1. Ponto de fusão inferior:

O óxido de alumínio puro (Al2O3) tem um ponto de fusão de aproximadamente 2.050°C. Este alto ponto de fusão torna difícil e consome muita energia derreter alumina durante o processo de eletrólise. Ao adicionar criolita (Na3AlF6) à alumina, o ponto de fusão da mistura é significativamente reduzido. A criolita funde a cerca de 1.000°C e, quando misturada com alumina, forma um eletrólito fundido com ponto de fusão em torno de 950°C. Este ponto de fusão mais baixo permite uma eletrólise mais eficiente e com economia de energia.

2. Condutividade elétrica aprimorada:

A alumina pura é um isolante elétrico, o que significa que não conduz bem a eletricidade. Para viabilizar o processo de eletrólise, que envolve a passagem de uma corrente elétrica pelo eletrólito fundido, é adicionada criolita para melhorar a condutividade elétrica da mistura. A criolita se dissocia em íons quando dissolvida no banho fundido, fornecendo um meio para o fluxo de corrente elétrica. A presença desses íons facilita a movimentação dos elétrons durante a eletrólise, permitindo a redução dos íons alumínio a alumínio metálico.

3. Dissolução de Alumina:

A criolita atua como solvente para alumina. Quando a criolita é fundida, ela dissolve a alumina, formando uma mistura uniforme e homogênea. Esta dissolução é crucial para o processo de eletrólise porque garante que os íons de alumínio sejam distribuídos uniformemente por todo o eletrólito, permitindo uma redução eficiente no cátodo. Sem a criolita, a alumina permaneceria suspensa no fundido, dificultando a eletrólise eficaz do alumínio.

4. Perda de calor reduzida:

A criolita, devido ao seu ponto de fusão mais baixo, forma uma camada fundida no topo do banho eletrolítico. Esta camada atua como barreira protetora, reduzindo a perda de calor do sistema. Ao minimizar a perda de calor, a eficiência energética do processo de eletrólise é melhorada, resultando na diminuição dos custos de produção.

5. Prevenção da formação de dióxido de carbono:

Durante a eletrólise da alumina, existe o risco de formação de dióxido de carbono devido à reação entre o dióxido de carbono atmosférico e o ânodo de carbono. Este dióxido de carbono pode reagir com a criolita, resultando na formação de gases nocivos como tetrafluoreto de carbono (CF4) e hexafluoroetano (C2F6). No entanto, a presença de criolita ajuda a mitigar este problema, reduzindo a pressão parcial do dióxido de carbono na célula eletrolítica, minimizando assim a formação destes subprodutos nocivos.

Em resumo, misturar óxido de alumínio puro com criolita antes da eletrólise é essencial para diminuir o ponto de fusão, aumentar a condutividade elétrica, promover a dissolução da alumina, reduzir a perda de calor e minimizar a formação de gases nocivos. Ao otimizar estes fatores, o processo de eletrólise torna-se mais eficiente, sustentável e rentável, permitindo a produção de alumínio de alta qualidade.