Ključna razlika med postopkom Hall Héroult in postopkom Hoopes je, da postopek Hall Héroult tvori aluminij s čistostjo 99,5 %, medtem ko postopek Hoopes proizvede kovino s čistostjo približno 99,99 %.
Postopek Hall Héroult in Hoopes sta pomembna pri proizvodnji kovine iz čistega aluminija. Oba procesa sta elektrolitska procesa. Čistost kovinskega aluminija, proizvedenega z vsakim postopkom, se med seboj razlikuje.
Kaj je Hall Héroultov proces?
Postopek Hall Héroult je glavna industrijska pot za taljenje aluminija. Ta postopek vključuje raztapljanje aluminijevega oksida ali aluminijevega oksida, pridobljenega iz minerala boksita (z Bayerjevim postopkom) v staljenem kriolitu, čemur sledi elektroliza kopeli staljene soli v namensko zgrajeni celici. Običajno ta proces poteka pri 940-980 stopinjah Celzija v industrijskih aplikacijah. Še pomembneje je, da ta postopek proizvede približno 99,5 % čistega aluminija. Vendar pa v tem procesu ne uporabljamo recikliranega aluminija, ker ta vrsta aluminija ne zahteva elektrolize. Postopek Hall Héroult ponavadi prispeva h podnebnim spremembam zaradi emisije ogljikovega dioksida med elektrolitsko reakcijo.
Ta postopek je pomemben, ker elementarnega aluminija ni mogoče proizvesti z elektrolizo vodne aluminijeve soli, saj hidronijev ion zlahka oksidira elementarni aluminij. Običajno ima aluminijev oksid zelo visoko tališče; zato ga je treba raztopiti v kriolitu, da se zniža tališče. To olajša postopek elektrolize. Ta proces zahteva vir ogljika, ki je pogosto koks.
Ker gre za postopek elektrolize, moramo uporabiti katodo in anodo. Običajno so elektrode izdelane iz prečiščenega koksa. Na katodi aluminijevi ioni vzamejo elektrone in tvorijo kovinski aluminij. Na anodi se oksidni ioni združijo z atomi ogljika iz koksa in tvorijo plin ogljikov monoksid. Vendar pa v resnici nastane veliko več ogljikovega dioksida kot ogljikovega monoksida. V tem procesu se kriolit uporablja za znižanje tališča aluminijevega oksida, ker lahko dobro raztopi aluminijev oksid. Kriolit lahko tudi prevaja elektriko; tako ga lahko uporabimo kot elektrolitski medij. Poleg tega ima kriolit nizko gostoto v primerjavi s kovinskim aluminijem, kar je pogoj za postopek elektrolize.
Kaj je Hoopes Process?
Hoopesov proces je industrijski postopek, uporaben za pridobivanje kovinskega aluminija zelo visoke čistosti. Proces je dobil ime po znanstveniku Williamu Hoopesu. Kovinski aluminij, ki ga lahko pridobimo s postopkom Hall Héroult, ima čistost približno 99 %. Za večino aplikacij se ta količina čistosti šteje za čisti aluminij. Toda za izjemno občutljive namene ta čistost ni dovolj. Zato lahko nadaljnje čiščenje aluminija izvedemo s Hoopesovim postopkom, ki je tudi elektrolitski postopek.
Hoopesov proces uporablja elektrolitsko celico, ki vsebuje železno posodo z ogljikom na dnu. Za anodo te celice se lahko uporabi staljena zlitina bakra, surovega aluminija ali silicija. Ta anoda tvori najnižjo plast te elektrolitske celice. Obstaja srednja plast, ki vsebuje staljeno mešanico fluoridov natrija, aluminija in barija. Naslednja plast je najvišja plast, ki vsebuje staljeni aluminij. Katoda celice sta dve grafitni palici, ki sta potopljeni v staljeni aluminij.
Med procesom elektrolize se aluminijevi ioni iz srednjega sloja celice nagibajo k migriranju proti zgornjemu sloju, kjer se ti ioni reducirajo in tvorijo kovinski aluminij s pridobivanjem treh elektronov s katod. Pri tem se v spodnji plasti (na anodi) hkrati tvori enako število aluminijevih ionov. Ti aluminijevi ioni nato migrirajo v srednji sloj. Od časa do časa lahko dobimo čisti aluminij, ki ga odvzamemo iz zgornje plasti. Čistost tega aluminija je približno 99,99%.
Kakšna je razlika med postopkom Hall Héroult in Hoopes?
Postopka Hall Héroult in Hoopes sta elektrolitska postopka, ki proizvajata kovinski aluminij z visoko čistostjo. Vendar pa je ključna razlika med postopkom Hall Héroult in postopkom Hoopes v tem, da postopek Hall Héroult tvori aluminij s čistostjo 99,5 %, medtem ko postopek Hoopes proizvede kovino s približno 99,99 % čistostjo.
Spodnja infografika navaja več razlik med postopkom Hall Héroult in postopkom Hoopes v obliki tabele.
Povzetek – postopek Hall Héroult proti Hoopesovemu procesu
Za večino aplikacij velja, da je čisti aluminij, pridobljen s postopkom Hall Héroult, čisti aluminij. Toda za izjemno občutljive namene ta čistost ni dovolj. V takšnih primerih potrebujemo dodatno čiščenje, ki se opravi s Hoopesovim postopkom. Ključna razlika med postopkom Hall Héroult in postopkom Hoopes je, da postopek Hall Héroult tvori aluminij s čistostjo 99,5 %, medtem ko postopek Hoopes proizvede kovino s približno 99,99 % čistostjo.
