Elektrolitik alüminyum, genellikle bir elektrolitik hücrede büyük bir elektrik akımı kullanılarak alüminanın metalik alüminyuma ayrıştırılması yoluyla metalik alüminyumun eritilmesine yönelik bir yöntemdir.
Alüminyum külçeler, bileşime bağlı olarak üç türe ayrılır: yüksek-saflıkta alüminyum külçeler, alüminyum alaşımlı külçeler ve yeniden eritilen alüminyum külçeler; şekil ve boyuta göre yuvarlak külçeler, plaka külçeler, çubuk külçeler ve T-şekilli külçeler gibi çeşitli türlere ayrılabilirler.
Alüminyum, gümüşi-beyaz bir metaldir ve oksijen ve silikondan sonra yer kabuğunda bolluk bakımından üçüncü sırada yer alır. Alüminyumun yoğunluğu düşüktür ve bu nedenle hafif metal olarak adlandırılır. Üretimi ve kullanımı yüksek,-demir dışı bir metaldir ve dünyada çelikten sonra ikinci sırada yer alır. Alüminyumun yoğunluğu çeliğin veya bakırın yaklaşık-üçte biri kadardır. Hafiflik özelliklerinden dolayı alüminyum, ağırlığı azaltmak ve taşıma yükünü artırmak için genellikle araba, tren, metro, uçak, gemi ve roket gibi kara, deniz ve hava araçlarının imalatında kullanılır. Benzer şekilde alüminyum askeri ürünlerde de önemli bir yere sahiptir.
Alüminyum oksit olarak da bilinen alümina, beyaz bir toz halinde görünür. Ham alüminyum, elektrolitik işlem sırasında çökeltme veya diğer işlemlere tabi tutulmadan elde edilen sıvı alüminyumdur. Ham alüminyum, alüminyum külçeler oluşturmak üzere döküm kalıplarına dökülerek soğutulabilir. Bu nedenle, alümina sıvı alüminyum üretiminin hammaddesidir, elektrolitik alüminyum prosestir, ham alüminyum elektroliz sırasındaki sıvı alüminyumdur ve alüminyum külçeler sonunda pazarlanabilir nihai ürünler haline gelen bir tür alüminyum üründür.
Elektrolitik alüminyum, elektroliz yoluyla elde edilen alüminyumdur. Modern elektrolitik alüminyum üretiminde kriyolit-alümina erimiş tuz elektroliz yöntemi kullanılmaktadır. Erimiş kriyolit çözücü, alümina çözünen, karbon elektrotları anot ve sıvı alüminyum da katot görevi görür. Güçlü bir doğru akım uygulandığında, elektrolitik hücredeki elektrotlarda 950°C–970°C sıcaklıkta bir elektrokimyasal reaksiyon meydana gelir ve elektroliz sağlanır.
Endüstriyel Alüminyum Külçeler
Günlük endüstrimizde hammaddeye alüminyum külçe denir. Ulusal standarda göre (GB/T 1196-2008), "yeniden eritilen alüminyum külçeler" olarak adlandırılması gerekir, ancak insanlar buna "alüminyum külçeler" demeye alışkındır. Elektrolitik işlemle alümina ve kriyolit kullanılarak üretilirler. Alüminyum külçeler endüstriyel uygulamalara girdiğinde esas olarak iki kategoriye ayrılır: döküm alüminyum alaşımları ve dövme alüminyum alaşımları. Döküm alüminyum ve alüminyum alaşımları, döküm yöntemleriyle üretilen alüminyumun döküm ürünleridir; Ferforje alüminyum ve alüminyum alaşımları, levhalar, şeritler, folyolar, tüpler, çubuklar, profiller, teller ve dövme gibi basınçlı işleme yöntemleriyle üretilen işlenmiş alüminyum ürünlerdir. Ulusal standarda göre, "yeniden eritilen alüminyum külçeler kimyasal bileşime göre 8 sınıfa ayrılır: Al99.90, Al99.85, Al99.70, Al99.60, Al99.50, Al99.00, Al99.7E, Al99.6E" (Not: Al'den sonraki sayı alüminyum içeriğini gösterir). Bazıları, Londra pazarında "standart alüminyum" olarak bilinen, aslında %99,7 saflıkta alüminyum olan "A00" alüminyumu diyorlar. 1950'li yıllarda Çin'deki teknik standartların eski Sovyetler Birliği'nden geldiği biliniyor. "A00", Sovyet ulusal standartlarındaki Rus notu tanımıdır; "A" bir Rus harfidir, İngilizce "A" harfi ya da Çince'deki Pinyin "A" harfi değildir. Uluslararası alanda buna "standart alüminyum" demek daha doğrudur. Standart alüminyum, Londra pazarında kayıtlı, %99,7 oranında alüminyum içeren alüminyum külçeleri ifade eder.
Alümina (Al₂O₃), 2054°C erime noktasına ve 2980°C kaynama noktasına sahip, yüksek-sertlikte bir bileşiktir. Yüksek sıcaklıklarda iyonlaşabilen ve refrakter malzemelerin üretiminde yaygın olarak kullanılan iyonik olarak kristalize bir bileşiktir. Endüstriyel Al₂O₃, boksit (Al₂O₃·3H₂O) ve gibsitten hazırlanır. Yüksek saflık gereksinimleri olan Al₂O₃ için genellikle kimyasal olarak hazırlanır.
Al₂O₃'nun birçok polimorfu vardır ve ondan fazla bilinen türü vardır; başlıca üç kristal formu vardır: γ-Al₂O₃, β-Al₂O₃ ve α-Al₂O₃ (korindon). Özellikleri yapılarına göre farklılık gösterir ve 1300°C'nin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda neredeyse tamamen α-Al₂O₃'ya dönüşürler.
