El óxido de aluminio puro (Al2O3) tiene un punto de fusión de aproximadamente 2050 °C. Este alto punto de fusión hace que sea difícil y requiera mucha energía fundir la alúmina durante el proceso de electrólisis. Al agregar criolita (Na3AlF6) a la alúmina, el punto de fusión de la mezcla se reduce significativamente. La criolita se funde a unos 1.000 °C y, cuando se mezcla con alúmina, forma un electrolito fundido con un punto de fusión de unos 950 °C. Este punto de fusión más bajo permite una electrólisis más eficiente y que ahorra energía.

2. Conductividad eléctrica mejorada:

La alúmina pura es un aislante eléctrico, lo que significa que no conduce bien la electricidad. Para permitir el proceso de electrólisis, que implica el paso de una corriente eléctrica a través del electrolito fundido, se agrega criolita para mejorar la conductividad eléctrica de la mezcla. La criolita se disocia en iones cuando se disuelve en el baño fundido, proporcionando un medio para el flujo de corriente eléctrica. La presencia de estos iones facilita el movimiento de electrones durante la electrólisis, permitiendo la reducción de iones de aluminio a aluminio metálico.

3. Disolución de Alúmina:

La criolita actúa como disolvente de la alúmina. Cuando la criolita se funde, disuelve la alúmina formando una mezcla uniforme y homogénea. Esta disolución es crucial para el proceso de electrólisis porque garantiza que los iones de aluminio se distribuyan uniformemente por todo el electrolito, lo que permite una reducción eficiente en el cátodo. Sin criolita, la alúmina permanecería suspendida en la masa fundida, dificultando la electrólisis eficaz del aluminio.

4. Pérdida de calor reducida:

La criolita, debido a su punto de fusión más bajo, forma una capa fundida encima del baño electrolítico. Esta capa actúa como una barrera protectora, reduciendo la pérdida de calor del sistema. Al minimizar la pérdida de calor, se mejora la eficiencia energética del proceso de electrólisis, lo que resulta en menores costos de producción.

5. Prevención de la formación de dióxido de carbono:

Durante la electrólisis de la alúmina existe el riesgo de que se forme dióxido de carbono debido a la reacción entre el dióxido de carbono atmosférico y el ánodo de carbono. Este dióxido de carbono puede reaccionar con la criolita, dando como resultado la formación de gases nocivos como tetrafluoruro de carbono (CF4) y hexafluoroetano (C2F6). Sin embargo, la presencia de criolita ayuda a mitigar este problema al reducir la presión parcial del dióxido de carbono en la celda electrolítica, minimizando así la formación de estos subproductos dañinos.

En resumen, mezclar óxido de aluminio puro con criolita antes de la electrólisis es esencial para reducir el punto de fusión, mejorar la conductividad eléctrica, promover la disolución de la alúmina, reducir la pérdida de calor y minimizar la formación de gases nocivos. Al optimizar estos factores, el proceso de electrólisis se vuelve más eficiente, sostenible y rentable, lo que permite la producción de aluminio de alta calidad.