HallHéroultprosessissa

Hall-Héroultin prosessi on suurin kaupallinen elektrolyyttinen menetelmä alumiinin valmistukseen. Alumina Al2O3 pelkistetään sulatetussa cryoliitissa Na3AlF6 elektrolyysin avulla. Cryoliitti alentaa alumina sulamispistettä ja mahdollistaa prosessin toiminnan noin 930–980 °C lämpötilassa. Prosessi tapahtuu suurissa Hallin soluisissa elektrolyysikammioissa, joissa hiilestä valmistetut anodi- ja katodipinnoitteiset elektrodit muodostavat sähköisen soluympäristön. Alumiini pelkistyy katodilla; oksidit hapettuvat anodeilla ja syntyy CO2.

Kokonaisreaktio voidaan esittää muodossa Al2O3 + 3C → 2Al + 3CO2, ja yksittäisten puolireaktioiden muodossa Al3+ + 3e− → Al(l) katodilla sekä C(s) + 2O2− → CO2 + 4e− anodilla. Prosessi vaatii jatkuvaa energian syöttöä sekä säännöstöä jännitteelle ja virralle. Tyypillinen tuotantolaitteen energiankulutus on noin 13–15 kWh per kilo alumiinia.

Liuoksen koostumus koostuu pääosin cryoliitistä ja alumina sekä pienistä lisäaineista, jotka parantavat liuoksen stabiilisuutta ja käsiteltävyyttä. Anodit kuluttuvat käytön aikana, ja niiden kulutuksesta johtuvat CO2-päästöt ovat merkittävä ympäristötekijä. Hall-Héroultin prosessi on yhdistetty Bayerin prosessiin: Bayerissa louhittu bauxiitti käsitellään aluminaksi, joka jälkikäteen pelkistetään tässä elektrolyysiprosessissa alumiiniksi. Tämä yhdistelmä muodostaa perusinfrastruktuurin maailmanlaajuiselle alumiinin tuotannolle.