純粋な酸化アルミニウム（AL2O3）の融点は約2,050°Cです。この高い融点により、電気分解プロセス中にアルミナを溶かすことが困難でエネルギー集約的になります。 Cryolite（Na3Alf6）をアルミナに追加することにより、混合物の融点が大幅に減少します。クライオライトは約1,000°Cで溶け、アルミナと混合すると、950°C前後の融点で溶融電解質を形成します。この低い融点は、より効率的で省エネの電解を可能にします。
2。導電率の向上：
純粋なアルミナは電気断熱材であり、電気をうまく伝達しないことを意味します。溶融電解質を介した電流の通過を伴う電気分解プロセスを有効にするために、混合物の電気伝導率を改善するために凍結石石が追加されます。クライオライトは、溶融浴に溶解するとイオンに解離し、電流の流れのための培地を提供します。これらのイオンの存在は、電気分解中の電子の動きを促進し、アルミニウムイオンの金属アルミニウムへの還元を可能にします。
3。アルミナの溶解：
クライオライトは、アルミナの溶媒として機能します。クライオライトが溶融すると、アルミナを溶かし、均一で均質な混合物を形成します。この溶解は、電解液全体にアルミニウムイオンが均等に分布し、カソードで効率的な削減を可能にするため、電気分解プロセスにとって重要です。クライオライトがなければ、アルミナは溶融物に懸濁されたままで、アルミニウムの効果的な電気分解を妨げます。
4。発熱の減少：
クライオライトは、融点が低いため、電解浴の上に溶融層を形成します。この層は保護障壁として機能し、システムからの熱損失を減らします。熱損失を最小限に抑えることにより、電気分解プロセスのエネルギー効率が改善され、生産コストが削減されます。
5。二酸化炭素形成の予防：
アルミナの電気分解中、大気二酸化炭素と炭素陽極の反応により、二酸化炭素形成のリスクがあります。この二酸化炭素はクライオライトと反応する可能性があり、その結果、テトラフルオリド炭素（CF4）やヘキサフルオロエタン（C2F6）などの有害なガスが形成されます。ただし、クライオライトの存在は、電解細胞内の二酸化炭素の部分的な圧力を低下させることにより、この問題を軽減するのに役立ち、それによりこれらの有害な副産物の形成を最小限に抑えます。
要約すると、電解前に純粋な酸化アルミニウムとクライオライトと混合することは、融点を下げ、電気伝導率を高め、アルミナの溶解を促進し、熱損失を減らし、有害ガスの形成を最小限に抑えるために不可欠です。これらの要因を最適化することにより、電気分解プロセスはより効率的で持続可能で、費用対効果が高くなり、高品質のアルミニウムの生産を可能にします。
