Die Rolle von Aluminiumfluorid in der Aluminiumelektrolyse

Reiner Kryolit hat einen Schmelzpunkt von ca. 1010 °C.Durch Hinzufügen einer angemessenen Menge AlF3 kann die Primärkristallisierungstemperatur des Elektrolyten auf etwa 930°C bis 960°C gesenkt werden (normalerweise bei etwa 950°C kontrolliert).

Dies bringt direkt zwei große wirtschaftliche Vorteile mit sich: deutlich reduzierte Elektrolyse-Temperatur → geringerer Wärmeverlust und geringerer Energieverbrauch
Ermöglicht es der Elektrolytzelle, bei niedrigeren Temperaturen stabil zu arbeiten.

Moderne vorgebackene Zellen verwenden im Allgemeinen saure Elektrolyte (Molekülverhältnis 2,2 ∼ 2).5, oder sogar so niedrig wie 2,1 bis 2,3).

AlF3 ist das primäre Mittel zur Verringerung des Molekülverhältnisses: Ein übermäßig hohes Molekülverhältnis (alkaline) → Verringerte Aluminiumoxidlöslichkeit, reduzierte Stromwirksamkeit und erhöhte anodische Wirkung.Regelmäßiges Hinzufügen von AlF3 zur Kontrolle des Molekülverhältnisses innerhalb des erforderlichen Prozessbereichs ist der Kern des raffinierten Betriebs der elektrolytischen Zelle.

In sauren Elektrolyten verbessert eine Erhöhung der AlF3-Konzentration die Leitfähigkeit deutlich (typischerweise um 3%~8%), wodurch:
Verringerung der Zellspannung (insbesondere Spannungsabfall über die Elektrodenlücke)
Erhöhung des Stromwirkungsgrades (moderne Zellen erreichen 92,5%~94%+)

Während der Elektrolyse geht Fluor durch die Verdunstung von HF, NaF und AlF3, die Bildung von Cryolitschlamm und die Adsorption durch Aluminiumoxid verloren.

Um diese Verluste pro Tonne produziertem Aluminium auszugleichen, sind ungefähr 15-30 kg Aluminiumfluorid erforderlich (abhängig von der Molekülverhältniskontrolle und den Zellbedingungen).