Galvenā atšķirība starp Hall Heroult procesu un Houps procesu ir tāda, ka Hall Heroult process veido alumīnija metālu ar 99,5% tīrību, turpretim Hoopes procesā iegūst alumīnija metālu ar aptuveni 99,99% tīrību.
Hall Heroult process un Hoopes process ir svarīgi tīra alumīnija metāla ražošanā. Abi šie procesi ir elektrolītiski procesi. Katrā procesā iegūtā alumīnija metāla tīrība atšķiras.
Kas ir Hall Heroult process?
Hall Heroult process ir galvenais rūpnieciskais ceļš alumīnija metāla kausēšanai. Šis process ietver alumīnija oksīda vai alumīnija oksīda šķīdināšanu, ko iegūst no boksīta minerāliem (izmantojot Bayer procesu), izkausētā kriolītā, kam seko izkausētā sāls vannas elektrolīze šim nolūkam izveidotā šūnā. Parasti šis process notiek 940–980 Celsija grādu temperatūrā rūpnieciska mēroga lietojumos. Vēl svarīgāk ir tas, ka šis process ražo apmēram 99,5% tīra alumīnija metāla. Tomēr mēs šajā procesā neizmantojam pārstrādātu alumīniju, jo šāda veida alumīnijam nav nepieciešama elektrolīze. Hol Heroult procesam ir tendence veicināt klimata pārmaiņas, jo elektrolītiskās reakcijas laikā rodas oglekļa dioksīda emisija.
Šis process ir svarīgs, jo elementāru alumīniju nevar iegūt, elektrolīzē izmantojot alumīnija sāli, jo hidronija jons viegli oksidē elementāro alumīniju. Parasti alumīnija oksīdam ir ļoti augsta kušanas temperatūra; tāpēc tas ir jāizšķīdina kriolītā, lai pazeminātu kušanas temperatūru. Tas atvieglo elektrolīzes procesu. Šim procesam ir nepieciešams oglekļa avots, kas bieži ir kokss.
Tā kā šis ir elektrolīzes process, mums ir jāizmanto katods un anods. Parasti elektrodi ir izgatavoti no attīrīta koksa. Pie katoda alumīnija joni ņem elektronus, veidojot alumīnija metālu. Pie anoda oksīda joni savienojas ar oglekļa atomiem no koksa, veidojot oglekļa monoksīda gāzi. Tomēr patiesībā oglekļa dioksīda gāzes veidojas daudz vairāk nekā oglekļa monoksīda gāze. Šajā procesā kriolītu izmanto, lai pazeminātu alumīnija oksīda kušanas temperatūru, jo tas var labi izšķīdināt alumīnija oksīdu. Kriolīts spēj vadīt arī elektrību; tādējādi mēs varam to izmantot kā elektrolītisko vidi. Turklāt kriolītam ir zems blīvums salīdzinājumā ar alumīnija metālu, kas ir elektrolīzes procesa prasība.
Kas ir Hoopes process?
Hoopes process ir rūpniecisks process, kas noder ļoti augstas tīrības pakāpes alumīnija metāla iegūšanai. Process tika nosaukts zinātnieka Viljama Hūpa vārdā. Alumīnija metāla tīrība, ko mēs varam iegūt no Hall Heroult procesa, ir aptuveni 99%. Lielākajai daļai lietojumu šis tīrības daudzums tiek uzskatīts par tīru alumīniju. Bet ārkārtīgi jutīgiem mērķiem ar šo tīrību nepietiek. Tāpēc turpmāku alumīnija attīrīšanu var veikt ar Hoopes procesu, kas arī ir elektrolītisks process.
Hoopes procesā tiek izmantota elektrolītiskā šūna, kuras apakšā ir dzelzs tvertne ar oglekli. Šīs šūnas anodam var izmantot izkausētu vara, neapstrādāta alumīnija vai silīcija sakausējumu. Šis anods veido šīs elektrolītiskās šūnas zemāko slāni. Ir vidējais slānis, kas satur izkausētu nātrija, alumīnija un bārija fluorīdu maisījumu. Nākamais slānis ir augšējais slānis, kas satur izkausētu alumīniju. Elementa katods ir divi grafīta stieņi, kas iemērc izkausētā alumīnijā.
Elektrolīzes procesa laikā alumīnija joniem no šūnas vidējā slāņa ir tendence migrēt uz augšējo slāni, kur šie joni tiek samazināti, veidojot alumīnija metālu, iegūstot trīs elektronus no katodiem. Šeit apakšējā slānī vienlaikus (pie anoda) veidojas vienāds skaits alumīnija jonu. Pēc tam šie alumīnija joni migrē uz vidējo slāni. Mēs varam iegūt tīru alumīniju, kas laiku pa laikam tiek noņemts no augšējā slāņa. Šī alumīnija tīrība ir aptuveni 99,99%.
Kāda ir atšķirība starp Hall Heroult procesu un Hoopes procesu?
Gan Hall Heroult process, gan Hoopes process ir elektrolītiski procesi, kas ražo alumīnija metālu ar augstu tīrības pakāpi. Tomēr galvenā atšķirība starp Hall Héroult procesu un Hoopes procesu ir tāda, ka Hall Heroult process veido alumīnija metālu ar 99,5% tīrību, turpretim Hoopes procesā iegūst alumīnija metālu ar aptuveni 99,99% tīrību.
Zemāk infografikā tabulas veidā ir norādītas citas atšķirības starp Hall Héroult procesu un Hoopes procesu.
Kopsavilkums - Hall Heroult process vs Hoopes process
Lielākajai daļai lietojumu alumīnija tīrība, kas iegūta Hall Heroult procesā, tiek uzskatīta par tīru alumīniju. Bet ārkārtīgi jutīgiem mērķiem ar šo tīrību nepietiek. Šādos gadījumos mums ir nepieciešama turpmāka attīrīšana, ko veic Hoopes process. Galvenā atšķirība starp Hall Héroult procesu un Hoopes procesu ir tāda, ka Hall Heroult process veido alumīnija metālu ar 99,5% tīrību, turpretim Hoopes procesā iegūst alumīnija metālu ar aptuveni 99,99% tīrību.
