1. Boksitten Alumina Üretimi (Bayer Prosesi) Aluminyum üretiminin yapıldığı temel cevher boksittir. Boksit cevherleri içinde bulunan en önemli mineraller Gibsit, Al(OH)3 veya Al2O3.3H2O, ile diasporit ve böhmittir, AlOOH veya Al2O3.H2O. Gibsit ve böhmit kolay çözünürken diasporit zor çözünür. Alüminyum, tüm dünyada aynı yöntemle elde edilmektedir. Alüminyum eldesi, iki aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada, Bayer metodu ile boksit cevherinden alümina elde edilir. İkinci aşamada ise, elektroliz ile alümina’dan alüminyum elde edilir. Alümina tesisleri, genellikle boksit cevherlerinin yanına kurulur. Madenden çıkarılan boksit cevheri, sudkostik (Kostik soda, NaOH) eriyiği ile muamele edilerek alüminyum hidroksit eldesi gerçekleşir. Bu işlem sonucunda olusan erimeyen kalıntılar (kırmızı çamur) ayrılır ve alüminyum hidroksitin kalsinasyonu ile “alümina” (alüminyum oksit) elde edilir.

Boksitteki minerallerin cinsine göre 150-250°C de ve 10-30 atm basınç altında ve değişen NaOH konsantrasyonlarında (Na2O cinsinden ifade edilir) otoklavlarda işlenir. Cevherdeki aluminyum,

Al(OH)3(k) + NaOH(su)→ Na[Al(OH)4](su)

ve/veya

AlOOH(k) + NaOH(su) + H2O→ Na[Al(OH)4](su)

reaksiyonlarına göre sodyum aluminat şeklinde çözeltiye alınır. Boksit otoklavlarda basınç altında çözündürüldükten sonra katı-sıvı ayrımı için filtrasyon kademesine geçilir. Bu kademede kırmızı çamur adı verilen atık madde ayrıştırılır, çözelti 60°C sıcaklığına kadar soğutulur ve çöktürme tanklarına gönderilir.

3000 m3 büyüklüğüne kadar yapılabilen çökeltme tanklarında çözelti devamlı karıştırılarak ve yeni çökmüş Al(OH)3 ile aşılanarak Al(OH)3 çöktürülür. Çöktürme hızı aşı maddesinin yapısının ve özellikle ilave edilen miktarın bir fonksiyonudur. Toplam çöktürme işlemi 30 ila 70 saat içinde tamamlanmaktadır. Çöktürme işlemi ile elde edilen Al(OH)3 termik ayrışma işlemine tabi tutularak yani kalsinasyonla aluminaya (Al2O3) dönüştürülür.

2Al(OH)3(k) → Al2O3(k) + 3H2O(g) Kalsinasyon işlemi klasik olarak sıvı yakıt veya doğal gaz ile ısıtılan döner fırınlarda 1200-1250°C de gerçekleştirilir. Kalsinasyon sonucu elde edilen ürün aluminadır. Bu arada elde edilen ürünün yaklaşık %50 si bacaya gider. 250-300°C sıcaklıklarda multisiklonlarda (toz tutucu) katı parçacıklar geri kazanılarak verim %95-98 miktarına yükseltilir.

2. Aluminadan Aluminyum Üretimi Bundan sonraki aşama, alüminanın alüminyuma dönüştürülmesidir. Beyaz bir toz görünümündeki alümina, elektroliz işleminin yapılacağı hücre adı verilen özel yerlere alınır. Burada amaç, aluminyumu oksijenden ayırmaktır. Elektroliz işlemi için 4-5 volt gerilimde doğru akım uygulanır. Dipte biriken aluminyumun alınması ile işlem tamamlanır.

Aluminadan aluminyum üretimi redüksiyon elektrolizi ile gerçekleşmektedir. 19.yüzyılın ortalarında Saint Claire Deville, aluminyum oksidin bir kriyolit (Na3AlF6) tipi sıvı fazdan elektroliz yoluyla redüklenebileceğini gösterdikten sonra uygulamaya konan ve Hall-Heroult prosesi adı altında tanınan işlem genelde günümüzde halen uygulanmaktadır. Banyonun tabanı ve kendisi karbon bloklardan yapılmıştır. Bu bölüm aynı zamanda hücrede katot görevini yapmaktadır. Buradan akım girişi aluminyum baradan olmakta ve banyo tabanınca katot barası olarak çelik kullanılmaktadır. Anot olarak karbon bloklar kullanılır. Anotlara akım iletimi aluminyum baradan olup anotla bağlantı çelikten yapılmaktadır. Banyo tabanı ısı kaybını önlemek amacıyla refrakter malzeme ile izole edilmiştir. Banyonun tümü bir çelik çerçeve içinde bulunmaktadır. Elektrolit içinde çözünmüş olarak ortalama %5 civarında Al2O3 içeren kriyolit (Na3AlF6) eriyiğidir. Elektrolit sıcaklığı 950-970°C civarındadır. Bunun için gerekli ısıyı elektrik enerjisi sağlar. Anot, sıvı elektrolit içine daldırılmıştır