Ključna razlika između procesa Hall Héroult i Hoopes procesa je u tome što Hall Héroult proces formira aluminijumski metal sa 99,5% čistoće, dok Hoopes proces proizvodi aluminijum sa oko 99,99% čistoće.
Hall Héroult proces i Hoopes proces su važni u proizvodnji čistog aluminijumskog metala. Oba ova procesa su elektrolitički procesi. Čistoća metala aluminijuma proizvedenog svakim procesom se razlikuje jedna od druge.
Šta je Hall Héroult proces?
Hall Héroult proces je glavni industrijski put za topljenje metala aluminijuma. Ovaj proces uključuje otapanje aluminijum oksida ili glinice koja se dobija iz minerala boksita (preko Bayerovog procesa) u rastopljenom kriolitu, nakon čega sledi elektroliza kupke otopljene soli u namenski izgrađenoj ćeliji. Obično se ovaj proces odvija na 940-980 stepeni Celzijusa u industrijskim aplikacijama. Što je još važnije, ovaj proces proizvodi oko 99,5% čistog metala aluminijuma. Međutim, u ovom procesu ne koristimo reciklirani aluminij jer ta vrsta aluminija ne zahtijeva elektrolizu. Hall Héroultov proces ima tendenciju da doprinese klimatskim promjenama zbog emisije ugljičnog dioksida tokom elektrolitičke reakcije.
Ovaj proces je važan jer se elementarni aluminijum ne može proizvesti elektrolizom vodene soli aluminijuma jer hidronijum ion lako oksidira elementarni aluminijum. Obično aluminijum oksid ima veoma visoku tačku topljenja; stoga ga treba otopiti u kriolitu kako bi se snizila tačka topljenja. To olakšava proces elektrolize. Ovaj proces zahtijeva izvor ugljika, koji je često koks.
Pošto je ovo proces elektrolize, moramo koristiti katodu i anodu. Obično su elektrode napravljene od pročišćenog koksa. Na katodi, joni aluminijuma uzimaju elektrone, formirajući metal aluminijuma. Na anodi se oksidni ioni spajaju s atomima ugljika iz koksa i formiraju plin ugljični monoksid. Međutim, u stvarnosti se stvara mnogo više plina ugljičnog dioksida nego plina ugljičnog monoksida. U ovom procesu, kriolit se koristi za snižavanje tačke topljenja glinice jer može dobro rastvoriti glinicu. Kriolit je takođe sposoban da provodi električnu energiju; stoga ga možemo koristiti kao elektrolitički medij. Nadalje, kriolit ima nisku gustinu u poređenju sa metalom aluminijuma, što je preduslov za proces elektrolize.
Šta je Hoopes proces?
Hoopes proces je industrijski proces koristan za dobijanje metala aluminijuma veoma visoke čistoće. Proces je dobio ime po naučniku Williamu Hoopesu. Metal aluminijuma koji možemo dobiti postupkom Hall Héroult ima čistoću od oko 99%. Za većinu primjena, ta količina čistoće se uzima kao čisti aluminij. Ali za izuzetno osjetljive svrhe, ova čistoća nije dovoljna. Stoga se dalje prečišćavanje aluminijuma može izvesti Hoopes postupkom, koji je takođe elektrolitički proces.
Hoopes proces koristi elektrolitičku ćeliju koja sadrži gvozdeni rezervoar sa ugljenikom na dnu. Za anodu ove ćelije može se koristiti rastopljena legura bakra, sirovog aluminijuma ili silicijuma. Ova anoda čini najniži sloj ove elektrolitičke ćelije. Postoji srednji sloj koji sadrži istopljenu mješavinu fluorida natrijuma, aluminija i barija. Sljedeći sloj je najgornji sloj koji sadrži rastopljeni aluminij. Katoda ćelije su dvije grafitne šipke koje su umočene u rastopljeni aluminijum.
Tokom procesa elektrolize, joni aluminijuma iz srednjeg sloja ćelije imaju tendenciju da migriraju prema gornjem sloju gde se ti joni redukuju, formirajući metal aluminijuma dobijanjem tri elektrona sa katoda. Ovdje se u donjem sloju istovremeno (na anodi) formira jednak broj jona aluminija. Ovi ioni aluminijuma zatim migriraju u srednji sloj. S vremena na vrijeme možemo dobiti čisti aluminij izvučen iz gornjeg sloja. Čistoća ovog aluminijuma je oko 99,99%.
Koja je razlika između Hall Héroult procesa i Hoopes procesa?
I Hall Héroult proces i Hoopes proces su elektrolitički procesi koji proizvode aluminijumski metal visoke čistoće. Međutim, ključna razlika između procesa Hall Héroult i Hoopes procesa je u tome što Hall Héroult proces formira metal aluminijuma sa 99,5% čistoće, dok Hoopes proces proizvodi aluminijum sa oko 99,99% čistoće.
U nastavku infografike navodi više razlika između procesa Hall Héroult i Hoopes procesa u obliku tabele.
Sažetak – Hall Héroult proces vs Hoopes proces
Za većinu primjena, čistoća aluminija dobivenog Hall Héroult postupkom smatra se čistim aluminijumom. Ali za izuzetno osjetljive svrhe, ova čistoća nije dovoljna. U takvim slučajevima, potrebno nam je dalje pročišćavanje, koje se vrši Hoopes postupkom. Ključna razlika između procesa Hall Héroult i Hoopes procesa je u tome što Hall Héroult proces formira metal aluminijuma sa 99,5% čistoće, dok Hoopes proces proizvodi aluminijum sa oko 99,99% čistoće.
