Le rôle du fluorure d'aluminium dans l'électrolyse de l'aluminium

La cryolithe pure a un point de fusion d'environ 1010°C. L'ajout d'une quantité appropriée de AlF₃ peut abaisser la température de cristallisation primaire de l'électrolyte à environ 930-960°C (généralement contrôlée autour de 950°C).

Cela apporte directement deux avantages économiques majeurs : Température d'électrolyse considérablement réduite → Perte de chaleur et consommation d'énergie réduites
Permet à la cellule électrolytique de fonctionner de manière stable à des températures plus basses.

Les cellules modernes à anodes précuites utilisent généralement des électrolytes acides (rapport moléculaire de 2,2 à 2,5, voire plus bas, jusqu'à 2,1 à 2,3).

Le AlF₃ est le principal moyen de réduire le rapport moléculaire : Un rapport moléculaire excessivement élevé (alcalin) → Diminution de la solubilité de l'alumine, réduction de l'efficacité du courant et augmentation de l'effet anodique. L'ajout régulier de AlF₃ pour contrôler le rapport moléculaire dans la plage de processus requise est au cœur du fonctionnement raffiné de la cellule électrolytique.

Dans les électrolytes acides, l'augmentation de la concentration de AlF₃ améliore considérablement la conductivité (typiquement de 3 % à 8 %), ce qui permet :
Réduction de la tension de la cellule (en particulier la chute de tension à travers l'espace entre les électrodes)
Augmentation de l'efficacité du courant (les cellules modernes peuvent atteindre 92,5 % à 94 %+)

Pendant l'électrolyse, le fluor est perdu par volatilisation de HF, NaF et AlF₃, formation de boues de cryolithe et adsorption par l'alumine.

Environ 15 à 30 kg de fluorure d'aluminium sont nécessaires pour compenser ces pertes par tonne d'aluminium produite (en fonction du niveau de contrôle du rapport moléculaire et des conditions de la cellule).