アルミニウム製錬

電解液。 電解質は氷晶石（Na3AlF6）と溶解したアルミナの溶融浴である。 氷晶石は融点が低く、粘性も十分で、蒸気圧も低く、アルミナの良溶媒である。 また、密度は液体アルミニウムよりも低く（2 vs 2.3g/cm3）、セルの底で塩から生成物を自然に分離することができます。 純粋な氷晶石の氷晶石比率 (NaF/AlF3) は 3、融点は 1010 ℃で、960 ℃で 11% のアルミナとの共晶を形成します。

正極：カーボン正極は基本的に無煙炭、黒鉛、石油コークスからなり、正極製造に使用する前に1200℃前後で焼成し、粉砕、ふるい分けを行います。 骨材はコールタールピッチと混合して成形し、焼成する。 正極からの金属混入が少ないため、炭素の純度は負極ほど厳しくはない。 カーボンカソードは、十分な強度、良好な電気伝導性、耐摩耗性、ナトリウム浸透に対する高い耐性が必要である。 無煙炭カソードは、黒鉛および黒鉛化石油コークスカソードよりも耐摩耗性が高く、クリープ速度が遅く、振幅も小さい。 その代わり、黒鉛を多く含む緻密なカソードは電気伝導率が高く、エネルギー消費量が少なく、ナトリウム浸透による膨張が少ない。 膨潤はカソードブロックの早期かつ不均一な劣化をもたらします。 炭素陽極は、アルミニウム製錬における特定の状況を持っており、陽極の種類に応じて、アルミニウム製錬は、2つの異なる技術に分かれています;「Soderberg」と「プリベーク」陽極です。 また、石油コークスをコールタールピッチと混合し、その後成形し、高温で焼成したものもアノードとなります。 陽極の品質は、アルミニウム生産の技術的、経済的、環境的側面に影響を与えます。 エネルギー効率は、陽極材料の性質や焼成陽極の気孔率に関係します。 セル電力の約10%が、プリベークされたアノード（50～60μΩm）の電気抵抗を克服するために消費されます。 電流効率が低く、非電解消費であるため、理論値よりも多くの炭素が消費される。 また、原料や製造パラメータのばらつきによる負極の品質の不均一性も、性能とセルの安定性に影響します。

焼成済み負極は、黒鉛化タイプとコークスタイプに分けられます。 黒鉛化陽極の製造には、無煙炭と石油コークスを焼成して分級します。 その後コールタールピッチと混合してプレスします。 プレスされたグリーンアノードは、1200℃で焼成され、黒鉛化される。 コークス陽極は、焼成石油コークス、リサイクル陽極バット、コールタールピッチ（バインダー）からできています。 骨材とコールタールピッチを混合し、生地状のペーストを形成して製造される。 この材料は多くの場合、振動圧縮されるが、一部の工場ではプレスされる。 このグリーンアノードを黒鉛化せずに1100～1200℃で300～400時間焼成すると、バインダーの分解と炭化により強度が向上する。 焼成温度が高いほど機械的性質と熱伝導率が高まり、空気とCO2の反応性が低下する。

Soderberg electrodes (in-situ baking) は、1923年にノルウェーで初めて使用されたもので、鋼鉄のシェルと、電解槽から逃げる熱で焼かれた炭素質塊で構成されています。 ソダーバーグ コークスや無煙炭などの炭素系原料を粉砕、熱処理、分級したもの。 この骨材にピッチやオイルをバインダーとして混ぜ、ブリケット化しシェルに充填する。 塔の下部から上部に向かって温度が上昇し、陽極が浴中に下ろされるとその場で焼成される。 焼成中に大量の炭化水素が発生するのがこのタイプの電極の欠点である。 現代の製錬所では、ソーダーバーグ陽極に比べ、プロセス制御が容易で、エネルギー効率も若干向上するため、ほとんどの製錬所でプリベーク陽極が使用されています。