The Transfer of Nickel, Iron, and Copper From Hall Cell Melts to Molten Aluminum

Oxides of Ni and Fe, and elemental Cu, which are constituents of candidate non-consumable anodes for the Hall-Heroult process, were dissolved in alumina-saturated cryolite melts. The fluoride melts were in turn contacted with molten aluminum. The transfer of these elements from the fluoride melt into the aluminum was incomplete. Ni, Fe, and Cu present in the melt, 55, 63, and 13%, respectively, were reduced and alloyed into aluminum in non-electrolytic experiments. Analysis of the distribution of the elements revealed that a majority of the Ni and Fe not found in the aluminum remained in the bulk of the melt, but essentially all of the Cu that remained in the melt was found in a 1–2 mm thick “skim” layer around the metal. The results indicate that these components dissolve into the melt and transfer to the metal, which means that anodes made from these components are not completely “inert” with respect to molten cryolite in contact with aluminum. Résumé Les oxydes de Ni et de Fe et le Cu élémentaire, qui sont des constituants candidats d'anodes non-consommables pour le procédé de Hall-Heroult, ont été dissous dans des bains de cryolite saturés d'oxyde d'aluminium. Les bains de fluorure furent à leur tour mis en contact avec de l'aluminium fondu. Le transfert de ces éléments du bain de fluorure à l'aluminium fut incomplet. 55% du Ni, 63% du Fe et 13% du Cu présents dans le bain ont été réduits et alliés à l'aluminium lors des expériences non-électrolytiques. L'analyse de la distribution des éléments a révélé qu'une grande partie du Ni et du Fe non trouvée dans l'aluminium est restée dans le bain, mais qu'essentiellement tout le Cu qui est resté dans le bain se trouvait dans une couche de surface de 1–2 mm d'epaisseur autour du métal. Les résultats indiquent que ces composants se dissolvent dans le bain et sont transférés au métal, ce qui signifie que des anodes faites de ces compasants ne sont pas complètement “inertes” en ce qui a trait à la cryolite fondue en contact avec l'aluminium.