A legfontosabb különbség a Hall Héroult-eljárás és a Hoopes-eljárás között az, hogy a Hall Héroult-eljárás 99,5%-os tisztaságú alumíniumfémet állít elő, míg a Hoopes-eljárás körülbelül 99,99%-os tisztaságú alumíniumfémet állít elő.
A Hall Héroult eljárás és a Hoopes eljárás fontosak a tiszta alumínium fém előállításában. Mindkét folyamat elektrolitikus folyamat. Az egyes eljárások során előállított alumínium fém tisztasága különbözik egymástól.
Mi az a Hall Héroult folyamat?
A Hall Héroult eljárás az alumínium fém olvasztásának fő ipari útja. Ez a folyamat magában foglalja az alumínium-oxid vagy alumínium-oxid feloldását, amelyet bauxit ásványból nyernek (a Bayer-eljárással) olvadt kriolitban, majd az olvadt sófürdő elektrolízisét egy erre a célra épített cellában. Ez a folyamat jellemzően 940-980 Celsius fokon megy végbe ipari méretű alkalmazásokban. Ennél is fontosabb, hogy ez az eljárás körülbelül 99,5%-os tisztaságú alumíniumfémet állít elő. Ebben a folyamatban azonban nem használunk újrahasznosított alumíniumot, mivel az ilyen típusú alumínium nem igényel elektrolízist. A Hall Héroult-eljárás hajlamos hozzájárulni az éghajlatváltozáshoz az elektrolitikus reakció során fellépő szén-dioxid-kibocsátás miatt.
Ez a folyamat azért fontos, mert az elemi alumíniumot nem lehet előállítani vizes alumíniumsó elektrolízisével, mivel a hidrogénion könnyen oxidálja az elemi alumíniumot. Általában az alumínium-oxidnak nagyon magas olvadáspontja van; ezért az olvadáspont csökkentése érdekében kriolitban kell feloldani. Ez megkönnyíti az elektrolízis folyamatát. Ehhez a folyamathoz szénforrásra van szükség, amely gyakran koksz.
Mivel ez egy elektrolízis folyamat, katódot és anódot kell használnunk. Az elektródák általában tisztított kokszból készülnek. A katódon az alumíniumionok elektronokat vesznek fel, és alumínium fémet képeznek. Az anódnál az oxidionok a kokszból származó szénatomokkal egyesülve szén-monoxid gázt képeznek. A valóságban azonban sokkal több szén-dioxid képződik, mint szén-monoxid. Ebben a folyamatban kriolitot használnak az alumínium-oxid olvadáspontjának csökkentésére, mert jól oldja az alumínium-oxidot. A kriolit elektromos áramot is képes vezetni; így elektrolitikus közegként használhatjuk. Ezenkívül a kriolitnak alacsony a sűrűsége az alumíniumfémhez képest, ami az elektrolízis folyamatához szükséges.
Mi az a Hoopes-folyamat?
A Hoopes-eljárás egy nagyon nagy tisztaságú alumínium fém előállítására alkalmas ipari eljárás. Az eljárást William Hoopes tudósról nevezték el. A Hall Héroult eljárással nyerhető alumínium fém körülbelül 99%-os tisztaságú. A legtöbb alkalmazásnál ez a tisztaság tiszta alumíniumnak számít. De rendkívül érzékeny célokra ez a tisztaság nem elég. Ezért az alumínium további tisztítása a Hoopes-eljárással is elvégezhető, amely egyben elektrolitikus eljárás is.
A Hoopes eljárás elektrolitikus cellát használ, amely vastartályt tartalmaz szénnel az alján. Ennek a cellának az anódjához réz, nyers alumínium vagy szilícium olvadt ötvözete használható. Ez az anód képezi ennek az elektrolitikus cellának a legalsó rétegét. Van egy középső réteg, amely nátrium-, alumínium- és bárium-fluoridok olvadt keverékét tartalmazza. A következő réteg a legfelső réteg, amely olvadt alumíniumot tartalmaz. A cella katódja két grafitrúd, amelyeket olvadt alumíniumba mártottak.
Az elektrolízis folyamata során a cella középső rétegéből az alumíniumionok a felső réteg felé vándorolnak, ahol ezek az ionok redukálódnak, és a katódokról három elektront nyerve alumínium fémet képeznek. Itt az alsó rétegben (az anódnál) azonos számú alumíniumion képződik egyszerre. Ezek az alumíniumionok ezután a középső rétegbe vándorolnak. A felső rétegből időről időre lecsapva tiszta alumíniumot kaphatunk. Ennek az alumíniumnak a tisztasága körülbelül 99,99%.
Mi a különbség a Hall Héroult-folyamat és a Hoopes-folyamat között?
Mind a Hall Héroult-eljárás, mind a Hoopes-eljárás elektrolitikus eljárások, amelyek nagy tisztaságú alumíniumfémet állítanak elő. Azonban a legfontosabb különbség a Hall Héroult-eljárás és a Hoopes-eljárás között az, hogy a Hall Héroult-eljárás 99,5%-os tisztaságú alumíniumfémet állít elő, míg a Hoopes-eljárás körülbelül 99,99%-os tisztaságú alumíniumfémet állít elő.
Az alábbi infografika további különbségeket sorol fel a Hall Héroult folyamat és a Hoopes folyamat között táblázatos formában.
Összefoglaló – Hall Héroult-folyamat vs Hoopes-folyamat
A legtöbb alkalmazásnál a Hall Héroult eljárással nyert alumínium tisztasága tiszta alumíniumnak számít. De rendkívül érzékeny célokra ez a tisztaság nem elég. Ilyen esetekben további tisztításra van szükségünk, amelyet Hoopes eljárással végeznek. A legfontosabb különbség a Hall Héroult eljárás és a Hoopes eljárás között az, hogy a Hall Héroult eljárással 99,5%-os tisztaságú alumíniumfémet állítanak elő, míg a Hoopes eljárással körülbelül 99,99%-os tisztaságú alumíniumfémet állítanak elő.
