Η βασική διαφορά μεταξύ της διαδικασίας Hall Héroult και της διαδικασίας Hoopes είναι ότι η διαδικασία Hall Héroult σχηματίζει μέταλλο αλουμινίου με 99,5% καθαρότητα, ενώ η διαδικασία Hoopes παράγει μέταλλο αλουμινίου με περίπου 99,99% καθαρότητα.
Η διαδικασία Hall Héroult και η διαδικασία Hoopes είναι σημαντικές για την παραγωγή καθαρού μετάλλου αλουμινίου. Και οι δύο αυτές διαδικασίες είναι ηλεκτρολυτικές διεργασίες. Η καθαρότητα του μετάλλου αλουμινίου που παράγεται από κάθε διαδικασία είναι διαφορετική μεταξύ τους.
Τι είναι το Hall Héroult Process;
Η διαδικασία Hall Héroult είναι η κύρια βιομηχανική οδός για την τήξη μετάλλου αλουμινίου. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη διάλυση του οξειδίου του αλουμινίου ή της αλουμίνας που λαμβάνεται από ορυκτό βωξίτη (μέσω της διαδικασίας Bayer) σε λιωμένο κρυόλιθο, που ακολουθείται από ηλεκτρολύση του λουτρού τετηγμένου άλατος σε μια ειδικά κατασκευασμένη κυψέλη. Συνήθως, αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στους 940-980 βαθμούς Κελσίου σε εφαρμογές βιομηχανικής κλίμακας. Το πιο σημαντικό είναι ότι αυτή η διαδικασία παράγει περίπου 99,5% καθαρό μέταλλο αλουμινίου. Ωστόσο, δεν χρησιμοποιούμε ανακυκλωμένο αλουμίνιο σε αυτή τη διαδικασία, επειδή αυτός ο τύπος αλουμινίου δεν απαιτεί ηλεκτρόλυση. Η διαδικασία Hall Héroult τείνει να συμβάλλει στην κλιματική αλλαγή λόγω της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα κατά την ηλεκτρολυτική αντίδραση.
Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική επειδή το στοιχειακό αλουμίνιο δεν μπορεί να παραχθεί με την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού άλατος αλουμινίου, καθώς το ιόν υδρονίου οξειδώνει εύκολα το στοιχειακό αλουμίνιο. Συνήθως, το οξείδιο του αλουμινίου έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης. Επομένως, χρειάζεται να διαλυθεί σε κρυόλιθο για να μειωθεί το σημείο τήξης. Αυτό διευκολύνει τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης. Αυτή η διαδικασία απαιτεί μια πηγή άνθρακα, η οποία συχνά είναι οπτάνθρακα.
Δεδομένου ότι πρόκειται για μια διαδικασία ηλεκτρόλυσης, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μια κάθοδο και μια άνοδο. Συνήθως, τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από καθαρό κοκ. Στην κάθοδο, τα ιόντα αλουμινίου παίρνουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας μέταλλο αλουμινίου. Στην άνοδο, τα ιόντα οξειδίου συνδυάζονται με άτομα άνθρακα από το κωκ για να σχηματίσουν αέριο μονοξείδιο του άνθρακα. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, σχηματίζεται πολύ περισσότερο αέριο διοξείδιο του άνθρακα από το αέριο μονοξείδιο του άνθρακα. Σε αυτή τη διαδικασία, ο κρυόλιθος χρησιμοποιείται για τη μείωση του σημείου τήξης της αλουμίνας επειδή μπορεί να διαλύσει καλά την αλουμίνα. Ο κρυόλιθος είναι επίσης ικανός να μεταφέρει ηλεκτρισμό. Έτσι, μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως ηλεκτρολυτικό μέσο. Επιπλέον, ο κρυόλιθος έχει χαμηλή πυκνότητα σε σύγκριση με το μέταλλο αλουμινίου, κάτι που αποτελεί προϋπόθεση για τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης.
Τι είναι η διαδικασία Hoopes;
Η διαδικασία Η διαδικασία Hoopes είναι μια βιομηχανική διαδικασία χρήσιμη για την απόκτηση μετάλλου αλουμινίου πολύ υψηλής καθαρότητας. Η διαδικασία πήρε το όνομά της από τον επιστήμονα William Hoopes. Το μέταλλο αλουμινίου που μπορούμε να αποκτήσουμε από τη διαδικασία Hall Héroult έχει καθαρότητα περίπου 99%. Για τις περισσότερες εφαρμογές, αυτή η ποσότητα καθαρότητας λαμβάνεται ως καθαρό αλουμίνιο. Αλλά για εξαιρετικά ευαίσθητους σκοπούς, αυτή η καθαρότητα δεν αρκεί. Επομένως, περαιτέρω καθαρισμός του αλουμινίου μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη διαδικασία Hoopes, η οποία είναι επίσης μια ηλεκτρολυτική διαδικασία.
Η διαδικασία Hoopes χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο που περιέχει μια δεξαμενή σιδήρου με άνθρακα στο κάτω μέρος. Για την άνοδο αυτού του στοιχείου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα λιωμένο κράμα χαλκού, ακατέργαστου αλουμινίου ή πυριτίου. Αυτή η άνοδος σχηματίζει το κατώτερο στρώμα αυτού του ηλεκτρολυτικού στοιχείου. Υπάρχει ένα μεσαίο στρώμα που περιέχει ένα λιωμένο μείγμα φθοριούχων νατρίου, αλουμινίου και βαρίου. Το επόμενο στρώμα είναι το ανώτερο στρώμα που περιέχει λιωμένο αλουμίνιο. Η κάθοδος της κυψέλης είναι δύο ράβδοι γραφίτη που βυθίζονται σε λιωμένο αλουμίνιο.
Κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, τα ιόντα αλουμινίου από το μεσαίο στρώμα του στοιχείου τείνουν να μεταναστεύσουν προς το ανώτερο στρώμα όπου αυτά τα ιόντα μειώνονται, σχηματίζοντας μέταλλο αλουμινίου κερδίζοντας τρία ηλεκτρόνια από τις κάθοδοι. Εδώ, ίσος αριθμός ιόντων αλουμινίου σχηματίζεται στο κάτω στρώμα ταυτόχρονα (στην άνοδο). Αυτά τα ιόντα αλουμινίου στη συνέχεια μεταναστεύουν στο μεσαίο στρώμα. Μπορούμε να λάβουμε καθαρό αλουμίνιο που αφαιρείται από το ανώτερο στρώμα από καιρό σε καιρό. Η καθαρότητα αυτού του αλουμινίου είναι περίπου 99,99%.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της διαδικασίας Hall Héroult και της διαδικασίας Hoopes;
Τόσο η διαδικασία Hall Héroult όσο και η διαδικασία Hoopes είναι ηλεκτρολυτικές διαδικασίες που παράγουν μέταλλο αλουμινίου με υψηλή καθαρότητα. Ωστόσο, η βασική διαφορά μεταξύ της διαδικασίας Hall Héroult και της διαδικασίας Hoopes είναι ότι η διαδικασία Hall Héroult σχηματίζει μέταλλο αλουμινίου με 99,5% καθαρότητα, ενώ η διαδικασία Hoopes παράγει μέταλλο αλουμινίου με περίπου 99,99% καθαρότητα.
Στο παρακάτω infographic παρατίθενται περισσότερες διαφορές μεταξύ της διαδικασίας Hall Héroult και της διαδικασίας Hoopes σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Hall Héroult Process vs Hoopes Process
Για τις περισσότερες εφαρμογές, η καθαρότητα του αλουμινίου που λαμβάνεται μέσω της διαδικασίας Hall Héroult θεωρείται καθαρό αλουμίνιο. Αλλά για εξαιρετικά ευαίσθητους σκοπούς, αυτή η καθαρότητα δεν αρκεί. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρειαζόμαστε περαιτέρω καθαρισμό, ο οποίος γίνεται με τη διαδικασία Hoopes. Η βασική διαφορά μεταξύ της διαδικασίας Hall Héroult και της διαδικασίας Hoopes είναι ότι η διαδικασία Hall Héroult σχηματίζει μέταλλο αλουμινίου με 99,5% καθαρότητα, ενώ η διαδικασία Hoopes παράγει μέταλλο αλουμινίου με περίπου 99,99% καθαρότητα.
