Embora existam vários métodos de produção de alumínio, apenas um é utilizado comercialmente. O processo Deville, que envolve a reação direta do sódio metálico com cloreto de alumínio, foi a base da produção de alumínio no final do século XIX, mas foi abandonado em favor do processo eletrolítico mais econômico. Uma abordagem carbotérmica, o método clássico de redução (remoção de oxigênio de) óxidos metálicos, tem sido durante anos objeto de intensa pesquisa. Isto envolve o aquecimento do óxido juntamente com o carbono para produzir monóxido de carbono e alumínio. A grande atração da fundição carbotérmica é a possibilidade de contornar o refino de alumina e de começar com minérios de grau inferior à bauxita e carbono de grau inferior ao coque de petróleo. Apesar de muitos anos de intensa pesquisa, entretanto, não foi encontrado nenhum concorrente econômico para a abordagem Bayer-Hall-Héroult.
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Embora inalterado em princípio, o processo de fundição Hall-Héroult de hoje difere muito em escala e detalhe do processo original. A tecnologia moderna produziu melhorias substanciais em equipamentos e materiais, e reduziu os custos finais.
Numa fundição moderna, a alumina é dissolvida em potes de redução – profundos, de aço retangular revestidos com carbono – que são preenchidos com um eletrólito fundido constituído principalmente por um composto de sódio, alumínio e flúor chamado criolita.
Por meio de ânodos de carbono, a corrente direta é passada através do eletrólito para um revestimento de cátodo de carbono no fundo da célula. Forma-se uma crosta na superfície do banho derretido. É adicionada alumina sobre esta crosta, onde é pré-aquecida pelo calor da célula (cerca de 950 °C ) e a sua humidade adsorvida é eliminada. Periodicamente a crosta é quebrada, e a alumina é introduzida no banho. Nas células mais novas, a alumina é alimentada diretamente no banho fundido por meio de alimentadores automáticos.
Os resultados da eletrólise são a deposição de alumínio fundido no fundo da célula e a evolução do dióxido de carbono no ânodo de carbono. Cerca de 450 gramas (1 libra) de carbono são consumidas para cada quilograma (2,2 libras) de alumínio produzido. Cerca de 2 kg de alumina são consumidos para cada quilograma de alumínio produzido.
O processo de fundição é contínuo. Alúmina adicional é adicionada ao banho periodicamente para substituir a consumida por redução. O calor gerado pela corrente elétrica mantém o banho em estado fundido para que a alumina fresca se dissolva. Periodicamente, o alumínio fundido é sifonado.
Por causa da perda de flúor do eletrólito criolita no processo, o flúor de alumínio é adicionado, conforme necessário, para restaurar a composição química do banho. Um banho com excesso de flúor de alumínio proporciona a máxima eficiência.
Na prática real, longas filas de vasos de redução, chamados potlines, são conectados eletricamente em série. As tensões normais para potes variam de quatro a seis volts, e as cargas de corrente variam de 30.000 a 300.000 amperes. De 50 a 250 potes podem formar uma única linha de potes com uma tensão de linha total de mais de 1.000 volts. A potência é um dos ingredientes mais caros do alumínio. Desde 1900, os produtores de alumínio têm procurado fontes de energia hidrelétrica baratas, mas também tiveram que construir muitas instalações que utilizam energia de combustíveis fósseis. Os avanços tecnológicos reduziram a quantidade de energia elétrica necessária para produzir um quilograma de alumínio. Em 1940 esse número era de 19 quilowatt-hora. Em 1990 a quantidade de energia elétrica consumida para cada quilograma de alumínio produzido havia diminuído para cerca de 13 quilowatt-hora para as células mais eficientes.
O alumínio fundido é sifonado das células em grandes cadinhos. A partir daí o metal pode ser derramado diretamente nos moldes para produzir lingote de fundição, ele pode ser transferido para fornos de espera para posterior refinação ou para ligas com outros metais, ou ambos, para formar lingote de fabricação. Como vem da célula, o alumínio primário é cerca de 99,8% puro.
Automação e controle por computador tiveram um efeito marcante nas operações de fundição. As mais modernas instalações de redução utilizam plantas de carbono totalmente mecanizadas e controle computadorizado para monitorar e automatizar as operações de linha de cadinho.