Ключовата разлика между процеса на Hall Héroult и процеса на Hoopes е, че процесът на Hall Héroult образува метален алуминий с 99,5% чистота, докато процесът на Hoopes произвежда метален алуминий с около 99,99% чистота.
Процесът на Hall Héroult и процесът Hoopes са важни за производството на чист алуминиев метал. И двата процеса са електролитни. Чистотата на алуминиевия метал, произведен от всеки процес, е различна един от друг.
Какво представлява процесът на Hall Héroult?
Процесът на Hall Héroult е основният индустриален път за топене на метален алуминий. Този процес включва разтваряне на алуминиев оксид или алуминиев оксид, който се получава от бокситни минерали (чрез процес на Bayer) в разтопен криолит, последвано от електролиза на банята с разтопена сол в специално изградена клетка. Обикновено този процес протича при 940-980 градуса по Целзий в индустриални приложения. По-важното е, че този процес произвежда около 99,5% чист алуминий метал. Ние обаче не използваме рециклиран алуминий в този процес, защото този тип алуминий не изисква електролиза. Процесът на Hall Héroult има тенденция да допринася за изменението на климата поради емисиите на въглероден диоксид по време на електролитната реакция.
Този процес е важен, тъй като елементарен алуминий не може да бъде произведен чрез електролиза на водна алуминиева сол, тъй като хидрониевият йон лесно оксидира елементарен алуминий. Обикновено алуминиевият оксид има много висока точка на топене; следователно трябва да се разтвори в криолит, за да се понижи точката на топене. Това улеснява процеса на електролиза. Този процес изисква източник на въглерод, който често е кокс.
Тъй като това е процес на електролиза, трябва да използваме катод и анод. Обикновено електродите са направени от пречистен кокс. На катода алуминиевите йони приемат електрони, образувайки алуминиев метал. На анода оксидните йони се комбинират с въглеродните атоми от кокса, за да образуват газ въглероден окис. В действителност обаче се образува много повече газ въглероден диоксид, отколкото газ въглероден оксид. В този процес криолитът се използва за понижаване на точката на топене на алуминиевия оксид, тъй като може да разтваря добре алуминиевия оксид. Криолитът също може да провежда електричество; по този начин можем да го използваме като електролитна среда. Освен това, криолитът има ниска плътност в сравнение с металния алуминий, което е изискване за процеса на електролиза.
Какво представлява процесът Hoopes?
Процесът Hoopes е промишлен процес, полезен за получаване на метален алуминий с много висока чистота. Процесът е кръстен на учения Уилям Хупс. Металният алуминий, който можем да получим чрез процеса на Hall Héroult, има чистота от около 99%. За повечето приложения това количество чистота се приема като чист алуминий. Но за изключително чувствителни цели тази чистота не е достатъчна. Следователно по-нататъшното пречистване на алуминий може да се извърши чрез процеса на Hoopes, който също е електролитен процес.
Процесът на Hoopes използва електролитна клетка, която съдържа железен резервоар с въглерод на дъното. За анода на тази клетка може да се използва разтопена сплав от мед, необработен алуминий или силиций. Този анод образува най-долния слой на тази електролитна клетка. Има среден слой, който съдържа разтопена смес от флуориди на натрий, алуминий и барий. Следващият слой е най-горният слой, който съдържа разтопен алуминий. Катодът на клетката е две графитни пръчки, потопени в разтопен алуминий.
По време на процеса на електролиза алуминиевите йони от средния слой на клетката са склонни да мигрират към горния слой, където тези йони се редуцират, образувайки алуминиев метал чрез получаване на три електрона от катодите. Тук в долния слой (на анода) се образуват равен брой алуминиеви йони едновременно. След това тези алуминиеви йони мигрират към средния слой. Можем да получим чист алуминий, отделян от горния слой от време на време. Чистотата на този алуминий е около 99,99%.
Каква е разликата между процеса на Hall Héroult и процеса Hoopes?
Както процесът на Hall Héroult, така и процесът Hoopes са електролитни процеси, които произвеждат метален алуминий с висока чистота. Ключовата разлика между процеса на Hall Héroult и процеса на Hoopes обаче е, че процесът на Hall Héroult образува метален алуминий с 99,5% чистота, докато процесът на Hoopes произвежда метален алуминий с около 99,99% чистота.
По-долу инфографиката изброява повече разлики между процеса на Hall Héroult и процеса Hoopes в таблична форма.
Резюме – Процес на Hall Héroult срещу процес Hoopes
За повечето приложения чистотата на алуминия, получена чрез процеса на Hall Héroult, се счита за чист алуминий. Но за изключително чувствителни цели тази чистота не е достатъчна. В такива случаи се нуждаем от допълнително пречистване, което се извършва чрез процеса на Hoopes. Ключовата разлика между процеса на Hall Héroult и процеса на Hoopes е, че процесът на Hall Héroult образува метален алуминий с 99,5% чистота, докато процесът на Hoopes произвежда метален алуминий с около 99,99% чистота.
