därigenom minimera bildningen av dessa skadliga biprodukter.

Sammanfattningsvis är det viktigt att blanda ren aluminiumoxid med kryolit före elektrolys för att sänka smältpunkten, förbättra den elektriska ledningsförmågan, främja upplösningen av aluminiumoxid, minska värmeförlusten och minimera bildningen av skadliga gaser. Genom att optimera dessa faktorer blir elektrolysprocessen mer effektiv, hållbar och kostnadseffektiv, vilket möjliggör produktion av högkvalitativt aluminium.