Zuiver aluminiumoxide (Al2O3) heeft een smeltpunt van ongeveer 2.050°C. Dit hoge smeltpunt maakt het moeilijk en energie-intensief om aluminiumoxide tijdens het elektrolyseproces te smelten. Door cryoliet (Na3AlF6) aan aluminiumoxide toe te voegen, wordt het smeltpunt van het mengsel aanzienlijk verlaagd. Cryoliet smelt bij ongeveer 1.000 °C en wanneer het met aluminiumoxide wordt gemengd, vormt het een gesmolten elektrolyt met een smeltpunt van rond de 950 °C. Dit lagere smeltpunt zorgt voor efficiëntere en energiebesparende elektrolyse.

2. Verbeterde elektrische geleidbaarheid:

Zuiver aluminiumoxide is een elektrische isolator, wat betekent dat het de elektriciteit niet goed geleidt. Om het elektrolyseproces mogelijk te maken, waarbij een elektrische stroom door de gesmolten elektrolyt wordt geleid, wordt kryoliet toegevoegd om de elektrische geleidbaarheid van het mengsel te verbeteren. Cryoliet dissocieert in ionen wanneer het wordt opgelost in het gesmolten bad, waardoor een medium ontstaat voor de stroom van elektrische stroom. De aanwezigheid van deze ionen vergemakkelijkt de beweging van elektronen tijdens elektrolyse, waardoor de reductie van aluminiumionen tot metallisch aluminium mogelijk wordt.

3. Oplossen van aluminiumoxide:

Cryoliet fungeert als oplosmiddel voor aluminiumoxide. Wanneer cryoliet gesmolten is, lost het aluminiumoxide op, waardoor een uniform en homogeen mengsel ontstaat. Dit oplossen is cruciaal voor het elektrolyseproces omdat het ervoor zorgt dat de aluminiumionen gelijkmatig door de elektrolyt worden verdeeld, waardoor een efficiënte reductie aan de kathode mogelijk is. Zonder kryoliet zou het aluminiumoxide in de smelt blijven hangen, wat de effectieve elektrolyse van aluminium belemmert.

4. Verminderd warmteverlies:

Cryoliet vormt vanwege het lagere smeltpunt een gesmolten laag bovenop het elektrolytische bad. Deze laag fungeert als een beschermende barrière en vermindert het warmteverlies uit het systeem. Door het warmteverlies te minimaliseren wordt de energie-efficiëntie van het elektrolyseproces verbeterd, wat resulteert in lagere productiekosten.

5. Preventie van kooldioxidevorming:

Tijdens de elektrolyse van aluminiumoxide bestaat het risico op kooldioxidevorming als gevolg van de reactie tussen kooldioxide uit de atmosfeer en de koolstofanode. Dit koolstofdioxide kan reageren met het kryoliet, wat resulteert in de vorming van schadelijke gassen zoals koolstoftetrafluoride (CF4) en hexafluorethaan (C2F6). De aanwezigheid van cryoliet helpt dit probleem echter te verzachten door de partiële druk van kooldioxide in de elektrolytische cel te verminderen, waardoor de vorming van deze schadelijke bijproducten wordt geminimaliseerd.

Samenvattend is het mengen van zuiver aluminiumoxide met cryoliet vóór de elektrolyse essentieel voor het verlagen van het smeltpunt, het verbeteren van de elektrische geleidbaarheid, het bevorderen van het oplossen van aluminiumoxide, het verminderen van warmteverlies en het minimaliseren van de vorming van schadelijke gassen. Door deze factoren te optimaliseren wordt het elektrolyseproces efficiënter, duurzamer en kosteneffectiever, waardoor de productie van hoogwaardig aluminium mogelijk wordt.