Topirea aluminiului
Electrolit: Electrolitul este o baie topită de criolit (Na3AlF6) și alumină dizolvată. Criolitul este un bun solvent pentru alumină, având un punct de topire scăzut, o vâscozitate satisfăcătoare și o presiune scăzută a vaporilor. Densitatea sa este, de asemenea, mai mică decât cea a aluminiului lichid (2 față de 2,3 g/cm3), ceea ce permite separarea naturală a produsului de sare în partea de jos a celulei. Raportul criolit (NaF/AlF3) în criolitul pur este de 3, cu o temperatură de topire de 1010 °C, și formează un eutectic cu 11% alumină la 960 °C. În celulele industriale, raportul criolitului este menținut între 2 și 3 pentru a scădea temperatura de topire la 940-980 °C.
Catod: Catozii de carbon sunt în esență fabricați din antracit, grafit și cocs de petrol, care sunt calcinați la aproximativ 1200 °C și zdrobiți și cernuți înainte de a fi utilizați în fabricarea catozilor. Agregatele sunt amestecate cu smoală de gudron de cărbune, formate și coapte. Puritatea carbonului nu este la fel de strictă ca în cazul anodului, deoarece contaminarea cu metale din catod nu este semnificativă. Catodul de carbon trebuie să aibă o rezistență adecvată, o bună conductivitate electrică și o rezistență ridicată la uzură și la penetrarea sodiului. Catozii de antracit au o rezistență mai mare la uzură și o curgere mai lentă, cu o amplitudine mai mică decât catozii de cocs de petrol grafitic și grafitizat. În schimb, catozii denși cu mai multă ordine grafitice au o conductivitate electrică mai mare, un consum de energie mai mic și o umflare mai mică datorată pătrunderii sodiului. Umflarea duce la deteriorarea timpurie și neuniformă a blocurilor catodice.
Anod: Anozii de carbon au o situație specifică în topirea aluminiului și, în funcție de tipul de anod, topirea aluminiului se împarte în două tehnologii diferite; anozi „Soderberg” și anozi „precoapte”. Anozii sunt, de asemenea, realizați din cocs de petrol, amestecat cu gudron de cărbune, urmat de formare și coacere la temperaturi ridicate. Calitatea anodului afectează aspectele tehnologice, economice și de mediu ale producției de aluminiu. Eficiența energetică este legată de natura materialelor anodice, precum și de porozitatea anozilor copți. Aproximativ 10% din puterea celulei este consumată pentru a depăși rezistența electrică a anodului precopt (50-60 μΩm). Carbonul este consumat mai mult decât valoarea teoretică din cauza unei eficiențe scăzute a curentului și a consumului neelectrolitic. Calitatea neomogenă a anodului din cauza variației materiilor prime și a parametrilor de producție afectează, de asemenea, performanța acestuia și stabilitatea celulei.
Anozii precoaceți sunt împărțiți în tipuri grafitizate și cu cocs. Pentru fabricarea anozilor grafitizați, antraitul și cocsul de petrol sunt calcinate și clasificate. Ele sunt apoi amestecate cu smoală de gudron de cărbune și presate. Anodul verde presat este apoi copt la 1200 °C și grafitizat. Anozii de cocs sunt fabricați din cocs de petrol calcinat, din chiștoace anodice reciclate și din smoală de gudron de cărbune (liant). Anozii sunt fabricați prin amestecarea agregatelor cu smoală de gudron de cărbune pentru a forma o pastă cu o consistență păstoasă. Acest material este cel mai adesea vibrocompactat, dar în unele uzine este presat. Anodul verde este apoi sinterizat la 1100-1200 °C timp de 300-400 de ore, fără grafitizare, pentru a-i crește rezistența prin descompunerea și carbonizarea liantului. Temperaturile mai ridicate de coacere cresc proprietățile mecanice și conductivitatea termică și scad reactivitatea aerului și a CO2. Rezistența electrică specifică a anozilor de tip cocs este mai mare decât cea a celor grafitizați, dar au o rezistență la compresiune mai mare și o porozitate mai mică.
Electrozii Soderberg (coacere in situ), utilizați pentru prima dată în 1923 în Norvegia, sunt compuși dintr-o carcasă de oțel și o masă carbonată care este coaptă prin căldura care se scurge din celula de electroliză. Soderberg Materialele pe bază de carbon, cum ar fi cocsul și antracita, sunt zdrobite, tratate termic și clasificate. Aceste agregate sunt amestecate cu smoală sau ulei ca liant, brichetate și încărcate în cochilie. Temperatura crește de jos până la partea superioară a coloanei și are loc o coacere in situ pe măsură ce anodul este coborât în baie. O cantitate semnificativă de hidrocarburi este emisă în timpul coacerii, ceea ce reprezintă un dezavantaj al acestui tip de electrozi. Majoritatea topitoriilor moderne utilizează anozi precociți deoarece controlul procesului este mai ușor și se obține o eficiență energetică ușor mai bună, în comparație cu anozii Soderberg.
.