Nyckelskillnaden mellan Hall Héroult-processen och Hoopes-processen är att Hall Héroult-processen bildar aluminiummetall med 99,5 % renhet, medan Hoopes-processen producerar aluminiummetall med cirka 99,99 % renhet.
Hall Héroult-processen och Hoopes-processen är viktiga för att producera ren aluminiummetall. Båda dessa processer är elektrolytiska processer. Renheten hos aluminiummetall som produceras av varje process skiljer sig från varandra.
Vad är Hall Héroult-processen?
Hall Héroult-processen är den viktigaste industriella vägen för smältning av aluminiummetall. Denna process innefattar upplösning av aluminiumoxid eller aluminiumoxid som erhålls från bauxitmineral (genom Bayer-processen) i smält kryolit, följt av elektrolysering av det smälta s altbadet i en specialbyggd cell. Vanligtvis sker denna process vid 940-980 grader Celsius i industriella tillämpningar. Ännu viktigare är att denna process producerar cirka 99,5 % ren aluminiummetall. Vi använder dock inte återvunnet aluminium i denna process eftersom den typen av aluminium inte kräver någon elektrolys. Hall Héroult-processen tenderar att bidra till klimatförändringar på grund av utsläpp av koldioxid under den elektrolytiska reaktionen.
Denna process är viktig eftersom elementärt aluminium inte kan framställas genom elektrolys av ett vattenh altigt aluminiums alt eftersom hydroniumjoner lätt oxiderar elementärt aluminium. Vanligtvis har aluminiumoxid en mycket hög smältpunkt; därför måste den lösas i kryolit för att sänka smältpunkten. Detta gör elektrolysprocessen enklare. Denna process kräver en kolkälla, som ofta är koks.
Eftersom detta är en elektrolysprocess måste vi använda en katod och en anod. Vanligtvis är elektroderna gjorda av renad koks. Vid katoden tar aluminiumjoner elektroner och bildar aluminiummetall. Vid anoden kombineras oxidjoner med kolatomer från koks för att bilda kolmonoxidgas. Men i verkligheten bildas mycket mer koldioxidgas än kolmonoxidgas. I denna process används kryolit för att sänka smältpunkten för aluminiumoxid eftersom det kan lösa aluminiumoxid väl. Kryolit kan också leda elektricitet; sålunda kan vi använda det som elektrolytiskt medium. Dessutom har kryolit en låg densitet jämfört med aluminiummetall, vilket är ett krav för elektrolysprocessen.
Vad är Hoopes Process?
Hoopes process är en industriell process användbar för att erhålla aluminiummetall med mycket hög renhet. Processen fick sitt namn efter vetenskapsmannen William Hoopes. Aluminiummetallen som vi kan erhålla från Hall Héroult-processen har en renhet på cirka 99%. För de flesta tillämpningar tas den mängden renhet som rent aluminium. Men för extremt känsliga ändamål räcker inte denna renhet. Därför kan ytterligare rening av aluminium utföras med Hoopes-processen, som också är en elektrolytisk process.
Hoopes process använder en elektrolytisk cell som innehåller en järntank med kol i botten. För anoden av denna cell kan en smält legering av koppar, råaluminium eller kisel användas. Denna anod bildar det nedersta lagret av denna elektrolytiska cell. Det finns ett mellanskikt som innehåller en smält blandning av fluorider av natrium, aluminium och barium. Nästa skikt är det översta skiktet som innehåller smält aluminium. Cellens katod är två grafitstavar som doppas i smält aluminium.
Under elektrolysprocessen tenderar aluminiumjoner från cellens mellersta skikt att migrera mot det övre skiktet där dessa joner reduceras och bildar aluminiummetall genom att få tre elektroner från katoderna. Här bildas lika många aluminiumjoner i det nedre lagret samtidigt (vid anoden). Dessa aluminiumjoner migrerar sedan till mellanskiktet. Vi kan få rent aluminium som tappas bort från det övre lagret då och då. Renheten hos detta aluminium är cirka 99,99%.
Vad är skillnaden mellan Hall Héroult-processen och Hoopes-processen?
Både Hall Héroult-processen och Hoopes-processen är elektrolytiska processer som producerar aluminiummetall med hög renhet. Den viktigaste skillnaden mellan Hall Héroult Process och Hoopes process är dock att Hall Héroult process bildar aluminiummetall med 99,5 % renhet, medan Hoopes process producerar aluminiummetall med cirka 99,99 % renhet.
Nedan infographic listar fler skillnader mellan Hall Héroult Process och Hoopes process i tabellform.
Sammanfattning – Hall Héroult Process vs Hoopes Process
För de flesta applikationer anses renheten hos aluminium som erhålls genom Hall Héroult-processen som rent aluminium. Men för extremt känsliga ändamål räcker inte denna renhet. I sådana fall behöver vi ytterligare rening, vilket görs genom Hoopes process. Den viktigaste skillnaden mellan Hall Héroult Process och Hoopes process är att Hall Héroult process bildar aluminiummetall med 99,5 % renhet, medan Hoopes process producerar aluminiummetall med cirka 99,99 % renhet.
