Il ruolo del fluoruro di alluminio nell'elettrolisi dell'alluminio

La criolite pura ha un punto di fusione di circa 1010 ℃. L'aggiunta di una quantità adeguata di AlF₃ può abbassare la temperatura di cristallizzazione primaria dell'elettrolita a circa 930–960℃ (solitamente controllata a circa 950℃).

Ciò comporta direttamente due importanti vantaggi economici: temperatura di elettrolisi significativamente ridotta → perdita di calore e consumo di energia ridotti
Consente alla cella elettrolitica di funzionare stabilmente a temperature più basse.

Le moderne celle precotte utilizzano generalmente elettroliti acidi (rapporto molecolare 2,2–2,5, o anche inferiore fino a 2,1–2,3).

AlF₃ è il mezzo principale per ridurre il rapporto molecolare: Un rapporto molecolare eccessivamente alto (alcalino) → Diminuzione della solubilità dell'allumina, ridotta efficienza della corrente e aumento dell'effetto anodico. L'aggiunta regolare di AlF₃ per controllare il rapporto molecolare entro l'intervallo di processo richiesto è il cuore del funzionamento raffinato della cella elettrolitica.

Negli elettroliti acidi, l'aumento della concentrazione di AlF₃ migliora significativamente la conduttività (tipicamente del 3%–8%), quindi:
Ridurre la tensione della cella (in particolare la caduta di tensione attraverso la distanza tra gli elettrodi)
Aumento dell’efficienza attuale (le celle moderne possono raggiungere il 92,5%–94%+)

Durante l'elettrolisi, il fluoro viene perso attraverso la volatilizzazione di HF, NaF e AlF₃, la formazione di fanghi di criolite e l'adsorbimento da parte dell'allumina.

Per compensare queste perdite sono necessari circa 15-30 kg di fluoruro di alluminio per tonnellata di alluminio prodotto (a seconda del livello di controllo del rapporto molecolare e delle condizioni della cella).