الألومنيوم الكهربائي هو الألومنيوم الذي يتم الحصول عليه عن طريق التحليل الكهربائي، ويُستخدم لاستخراج الألومنيوم من الألومينا. تعتمد صناعة الألومنيوم الكهربائي الحديثة على التحليل الكهربائي للملح المنصهر المكون من الكريوليت والألومينا. يُعد الكريوليت المنصهر مذيبًا، ويُستخدم الألومينا كمادة مذابة، ويُستخدم الكربون كأنود، ويُستخدم سائل الألومنيوم ككاثود. وبعد تمرير تيار مباشر قوي، تحدث التفاعلات الكهروكيميائية على القطبين في الخلية الإلكتروليتية عند درجة حرارة تتراوح بين 950 و970 درجة مئوية.
يُنتج الألومنيوم صناعيًّا عن طريق التحليل الكهربائي. ويُعتمد في الإنتاج الصناعي للألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي على عملية «هول-هيرولت». ويُستخدم ملح الفلوريد المستخلص من الكريوليت كمذيب، بينما تُستخدم الألومينا كمادة منصهرة لتشكيل نظام إلكتروليت متعدد الأطوار.
عملية استخلاص الألومنيوم
تتألف وحدة الاختزال في مصنع الألمنيوم من أوعية أو خلايا اختزال متصلة على التوالي. وكل وعاء مصنوع من غلاف فولاذي مبطّن بالكربون.
يُصب الكريوليت المنصهر (وهو معدن فلوريدي) الذي يحتوي على أكسيد الألومنيوم في كل وعاء، ثم تُدخل أقطاب كربونية في المحلول من الأعلى.
عندما يمر التيار الكهربائي عبر محلول الكريوليت، ينفصل الألومنيوم عن الأكسجين، مكونًا غاز ثاني أكسيد الكربون. ويتجمع الألومنيوم السائل في قاع الوعاء.
ثم يتم شفط الألومينا السائلة من أوعية الاختزال على فترات منتظمة إلى دلاء تفريغ. ثم يتم نقلها إلى فرن وتصب في قوالب لتشكيل سبائك، أو باستخدام آلة الصب المستمر. تقدم شركة AdTech أجزاء الصب ذات الأسطح الساخنة (موزع الصب، جلبة الصب الخزفية، غطاء الصب الساخن)، سائل الألومنيوم منتجات التحكم في التدفق (قضيب من البورسلين الألومينا،, مخروط من الألياف المقاومة للحرارة ) للصب المستمر. تبلغ درجة نقاء الألومنيوم المنتج عبر هذه العملية حوالي 99.8%.
استخلاص الألومنيوم من الألومينا
عملية التحليل الكهربائي للألمنيوم: يُستخدم التحليل الكهربائي للملح المنصهر المكون من الكريوليت والألومينا في الإنتاج الصناعي الحديث للألمنيوم. وتتم التفاعلات الكيميائية بشكل أساسي وفقًا للمعادلة التالية: 2Al₂O₃ + 3C == 4Al + 3CO₂↑. الأنود: 2O₂⁻ + C⁻ + 4e⁻ = CO₂↑. الكاثود: Al³⁺ + 3e⁻ = Al.
تتكون نواتج الأنود بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون وغاز أول أكسيد الكربون، اللذين يحتويان على كمية معينة من الغازات الضارة مثل فلوريد الهيدروجين والغبار الصلب. ومن أجل حماية البيئة وصحة الإنسان، يتعين تنقية غاز الأنود، وإزالة الغازات الضارة والغبار وتصريفها في الغلاف الجوي.
يتم إنتاج الألومنيوم السائل في القطب السالب. ويتم سحب الألومنيوم السائل من الخزان بواسطة أكياس رفع تعمل بالفراغ، ثم يُنقل إلى ورشة الصب. وبعد تنقيته وتصفية شوائبه في فرن التخزين، يُصب في شكل سبائك ألومنيوم أو تُعالج مباشرة لتصبح قضبان سلكية.