Die sleutelverskil tussen Hall Héroult-proses en Hoopes-proses is dat Hall Héroult-proses aluminiummetaal met 99.5% suiwerheid vorm, terwyl Hoopes-proses aluminiummetaal met ongeveer 99.99% suiwerheid produseer.
Hall Héroult-proses en Hoopes-proses is belangrik in die vervaardiging van suiwer aluminiummetaal. Beide hierdie prosesse is elektrolitiese prosesse. Die suiwerheid van aluminiummetaal wat deur elke proses vervaardig word, verskil van mekaar.
Wat is Hall Héroult-proses?
Hall Héroult-proses is die belangrikste industriële roete vir die smelt van aluminiummetaal. Hierdie proses behels die oplos van aluminiumoksied of alumina wat verkry word uit bauxietmineraal (deur Bayer-proses) in gesmelte krioliet, gevolg deur die elektrolisasie van die gesmelte soutbad in 'n doelgeboude sel. Tipies vind hierdie proses plaas by 940-980 Celsius grade in industriële toepassings. Nog belangriker, hierdie proses produseer ongeveer 99,5% suiwer aluminiummetaal. Ons gebruik egter nie herwonne aluminium in hierdie proses nie omdat daardie tipe aluminium geen elektrolise benodig nie. Hall Héroult-proses is geneig om by te dra tot klimaatsverandering as gevolg van die vrystelling van koolstofdioksied tydens die elektrolitiese reaksie.
Hierdie proses is belangrik omdat elementêre aluminium nie deur die elektrolise van 'n waterige aluminiumsout geproduseer kan word nie, aangesien hidroniumioon elementêre aluminium maklik oksideer. Gewoonlik het aluminiumoksied 'n baie hoë smeltpunt; daarom moet dit in krioliet opgelos word om die smeltpunt te verlaag. Dit maak die elektrolise proses makliker. Hierdie proses vereis 'n koolstofbron, wat dikwels kooks is.
Aangesien dit 'n elektroliseproses is, moet ons 'n katode en 'n anode gebruik. Gewoonlik word die elektrodes van gesuiwerde koks gemaak. By die katode neem aluminiumione elektrone op en vorm aluminiummetaal. By die anode kombineer oksiedione met koolstofatome van kooks om koolstofmonoksiedgas te vorm. In werklikheid word daar egter baie meer koolstofdioksiedgas as koolstofmonoksiedgas gevorm. In hierdie proses word krioliet gebruik om die smeltpunt van alumina te laat daal omdat dit alumina goed kan oplos. Krioliet is ook in staat om elektrisiteit te gelei; dus kan ons dit as die elektrolitiese medium gebruik. Verder het krioliet 'n lae digtheid in vergelyking met aluminiummetaal, wat 'n vereiste vir die elektroliseproses is.
Wat is Hoopes-proses?
Hoopes-proses is 'n industriële proses wat nuttig is vir die verkryging van aluminiummetaal met baie hoë suiwerheid. Die proses is vernoem na die wetenskaplike William Hoopes. Die aluminiummetaal wat ons uit Hall Héroult-proses kan verkry, het 'n suiwerheid van ongeveer 99%. Vir die meeste toepassings word daardie hoeveelheid suiwerheid as suiwer aluminium geneem. Maar vir uiters sensitiewe doeleindes is hierdie suiwerheid nie genoeg nie. Daarom kan verdere suiwering van aluminium deur die Hoopes-proses uitgevoer word, wat ook 'n elektrolitiese proses is.
Hoopes-proses gebruik 'n elektrolitiese sel wat 'n ystertenk met koolstof aan die onderkant bevat. Vir die anode van hierdie sel kan 'n gesmelte legering van koper, ru-aluminium of silikon gebruik word. Hierdie anode vorm die onderste laag van hierdie elektrolitiese sel. Daar is 'n middelste laag wat 'n gesmelte mengsel van fluoriede van natrium, aluminium en barium bevat. Die volgende laag is die boonste laag wat gesmelte aluminium bevat. Die katode van die sel is twee grafietstawe wat in gesmelte aluminium gedoop is.
Tydens die elektrolise-proses is aluminiumione van die middelste laag van die sel geneig om na die boonste laag te migreer waar hierdie ione verminder word, wat aluminiummetaal vorm deur drie elektrone van die katodes te verkry. Hier vorm 'n gelyke aantal aluminiumione terselfdertyd in die onderste laag (by die anode). Hierdie aluminiumione migreer dan na die middelste laag. Ons kan van tyd tot tyd suiwer aluminium verkry wat van die boonste laag afgetap word. Die suiwerheid van hierdie aluminium is ongeveer 99,99%.
Wat is die verskil tussen Hall Héroult-proses en Hoopes-proses?
Beide Hall Héroult-proses en Hoopes-proses is elektrolitiese prosesse wat aluminiummetaal met hoë suiwerheid produseer. Die belangrikste verskil tussen Hall Héroult-proses en Hoopes-proses is egter dat Hall Héroult-proses aluminiummetaal met 99.5% suiwerheid vorm, terwyl Hoopes-proses aluminiummetaal met ongeveer 99.99% suiwerheid produseer.
Hieronder word meer verskille tussen Hall Héroult-proses en Hoopes-proses in tabelvorm gelys.
Opsomming – Hall Héroult-proses vs Hoopes-proses
Vir die meeste toepassings word die suiwerheid van aluminium wat deur Hall Héroult-proses verkry word, as suiwer aluminium beskou. Maar vir uiters sensitiewe doeleindes is hierdie suiwerheid nie genoeg nie. In sulke gevalle het ons verdere suiwering nodig, wat deur die Hoopes-proses gedoen word. Die sleutelverskil tussen Hall Héroult-proses en Hoopes-proses is dat Hall Héroult-proses aluminiummetaal met 99.5% suiwerheid vorm, terwyl Hoopes-proses aluminiummetaal met ongeveer 99.99% suiwerheid produseer.
