Banyak prosedur dalam metalurgi dilakukan melalui penggunaan energi listrik. Di antara semuanya, kita dapat menyebutkan secara khusus prosedur tipe elektrolitik yang diindikasikan untuk memperoleh logam pereduksi yang berbeda, seperti kalium, aluminium atau magnesium antara lain. Ini ditempatkan di bagian atas rangkaian potensial reduksi standar, sehingga bukan tugas yang mudah untuk mencapainya melalui penggunaan reduksi kimia. Melalui elektrolisis bijihnya, logam diperoleh dalam setiap kasus di katoda tangki elektrolisis . Selanjutnya kita akan melihat lebih dekat pada contoh aluminium.
Aluminium:
Aluminium ditemukan di kerak bumi, di mana ia menempati 7,5% dari massanya, itulah sebabnya ia dikatakan sebagai logam yang paling melimpah di dalamnya. Biasanya ditemukan terutama dalam bentuk silikat.
Aluminium adalah logam dengan kepadatan rendah, cukup lunak dan tahan, berkat lapisan luarnya, terhadap korosi, juga memiliki konduktivitas yang baik, baik termal maupun listrik.
Logam ini membentuk paduan dengan banyak unsur lain, yang sangat menarik untuk kegunaannya. Ini dapat membentuk paduan dengan mangan, silikon, tembaga, magnesium, dll., Membuat sifat mereka sendiri meningkat secara signifikan, sehingga lebih berguna untuk aplikasi dalam konstruksi, dalam pembuatan benda dan peralatan, dalam aeronautika, di industri kereta api, dan otomotif., dll.
Untuk mendapatkan aluminium, digunakan wadah (tangki elektrolitik), mengikuti prosedur yang dikenal sebagai Hall-Héroult , yang ditemukan pada tahun 1886.
Untuk melakukan prosedur tersebut, kita mulai dari senyawa Bauksit , mineral yang biasanya terbentuk dalam bentuk tidak murni. (Al2O3.n H2O), dicampur dengan silika dan berbagai oksida titanium dan besi.
Untuk melakukan elektrolisis diperlukan bijih yang sangat murni, dimana bauksit terlebih dahulu dimurnikan hingga mencapai alumina murni (Al2O3).
Untuk menurunkan titik leleh (sebagai fluks) Al2O3, yaitu sekitar 2045ºC, dan juga sebagai media pengion, digunakan senyawa kriolit (Na3AlF6) yang diperoleh secara sintetis.
Wadah di mana ia ditempatkan juga bertindak sebagai tungku, karena panas yang dihasilkan dalam elektrolisis, dioperasikan pada sekitar 950ºC, untuk menjaga agar muatan tetap meleleh. Selain itu, wadah, atau sel elektrolitik, dilapisi pada bagian dalamnya oleh grafit, yang bertindak sebagai katoda, anoda sebagai batang grafit.
Alumina ditambahkan ke kriolit , yang sebelumnya telah dilelehkan, melewatkan ion aluminium di dinding wadah menjadi logam bebas, di mana mereka dibuang, sementara oksigen dilepaskan di anoda, yang mengarah pada pembakarannya, menyebabkan mereka harus sering diganti.
Katoda: 4 [Al3 + + 3e- → Al (l)]
Anoda: 3 [2 O2- – 2e- → O2 (g)]
Reaksi global: 2Al2O3 → 4 Al3 + + 6 O2- → 4 Al (l) + 3 O2
Aluminium cair, karena kepadatannya, yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan lain, cenderung mengendap di bagian bawah wadah, dari mana ia secara berkala diekstraksi dan dipadatkan dalam bentuk batangan.
Mendapatkan aluminium secara elektrolitik cukup mahal secara ekonomi, karena mengkonsumsi energi listrik dalam jumlah besar. Diperkirakan bahwa sekitar 20 kWh dikonsumsi untuk memperoleh satu kilo aluminium dengan elektrolisis. Jumlah energi yang dikonsumsi lima kali lebih tinggi dari yang dibutuhkan untuk membuat satu kilo baja; Karena itulah daur ulangnya yang dimulai dari benda-benda aluminium bekas cukup menguntungkan.