Электролиз алюминия является материалоемким процессом. В качестве основного сырья для производства алюминия используется глинозем. Глинозем должен быть чистым, содержать минимальное количество влаги, хорошо растворяться в электролите, не давать осадков в электролизере на подине и иметь низкую степень пыления. Основной средой, в которой протекает процесс электролиза, является электролит. Основными компонентами является криолит (Na3AlF6), фтористый алюминий (AlF3) и глинозем (Al2О3). Электролит промышленных электролизеров отличается от криолита некоторым избытком фтористого алюминия, что характеризуется криолитовым отношением электролита, молекулярным отношением NaF:Al F3. Помимо основных компонентов, электролит содержит в небольших количествах некоторые другие вещества, образующихся за счет примесей, вносимых с сырьем или вводимых специально для улучшения физико-химических свойств расплава СаF2, MgF2, NaCe, LiF. Для чистого криолита криолитовое отношение = 3, электролит с таким криолитовым отношением считается нейтральным. Электролиты, содержащие избыток NaF и криолитовым отношением > 3 - называются щелочными, а электролиты, имеющие избыток AI F3 и криолитовым отношением < 3 называются кислотными. На практике криолитовое отношение электролитов поддерживается 2,6 - 2,8. Это обеспечивается избытком NaF в электролите в количестве 2,5 - 5%. На передовых заводах эксплуатирующих электролизеры с обожженными анодами, электролиты еще более кислые - криолитовое отношение поддерживают 2,2 - 2,4. Состав электролита Na3 Al F6 (криолит) 70 - 90%; Al2 О3 (оксид алюминия) 1 - 10%; СаF2, MgF2 от 6 - 9%. Процесс электролиза алюминия проводят при t0 955 - 9650C. Нормальная работа алюминиевых электролизных ванн характеризуется параметрами энергетического и технологического режима, рассчитанными при проектировании в зависимости от конструктивных особенностей электролизера. К этим параметрам относятся: Сила тока - устанавливается в зависимости от размеров, конструкции и технологического состояния электролизеров. Среднее напряжение - вычисляется по показаниям серийных счетчиков вольт/часов. Рабочее напряжение - контролируется по показаниям вольтметров и поддерживается в пределах, оговариваемых рабочими технологическими инструкциями. Среднее напряжение - состоит из рабочего напряжения, напряжения анодных эффектов и перепада напряжения в ошиновке между электролизерами. Количество технологического алюминия - в электролизере характеризуется высотой столба (уровня) металла в шахте ванны. Уровень металла в силу высотой теплопроводности алюминия позволяет регулировать теплоотдачу электролизера. Количество электролита - тоже характеризуется его уровнем в шахте ванны. Практика показывает, что оптимальный уровень электролита находится в пределах 150 - 180мм., для самообжигающихся анодов. Анодные эффекты - подразделяют на тусклые (меньше 10В), средние (менее 25В), ясные (более 25В). Анодные эффекты оказывают существенное влияние на тепловой режим электролизера. Форма рабочего пространства - нормально работающего электролизера характеризуется обязательным наличием защитного гарнисажа в зоне электролита, круто падающей настыли в зоне металла и отсутствием осадка и настыли на подине под анодом. Перепад напряжения - в подине электролизера во многом зависит от формы рабочего пространства ванны и определяется путем измерения приборами, составляет 0,3 - 0,4В. Основными технологическими параметрами, определяющими правильность формирования самообжигающегося анода, являются высота конуса стекания, уровень и температура жидкой анодной массы. Для конструкции с верхним токоподводом - минимальное расстояние от штырей до подошвы анода, число горизонтов, на которых установлены штыри, высота выступающих частей конструкций, применяемых для охлаждения жидкой части анода. При производстве алюминия в процессе электролиза криалитно-глиноземного расплава расходуется глинозем и угольный анод с образованием газообразных окисей и двуокиси углерода. Кроме того, в результате испарения электролита и разложения его составляющих химическими соединениями, поступающими в виде примесей, а также в результате пылеуноса вентиляционными газами из процесса постоянно выбывает некоторое количество фтористых солей и глинозема. В случае применения самообжигающегося анода, часть анодной массы выбывает из процесса в виде летучих составляющих ее коксование.