تشمل خصائص سائل الألومنيوم الناتج عن عملية التحليل الكهربائي ارتفاع درجة الحرارة، وزيادة شوائب الأكسدة، وارتفاع نسبة الهيدروجين، ومحتوى المعدن والصوديوم.
خصائص سائل الألومنيوم الناتج عن عملية التحليل الكهربائي
(1) درجة الحرارة مرتفعة. تُجرى عملية التحليل الكهربائي عادةً عند درجة حرارة تتراوح بين 950 و970 درجة مئوية، والتي تتحدد وفقًا لخصائص خليط الكريوليت والألومينا المنصهر المكون من الإلكتروليت والألومينا، وبالتالي تبلغ درجة حرارة الألومنيوم المنصهر في الخلية الكهربائية 940 درجة مئوية على الأقل. هذه الدرجة العالية من الحرارة، إلى جانب الكمية الكبيرة من سائل الألومنيوم التي يتم إخراجها من الخلية الكهربائية، توفر وقتًا كافيًا لإبقاء الألومنيوم في حالة سائلة، ويمكن نقل خزان تخزين الألومنيوم بعد عمليات استخراج الألومنيوم المتكررة على عدة خلايا كهربائية. ويتم الحفاظ على درجة الحرارة العالية التي تزيد عن 850 درجة مئوية حتى يتم نقل الألومنيوم المنصهر من ورشة الصب إلى فرن التخزين.
(2) توجد العديد من الشوائب التأكسدية. على الرغم من وجود فرق معين في الكثافة بين إلكتروليت الملح المنصهر المكون من الكريوليت والألومينا وسائل الألومنيوم عند نفس درجة الحرارة (تبلغ كثافة الأول حوالي 21 جم/سم3، بينما تبلغ كثافة الثاني حوالي 23 جم/سم3)، إلا أن هذا الفرق كافٍ لضمان تكوين طبقات بين سائل الألومنيوم والإلكتروليت. ولكن نظرًا لأن الفرق ضئيل جدًّا، فسيتم حتمًا امتصاص كمية صغيرة من المحلول الكهربائي عند سحب الألومنيوم بالفراغ. وبالإضافة إلى التحريك والدوران المكثفين أثناء عملية التحليل الكهربائي، تؤدي الحركة الحادة لسائل الألومنيوم إلى أكسدة الألومنيوم مرة أخرى في مساحة الأنود، مما يؤدي إلى وجود المزيد من الشوائب المؤكسدة في سائل الألومنيوم المنصهر، بما في ذلك أكسيد الألومنيوم المترسب في قاع الخلية الإلكتروليتية وكربيد الألومنيوم الناتج عن انتشار الكربون، مما يجعل نسبة الشوائب المختلفة في سائل الألومنيوم مرتفعة نسبيًا. AdTech وحدة الترشيح CFF يُستخدم لإزالة الشوائب الناتجة عن الأكسدة.
(3) ارتفاع نسبة الحديد والسيليكون. في عملية التحليل الكهربائي، تتحلل شوائب أكسيدات العناصر ذات الجهد الموجب، مثل SiO₂ وFe₂O₃ وغيرها، بسهولة، في حين تدخل العناصر الشائبة المُختزلة، مثل الحديد والسيليكون، مباشرةً إلى سائل الألومنيوم، مما يؤدي إلى انخفاض درجة نقاء الألومنيوم. وتأتي هذه الشوائب بشكل رئيسي من الألومينا الخام، وأنودات الكربون، وأدوات التشغيل. خاصةً عند استخدام الألومينا المحلية كمواد خام، يكون محتوى السيليكون في الألومينا أعلى عمومًا من محتواه في الألومينا المستوردة، وذلك بسبب نوع الخام وتقنية إزالة السيليكون المستخدمة في الصين. وعادةً ما يحتوي سائل الألومنيوم على (Si) 0.8%-10%، و(Fe) 0.9%~1.1%.
4) ارتفاع نسبة الهيدروجين. ونظرًا لخصوصية عملية التحليل الكهربائي بالبلاديوم، فمن الحتمي أن يحتوي الألومنيوم المنصهر على غاز. المكون الرئيسي للغاز هو الهيدروجين، بنسبة تتراوح بين 70% و90% تقريبًا، بالإضافة إلى كمية صغيرة من أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO₂) والنيتروجين (N₂) والميثان (CH₄). يتم إذابة غاز الرادون الناتج عن التحلل الحراري للهيدروكربونات الموجودة في القطب الموجب كهروكيميائيًا على القطب الموجب. وبعد انتقال الهيدروجين المتولد إلى الكاثود، يتم تفريغه على الكاثود لتوليد الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يتفاعل الهيدروجين الموجود في البيئة المحيطة مع بخار الماء المنبعث من الألومنيوم ليذوب في الألومنيوم السائل؛ حيث يزداد المحتوى المشبع من الهيدروجين في الألومنيوم السائل مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، يبلغ 0.67 مل/100 غرام من الألومنيوم عند 660 درجة مئوية، و1.23 مل/100 غرام من الألومنيوم عند 750 درجة مئوية، و2.15 مل/100 غرام من الألومنيوم عند 850 درجة مئوية. ويبلغ 2.9 مل/100 غرام من الألومنيوم عند 950 درجة مئوية و3.9 مل/100 غرام من الألومنيوم عند 1000 درجة مئوية. تقدم AdTech وحدة إزالة الغازات عبر الإنترنت لإزالة الهيدروجين.
(5) ارتفاع نسبة الصوديوم. خلال عملية التحليل الكهربائي، من ناحية، يحل الألومنيوم محل الصوديوم الموجود في الكريوليت (NaAF₆) وفلوريد الصوديوم (NaF) ووسائط أخرى. من ناحية أخرى، ونظرًا لأن نشاط الصوديوم في المادة المنصهرة أعلى من نشاط الألومنيوم، يتواجد الصوديوم عند الكاثود. يدخل الترسيب إلى سائل الألومنيوم، بحيث يصل محتوى سائل الألومنيوم من الصوديوم إلى (Na) 0.011%-0.05%.