Ключевое различие между процессом Холла-Эру и процессом Хупса заключается в том, что процесс Холла-Эру дает металлический алюминий с чистотой 99,5%, в то время как процесс Хупса производит металлический алюминий с чистотой около 99,99%.
Процесс Холла-Эру и процесс Хупса играют важную роль в производстве чистого металлического алюминия. Оба эти процесса являются электролитическими процессами. Чистота металлического алюминия, полученного каждым процессом, отличается друг от друга.
Что такое процесс Холла-Эру?
Процесс Холла-Эру является основным промышленным маршрутом плавки металлического алюминия. Этот процесс включает растворение оксида алюминия или глинозема, полученного из минерального боксита (через процесс Байера), в расплавленном криолите с последующим электролизом расплавленной солевой ванны в специально построенной ячейке. Обычно этот процесс происходит при температуре 940-980 градусов Цельсия в промышленных масштабах. Что еще более важно, этот процесс позволяет получить металлический алюминий с чистотой около 99,5%. Однако в этом процессе мы не используем переработанный алюминий, потому что этот тип алюминия не требует электролиза. Процесс Холла-Эру имеет тенденцию способствовать изменению климата из-за выделения углекислого газа во время электролитической реакции.
Этот процесс важен, потому что элементарный алюминий нельзя получить электролизом водной соли алюминия, поскольку ион гидроксония легко окисляет элементарный алюминий. Обычно оксид алюминия имеет очень высокую температуру плавления; поэтому его необходимо растворить в криолите, чтобы понизить температуру плавления. Это облегчает процесс электролиза. Для этого процесса требуется источник углерода, которым часто является кокс.
Поскольку это процесс электролиза, нам нужно использовать катод и анод. Обычно электроды изготавливают из очищенного кокса. На катоде ионы алюминия принимают электроны, образуя металлический алюминий. На аноде ионы оксида соединяются с атомами углерода из кокса с образованием газообразного монооксида углерода. Однако в действительности образуется гораздо больше углекислого газа, чем угарного газа. В этом процессе криолит используется для снижения температуры плавления глинозема, поскольку он может хорошо растворять глинозем. Криолит также способен проводить электричество; таким образом, мы можем использовать его в качестве электролитической среды. Кроме того, криолит имеет низкую плотность по сравнению с металлическим алюминием, что является обязательным требованием для процесса электролиза.
Что такое Hoopes Process?
Процесс Хупса - это промышленный процесс, используемый для получения металлического алюминия очень высокой чистоты. Процесс был назван в честь ученого Уильяма Хупса. Металлический алюминий, который мы можем получить в процессе Холла-Эру, имеет чистоту около 99%. Для большинства приложений эта степень чистоты принимается за чистый алюминий. Но для особо чувствительных целей этой чистоты недостаточно. Поэтому дальнейшую очистку алюминия можно проводить по процессу Хупса, который также является электролитическим процессом.
В процессе Hoopes используется электролитическая ячейка, которая содержит железный резервуар с углеродом на дне. В качестве анода этого элемента может использоваться расплавленный сплав меди, необработанного алюминия или кремния. Этот анод образует самый нижний слой электролитической ячейки. Есть средний слой, который содержит расплавленную смесь фторидов натрия, алюминия и бария. Следующий слой является самым верхним слоем, который содержит расплавленный алюминий. Катод ячейки представляет собой два графитовых стержня, погруженных в расплавленный алюминий.
Во время процесса электролиза ионы алюминия из среднего слоя ячейки имеют тенденцию мигрировать к верхнему слою, где эти ионы восстанавливаются, образуя металлический алюминий, получая три электрона от катодов. При этом в нижнем слое одновременно (на аноде) образуется равное количество ионов алюминия. Эти ионы алюминия затем мигрируют в средний слой. Время от времени мы можем получать чистый алюминий, срезанный с верхнего слоя. Чистота этого алюминия составляет около 99,99%.
В чем разница между процессом Холла-Эру и процессом Хупса?
Как процесс Холла-Эру, так и процесс Хупса являются электролитическими процессами, которые производят металлический алюминий высокой чистоты. Однако ключевое различие между процессом Холла-Эру и процессом Хупса заключается в том, что процесс Холла-Эру дает металлический алюминий с чистотой 99,5%, тогда как процесс Хупеса производит металлический алюминий с чистотой около 99,99%.
Ниже в инфографике перечислены дополнительные различия между процессами Холла-Эру и процессами Хупса в табличной форме.
Резюме – Процесс Холла-Эру и процесс Хупса
Для большинства применений чистота алюминия, полученного в процессе Холла-Эру, считается чистым алюминием. Но для особо чувствительных целей этой чистоты недостаточно. В таких случаях нам нужна дополнительная очистка, которая выполняется методом Хупса. Ключевое различие между процессом Холла-Эру и процессом Хупса заключается в том, что в процессе Холла-Эру образуется металлический алюминий с чистотой 99,5%, тогда как в процессе Хупса получается металлический алюминий с чистотой около 99,99%.
