Pagrindinis skirtumas tarp „Hall Héroult Process“ir „Hoopes“proceso yra tas, kad „Hall Héroult“proceso metu gaunamas 99,5 % grynumo aliuminio metalas, o Hoopes proceso metu gaunamas maždaug 99,99 % grynumo aliuminio metalas.
Hall Héroult procesas ir Hoopes procesas yra svarbūs gaminant gryną aliuminio metalą. Abu šie procesai yra elektrolitiniai procesai. Kiekvieno proceso metu pagaminto aliuminio metalo grynumas skiriasi.
Kas yra Hall Héroult procesas?
Hall Héroult procesas yra pagrindinis pramoninis aliuminio metalo lydymo būdas. Šis procesas apima aliuminio oksido arba aliuminio oksido, gauto iš boksito mineralo (per Bayer procesą), ištirpinimą išlydytame kriolite, po to išlydytosios druskos vonią elektrolizuojant specialiai tam skirtoje kameroje. Paprastai šis procesas vyksta 940–980 laipsnių Celsijaus temperatūroje pramoninio masto pritaikymuose. Dar svarbiau, kad šis procesas gamina apie 99,5% gryno aliuminio metalo. Tačiau šiame procese nenaudojame perdirbto aliuminio, nes tokio tipo aliuminiui nereikia elektrolizės. Hall Héroult procesas linkęs prisidėti prie klimato kaitos dėl anglies dioksido išmetimo elektrolitinės reakcijos metu.
Šis procesas yra svarbus, nes elementinis aliuminis negali būti pagamintas elektrolizuojant vandeninę aliuminio druską, nes hidronio jonai lengvai oksiduoja elementinį aliuminį. Paprastai aliuminio oksidas turi labai aukštą lydymosi temperatūrą; todėl norint sumažinti lydymosi temperatūrą, jį reikia ištirpinti kriolite. Tai palengvina elektrolizės procesą. Šiam procesui reikalingas anglies š altinis, kuris dažnai yra koksas.
Kadangi tai yra elektrolizės procesas, turime naudoti katodą ir anodą. Paprastai elektrodai yra pagaminti iš išgryninto kokso. Prie katodo aliuminio jonai paima elektronus, sudarydami aliuminio metalą. Anode oksido jonai susijungia su anglies atomais iš kokso ir sudaro anglies monoksido dujas. Tačiau iš tikrųjų anglies dioksido susidaro daug daugiau nei anglies monoksido dujų. Šiame procese kriolitas naudojamas aliuminio oksido lydymosi temperatūrai sumažinti, nes jis gali gerai ištirpinti aliuminio oksidą. Kriolitas taip pat gali praleisti elektrą; taigi galime naudoti jį kaip elektrolitinę terpę. Be to, kriolito tankis yra mažas, palyginti su metalo aliuminiu, kuris yra būtinas elektrolizės procese.
Kas yra Hoopes procesas?
Hoopes procesas yra pramoninis procesas, naudingas norint gauti labai didelio grynumo aliuminio metalą. Procesas buvo pavadintas mokslininko Williamo Hoopeso vardu. Aliuminio metalo, kurį galime gauti iš Hall Héroult proceso, grynumas yra apie 99%. Daugeliu atvejų toks grynumo kiekis laikomas grynu aliuminiu. Tačiau itin jautriems tikslams šio grynumo neužtenka. Todėl tolesnis aliuminio valymas gali būti atliekamas Hoopeso procesu, kuris taip pat yra elektrolitinis procesas.
Hoopes procese naudojamas elektrolitinis elementas, kurio apačioje yra geležies bakas su anglimi. Šio elemento anodui gali būti naudojamas išlydytas vario, neapdoroto aliuminio arba silicio lydinys. Šis anodas sudaro žemiausią šio elektrolizės elemento sluoksnį. Yra vidurinis sluoksnis, kuriame yra išlydytas natrio, aliuminio ir bario fluoridų mišinys. Kitas sluoksnis yra viršutinis sluoksnis, kuriame yra išlydyto aliuminio. Elemento katodas yra du grafito strypai, panardinti į išlydytą aliuminį.
Vykdant elektrolizės procesą, aliuminio jonai iš vidurinio elemento sluoksnio linkę migruoti link viršutinio sluoksnio, kur šie jonai sumažėja, sudarydami aliuminio metalą, iš katodų gaudami tris elektronus. Čia apatiniame sluoksnyje vienu metu (prie anodo) susidaro vienodas aliuminio jonų skaičius. Tada šie aliuminio jonai migruoja į vidurinį sluoksnį. Galime gauti gryno aliuminio, kuris retkarčiais nuplaunamas nuo viršutinio sluoksnio. Šio aliuminio grynumas yra apie 99,99%.
Kuo skiriasi Hall Héroult procesas ir Hoopes procesas?
Ir Hall Héroult procesas, ir Hoopes procesas yra elektrolitiniai procesai, kurių metu gaunamas didelio grynumo aliuminio metalas. Tačiau pagrindinis skirtumas tarp „Hall Héroult Process“ir „Hoopes“proceso yra tas, kad „Hall Héroult“proceso metu gaunamas 99,5 % grynumo aliuminio metalas, o Hoopes procesas gamina maždaug 99,99 % grynumo aliuminio metalą.
Toliau infografijoje lentelės forma pateikiama daugiau skirtumų tarp Hall Héroult proceso ir Hoopes proceso.
Santrauka – Hall Héroult procesas vs Hoopes procesas
Daugeliu atvejų aliuminio grynumas, gautas naudojant Hall Héroult procesą, laikomas grynu aliuminiu. Tačiau itin jautriems tikslams šio grynumo neužtenka. Tokiais atvejais mums reikia tolesnio valymo, kuris atliekamas Hoopes procesu. Pagrindinis skirtumas tarp „Hall Héroult Process“ir „Hoopes“proceso yra tas, kad „Hall Héroult“proceso metu gaunamas 99,5 % grynumo aliuminio metalas, o Hoopes proceso metu gaunamas maždaug 99,99 % grynumo aliuminio metalas.
