Det finns flera metoder för att framställa aluminium, men endast en används kommersiellt. Devilleprocessen, som innebär en direkt reaktion av metalliskt natrium med aluminiumklorid, var grunden för aluminiumproduktion i slutet av 1800-talet, men den har övergivits till förmån för den mer ekonomiska elektrolytiska processen. En karbothermisk metod, den klassiska metoden för att reducera (avlägsna syre från) metalloxider, har under flera år varit föremål för intensiv forskning. Detta innebär att oxiden värms upp tillsammans med kol för att producera kolmonoxid och aluminium. Den stora lockelsen med karbothermisk smältning är att man kan undvika aluminiumoxidraffinering och att man kan börja med mindre högkvalitativ malm än bauxit och mindre högkvalitativt kol än petroleumkoks. Trots många års intensiv forskning har man dock inte hittat någon ekonomisk konkurrent till Bayer-Hall-Héroult-metoden.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Och även om den är oförändrad i princip, skiljer sig dagens Hall-Héroult-smältningsprocess mycket i skala och detaljer från den ursprungliga processen. Den moderna tekniken har medfört betydande förbättringar av utrustning och material, och den har sänkt slutkostnaderna.
I ett modernt smältverk löses aluminiumoxid upp i reduktionskärl – djupa, rektangulära stålskal fodrade med kol – som fylls med en smält elektrolyt som till största delen består av en förening av natrium, aluminium och fluor som kallas kryolit.
Med hjälp av kolanoder leds likström genom elektrolyten till ett kolkatodfodral i botten av cellen. En skorpa bildas på ytan av det smälta badet. Aluminiumoxid tillsätts ovanpå denna skorpa, där den förvärms av värmen från cellen (ca 950 °C ) och dess adsorberade fukt drivs bort. Med jämna mellanrum bryts skorpan och aluminiumoxiden matas in i badet. I nyare celler matas aluminiumoxiden direkt in i det smälta badet med hjälp av automatiska matare.
Resultaten av elektrolysen är avlagring av smält aluminium på cellens botten och utveckling av koldioxid på kolanoden. Ungefär 450 gram (1 pund) kol förbrukas för varje kilogram (2,2 pund) aluminium som produceras. Ungefär 2 kg aluminiumoxid förbrukas för varje kilo producerat aluminium.
Smältningsprocessen är kontinuerlig. Ytterligare aluminiumoxid tillsätts till badet med jämna mellanrum för att ersätta den aluminiumoxid som förbrukas vid reduktionen. Den värme som genereras av den elektriska strömmen håller badet i smält tillstånd så att ny aluminiumoxid löses upp. Periodiskt sugs det smälta aluminiumet av.
Då en del fluorid från kryolitelektrolyten går förlorad i processen, tillsätts aluminiumfluorid vid behov för att återställa badets kemiska sammansättning. Ett bad med ett överskott av aluminiumfluorid ger maximal effektivitet.
I praktiken är långa rader av reduktionsgrytor, så kallade potlines, elektriskt kopplade i serie. De normala spänningarna för krukorna varierar mellan fyra och sex volt och strömbelastningen varierar mellan 30 000 och 300 000 ampere. Från 50 till 250 potter kan bilda en enda potline med en total linjespänning på mer än 1 000 volt. Ström är en av de mest kostsamma ingredienserna i aluminium. Sedan 1900 har aluminiumproducenterna sökt efter källor till billig vattenkraft, men har också varit tvungna att bygga många anläggningar som använder energi från fossila bränslen. Tekniska framsteg har minskat den mängd elektrisk energi som krävs för att producera ett kilo aluminium. År 1940 var den siffran 19 kilowattimmar. År 1990 hade mängden elektrisk energi som förbrukades för varje kilo producerat aluminium minskat till cirka 13 kilowattimmar för de mest effektiva cellerna.
Smält aluminium sugs ut från cellerna till stora smältdeglar. Därifrån kan metallen hällas direkt i formar för att producera gjuteribargot, den kan överföras till hållugnar för ytterligare raffinering eller för legering med andra metaller, eller båda, för att bilda tillverkningsgot. När det kommer från cellen är primäraluminium ungefär 99,8 procent rent.
Automation och datorstyrning har haft en tydlig effekt på smältverkens verksamhet. De modernaste reduktionsanläggningarna använder helt mekaniserade kolanläggningar och datorstyrning för övervakning och automatisering av potlineverksamheten.