Ključna razlika između Hall Héroult procesa i Hoopes procesa je u tome što Hall Héroult proces formira aluminij s 99,5% čistoće, dok Hoopes proces proizvodi aluminij s oko 99,99% čistoće.
Hall Héroult proces i Hoopes proces važni su u proizvodnji čistog metala aluminija. Oba ova procesa su elektrolitički procesi. Čistoća metala aluminija proizvedenog svakim procesom razlikuje se jedna od druge.
Što je Hall Héroultov proces?
Hall Héroultov proces glavni je industrijski put za taljenje metalnog aluminija. Ovaj proces uključuje otapanje aluminijevog oksida ili glinice koji se dobiva iz minerala boksita (kroz Bayerov proces) u rastaljenom kriolitu, nakon čega slijedi elektroliza kupke rastaljene soli u namjenski izgrađenoj ćeliji. Obično se ovaj proces odvija na 940-980 Celzijevih stupnjeva u industrijskim primjenama. Još važnije, ovaj proces proizvodi oko 99,5% čistog metala aluminija. Međutim, u ovom procesu ne koristimo reciklirani aluminij jer ta vrsta aluminija ne zahtijeva elektrolizu. Hall Héroultov proces pridonosi klimatskim promjenama zbog emisije ugljičnog dioksida tijekom elektrolitičke reakcije.
Ovaj proces je važan jer se elementarni aluminij ne može proizvesti elektrolizom vodene aluminijeve soli budući da hidronijev ion lako oksidira elementarni aluminij. Obično aluminijev oksid ima vrlo visoko talište; stoga ga je potrebno otopiti u kriolitu kako bi se snizilo talište. To olakšava proces elektrolize. Ovaj proces zahtijeva izvor ugljika, koji je često koks.
Budući da je ovo proces elektrolize, moramo koristiti katodu i anodu. Obično su elektrode izrađene od pročišćenog koksa. Na katodi ioni aluminija uzimaju elektrone, tvoreći metalni aluminij. Na anodi se ioni oksida spajaju s atomima ugljika iz koksa i stvaraju plin ugljični monoksid. Međutim, u stvarnosti se stvara mnogo više ugljičnog dioksida nego ugljičnog monoksida. U ovom procesu, kriolit se koristi za snižavanje tališta glinice jer može dobro otopiti glinicu. Kriolit također može provoditi struju; stoga ga možemo koristiti kao elektrolitički medij. Nadalje, kriolit ima nisku gustoću u usporedbi s metalnim aluminijem, što je preduvjet za proces elektrolize.
Što je Hoopes proces?
Hoopes proces je industrijski proces koristan za dobivanje metala aluminija vrlo visoke čistoće. Proces je dobio ime po znanstveniku Williamu Hoopesu. Metalni aluminij koji možemo dobiti postupkom Hall Héroult ima čistoću od oko 99%. Za većinu primjena, ta se količina čistoće uzima kao čisti aluminij. Ali za iznimno osjetljive svrhe ova čistoća nije dovoljna. Stoga se daljnje pročišćavanje aluminija može provesti Hoopesovim postupkom, koji je također elektrolitički proces.
Hoopesov proces koristi elektrolitičku ćeliju koja sadrži željezni spremnik s ugljikom na dnu. Za anodu ove ćelije može se koristiti rastaljena legura bakra, sirovog aluminija ili silicija. Ova anoda čini najniži sloj ove elektrolitičke ćelije. Postoji srednji sloj koji sadrži rastaljenu smjesu fluorida natrija, aluminija i barija. Sljedeći sloj je najviši sloj koji sadrži rastaljeni aluminij. Katoda ćelije su dvije grafitne šipke koje su umočene u rastaljeni aluminij.
Tijekom procesa elektrolize, ioni aluminija iz srednjeg sloja ćelije teže migrirati prema gornjem sloju gdje se ti ioni reduciraju, tvoreći metalni aluminij dobivanjem tri elektrona s katoda. Ovdje se u donjem sloju (na anodi) istodobno stvara jednak broj iona aluminija. Ti ioni aluminija zatim migriraju u srednji sloj. S vremena na vrijeme možemo dobiti čisti aluminij izvučen iz gornjeg sloja. Čistoća ovog aluminija je oko 99,99%.
Koja je razlika između Hall Héroultovog procesa i Hoopesovog procesa?
Postupci Hall Héroult i Hoopes su elektrolitički procesi koji proizvode metalni aluminij visoke čistoće. Međutim, ključna razlika između Hall Héroult procesa i Hoopes procesa je u tome što Hall Héroult proces stvara aluminij s 99,5% čistoće, dok Hoopes proces proizvodi aluminij s oko 99,99% čistoće.
U nastavku infografika navodi više razlika između Hall Héroult procesa i Hoopes procesa u tabelarnom obliku.
Sažetak – Hall Héroultov proces protiv Hoopesovog procesa
Za većinu primjena, čistoća aluminija dobivena postupkom Hall Héroult smatra se čistim aluminijem. Ali za iznimno osjetljive svrhe ova čistoća nije dovoljna. U takvim slučajevima potrebno nam je daljnje pročišćavanje, koje se provodi Hoopesovim postupkom. Ključna razlika između Hall Héroult procesa i Hoopes procesa je u tome što Hall Héroult proces formira aluminij s 99,5% čistoće, dok Hoopes proces proizvodi aluminij s oko 99,99% čistoće.
