Fundição de alumínio
Electrolito: O eletrólito é um banho fundido de criolita (Na3AlF6) e alumina dissolvida. A criolita é um bom solvente para alumina com baixo ponto de fusão, viscosidade satisfatória, e baixa pressão de vapor. A sua densidade também é inferior à do alumínio líquido (2 vs 2,3 g/cm3), o que permite a separação natural do produto do sal no fundo da célula. A razão criolita (NaF/AlF3) na criolita pura é 3, com uma temperatura de fusão de 1010 °C, e forma uma eutética com 11% de alumina a 960 °C. Nas células industriais a razão de criolita é mantida entre 2 e 3 para diminuir sua temperatura de fusão para 940-980 °C.
Cátodo: Os cátodos de carbono são essencialmente feitos de antracite, grafite e coque de petróleo, que são calcinados a cerca de 1200 °C e triturados e peneirados antes de serem utilizados na fabricação do cátodo. Os agregados são misturados com breu de alcatrão de carvão, formados e cozidos. A pureza do carbono não é tão rigorosa como para o ânodo, porque a contaminação do metal pelo cátodo não é significativa. O cátodo de carbono deve ter resistência adequada, boa condutividade elétrica e alta resistência ao desgaste e à penetração do sódio. Os cátodos antracite têm maior resistência ao desgaste e fluência mais lenta com menor amplitude do que os cátodos de coque de petróleo grafitado e grafitado. Ao invés disso, os cátodos densos com mais ordem gráfica têm maior condutividade elétrica, menor consumo de energia e menor inchaço devido à penetração do sódio. O inchaço resulta em deterioração precoce e não uniforme dos blocos catódicos.
Anodo: Os ânodos de carbono têm uma situação específica na fundição de alumínio e, dependendo do tipo de ânodo, a fundição de alumínio é dividida em duas tecnologias diferentes; ânodos “Soderberg” e ânodos “pré cozidos”. Os ânodos também são feitos de coque de petróleo, misturado com carvão-tar, seguido de formação e cozimento a temperaturas elevadas. A qualidade dos ânodos afeta os aspectos tecnológicos, econômicos e ambientais da produção de alumínio. A eficiência energética está relacionada à natureza dos materiais dos ânodos, bem como a porosidade dos ânodos cozidos. Cerca de 10% da potência celular é consumida para superar a resistência elétrica dos ânodos pré cozidos (50-60 μΩm). O carbono é consumido mais do que o valor teórico devido a uma baixa eficiência de corrente e consumo não-eletrolítico. A qualidade dos ânodos não homogêneos devido à variação de matérias-primas e parâmetros de produção também afeta seu desempenho e a estabilidade celular.
Os ânodos pré cozidos são divididos em tipos de grafite e coque. Para a fabricação dos ânodos grafitados, antracite e coque de petróleo são calcinados e classificados. Eles são então misturados com breu de alcatrão de carvão e prensados. O ânodo verde prensado é então cozido a 1200 °C e grafitado. Os ânodos de coque são feitos de coque de petróleo calcinado, ânodos reciclados, e breu de alcatrão de carvão (aglutinante). Os ânodos são fabricados pela mistura de agregados com breu de alcatrão de carvão para formar uma pasta com consistência pastosa. Este material é mais frequentemente vibro-compactado, mas em algumas fábricas é prensado. O ânodo verde é então sinterizado a 1100-1200 °C durante 300-400 horas, sem grafitização, para aumentar sua resistência através da decomposição e carbonização do aglutinante. Temperaturas de cozimento mais altas aumentam as propriedades mecânicas e a condutividade térmica e diminuem a reatividade do ar e do CO2. A resistência elétrica específica dos ânodos do tipo coque é maior do que a dos grafitados, mas eles têm maior resistência à compressão e menor porosidade.
Eléctrodos de Soderberg (cozimento in-situ), utilizados pela primeira vez em 1923 na Noruega, são compostos por uma casca de aço e uma massa carbonácea que é cozida pelo calor que está escapando da célula de eletrólise. Soderberg Materiais à base de carbono como o coque e antracite são triturados, tratados termicamente e classificados. Estes agregados são misturados com breu ou óleo como aglutinante, briquetados e carregados na casca. A temperatura aumenta do fundo para o topo da coluna e a cozedura in-situ ocorre à medida que o ânodo é baixado para dentro do banho. Uma quantidade significativa de hidrocarbonetos é emitida durante a cozedura, o que constitui uma desvantagem deste tipo de eléctrodos. A maioria das fundições modernas utiliza ânodos pré cozidos, uma vez que o controle do processo é mais fácil e a eficiência energética é ligeiramente melhor, em comparação com os ânodos de Soderberg.