Aunque existen varios métodos para producir aluminio, sólo uno se utiliza comercialmente. El proceso Deville, que implica la reacción directa del sodio metálico con el cloruro de aluminio, fue la base de la producción de aluminio a finales del siglo XIX, pero se ha abandonado en favor del proceso electrolítico, más económico. El enfoque carbotérmico, el método clásico para reducir (eliminar el oxígeno de) los óxidos metálicos, ha sido durante años objeto de intensa investigación. Se trata de calentar el óxido junto con el carbono para producir monóxido de carbono y aluminio. El gran atractivo de la fundición carbotérmica es la posibilidad de evitar el refinado de la alúmina y de partir de minerales de menor calidad que la bauxita y de carbón de menor calidad que el coque de petróleo. Sin embargo, a pesar de muchos años de intensa investigación, no se ha encontrado ningún competidor económico para el método Bayer-Hall-Héroult.
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Aunque no ha cambiado en principio, el proceso de fundición de Hall-Héroult de hoy en día difiere mucho en escala y detalles del proceso original. La tecnología moderna ha producido mejoras sustanciales en el equipo y los materiales, y ha reducido los costes finales.
En una fundición moderna, la alúmina se disuelve en ollas de reducción -conchas de acero profundas y rectangulares revestidas de carbono- que se llenan con un electrolito fundido formado principalmente por un compuesto de sodio, aluminio y flúor llamado criolita.
Por medio de ánodos de carbono, la corriente continua pasa a través del electrolito hasta un cátodo de carbono revestido en el fondo de la celda. En la superficie del baño fundido se forma una costra. Sobre esta corteza se añade alúmina, que se precalienta con el calor de la célula (unos 950 °C) y se expulsa la humedad adsorbida. Periódicamente, la corteza se rompe y la alúmina se introduce en el baño. En las celdas más nuevas, la alúmina se introduce directamente en el baño fundido mediante alimentadores automáticos.
Los resultados de la electrólisis son la deposición de aluminio fundido en el fondo de la celda y la evolución del dióxido de carbono en el ánodo de carbono. Se consumen unos 450 gramos (1 libra) de carbono por cada kilogramo (2,2 libras) de aluminio producido. Se consumen unos 2 kg de alúmina por cada kilogramo de aluminio producido.
El proceso de fundición es continuo. Periódicamente se añade al baño más alúmina para sustituir la consumida por la reducción. El calor generado por la corriente eléctrica mantiene el baño en estado de fusión para que la alúmina fresca se disuelva. Periódicamente, el aluminio fundido se sifonea.
Debido a que parte del fluoruro del electrolito de criolita se pierde en el proceso, se añade fluoruro de aluminio, según sea necesario, para restaurar la composición química del baño. Un baño con un exceso de fluoruro de aluminio proporciona la máxima eficiencia.
En la práctica real, largas filas de ollas de reducción, llamadas potlines, están conectadas eléctricamente en serie. Los voltajes normales para las ollas van de cuatro a seis voltios, y las cargas de corriente van de 30.000 a 300.000 amperios. De 50 a 250 potes pueden formar una sola línea de potes con una tensión de línea total de más de 1.000 voltios. La potencia es uno de los ingredientes más costosos del aluminio. Desde 1900, los productores de aluminio han buscado fuentes de energía hidroeléctrica barata, pero también han tenido que construir muchas instalaciones que utilizan energía procedente de combustibles fósiles. Los avances tecnológicos han reducido la cantidad de energía eléctrica necesaria para producir un kilo de aluminio. En 1940 esa cifra era de 19 kilovatios-hora. En 1990, la cantidad de energía eléctrica consumida por cada kilogramo de aluminio producido había descendido a unos 13 kilovatios-hora para las células más eficientes.
El aluminio fundido se sifonea desde las células a grandes crisoles. Desde allí, el metal puede verterse directamente en moldes para producir lingotes de fundición, puede transferirse a hornos de mantenimiento para su posterior refinado o para su aleación con otros metales, o ambos, para formar lingotes de fabricación. Tal y como sale de la célula, el aluminio primario tiene una pureza de aproximadamente el 99,8%.
La automatización y el control informático han tenido un marcado efecto en las operaciones de fundición. Las instalaciones de reducción más modernas utilizan plantas de carbón totalmente mecanizadas y control informático para supervisar y automatizar las operaciones de la línea de producción.