Hoewel er verschillende methoden zijn om aluminium te produceren, wordt er slechts één commercieel gebruikt. Het Deville-proces, waarbij metallisch natrium rechtstreeks met aluminiumchloride reageert, lag aan het eind van de 19e eeuw aan de basis van de aluminiumproduktie, maar het is verlaten ten gunste van het meer economische elektrolytische proces. Een carbothermische aanpak, de klassieke methode voor het reduceren (verwijderen van zuurstof uit) van metaaloxiden, is al jaren het onderwerp van intensief onderzoek. Hierbij wordt het oxide samen met koolstof verhit, zodat koolmonoxide en aluminium ontstaan. De grote aantrekkingskracht van carbothermisch smelten is de mogelijkheid om de raffinage van aluminiumoxide te omzeilen en te beginnen met ertsen van een lagere kwaliteit dan bauxiet en met koolstof van een lagere kwaliteit dan petroleumcokes. Ondanks vele jaren van intensief onderzoek is er echter geen economische concurrent gevonden voor de Bayer-Hall-Héroult-benadering.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Hoewel het Hall-Héroult-smeltproces in principe onveranderd is, verschilt het vandaag de dag in schaal en detail sterk van het oorspronkelijke proces. De moderne technologie heeft geleid tot aanzienlijke verbeteringen in apparatuur en materialen, en heeft de uiteindelijke kosten verlaagd.
In een moderne smelterij wordt aluminiumoxide opgelost in reductiepotten, diepe, rechthoekige stalen schalen bekleed met koolstof, die zijn gevuld met een gesmolten elektrolyt dat grotendeels bestaat uit een verbinding van natrium, aluminium en fluor, cryoliet genaamd.
Door middel van koolstofanoden wordt gelijkstroom door de elektrolyt geleid naar een koolstofkathodebekleding op de bodem van de cel. Op het oppervlak van het gesmolten bad vormt zich een korst. Bovenop deze korst wordt aluminiumoxide toegevoegd, waar het wordt voorverwarmd door de warmte van de cel (ongeveer 950 °C) en het geadsorbeerde vocht wordt verdreven. Periodiek wordt de korst gebroken, en wordt het aluminiumoxide in het bad gevoerd. In nieuwere cellen wordt het aluminiumoxide rechtstreeks in het smeltbad gevoerd door middel van automatische toevoerapparaten.
De resultaten van elektrolyse zijn de afzetting van gesmolten aluminium op de bodem van de cel en de ontwikkeling van kooldioxide op de anode van koolstof. Ongeveer 450 gram (1 pond) koolstof wordt verbruikt voor elke kilogram (2,2 pond) geproduceerd aluminium. Ongeveer 2 kg aluminiumoxide wordt verbruikt voor elke kilogram geproduceerd aluminium.
Het smeltproces is continu. Periodiek wordt extra aluminiumoxide aan het bad toegevoegd om het door de reductie verbruikte aluminiumoxide te vervangen. De warmte die door de elektrische stroom wordt opgewekt houdt het bad in een gesmolten toestand zodat vers aluminiumoxide oplost. Periodiek, wordt het gesmolten aluminium overgeheveld.
Omdat wat fluoride van de kryolietelektrolyt in het proces verloren gaat, wordt het aluminiumfluoride toegevoegd, zoals nodig, om de chemische samenstelling van het bad te herstellen. Een bad met een overmaat van aluminiumfluoride verstrekt maximumefficiency.
In de daadwerkelijke praktijk, zijn lange rijen van verminderingspotten, genoemd potlines, elektrisch verbonden in reeks. De normale voltages voor potten strekken zich van vier tot zes volts uit, en de huidige ladingen strekken zich van 30.000 tot 300.000 ampères uit. 50 tot 250 potten kunnen een enkele potlijn vormen met een totale lijnspanning van meer dan 1.000 volt. Stroom is één van de duurste bestanddelen van aluminium. Sinds 1900 hebben de aluminiumproducenten gezocht naar bronnen van goedkope hydro-elektrische energie, maar zij hebben ook veel installaties moeten bouwen die energie uit fossiele brandstoffen gebruiken. Technologische vooruitgang heeft de hoeveelheid elektrische energie die nodig is om één kilogram aluminium te produceren, verminderd. In 1940 was dat nog 19 kilowattuur. Tegen 1990 was de hoeveelheid elektrische energie die nodig was voor elke kilogram geproduceerd aluminium gedaald tot ongeveer 13 kilowattuur voor de meest efficiënte cellen.
Gesmolten aluminium wordt uit de cellen overgeheveld in grote smeltkroezen. Van daar kan het metaal direct in vormen worden gegoten om gieterijingots te produceren, het kan in holdingsovens voor verdere raffinage worden overgebracht of voor legering met andere metalen, of allebei, om vervaardigende ingots te vormen. Zoals het uit de cel komt, is primair aluminium ongeveer 99,8 procent zuiver.
Automatisering en computercontrole hebben een duidelijk effect gehad op de smeltactiviteiten. De modernste reductiefaciliteiten maken gebruik van volledig gemechaniseerde koolstofinstallaties en computerbesturing voor het bewaken en automatiseren van potlijnoperaties.