Klíčový rozdíl mezi Hall Héroultovým procesem a Hoopesovým procesem je ten, že Hall Héroultův proces tvoří hliníkový kov s 99,5% čistotou, zatímco Hoopesův proces produkuje hliníkový kov o čistotě 99,99%.
Hall Héroultův proces a Hoopesův proces jsou důležité při výrobě čistého hliníku. Oba tyto procesy jsou elektrolytické procesy. Čistota hliníkového kovu vyrobeného každým procesem se od sebe liší.
Co je Hall Héroultův proces?
Hallův proces Héroult je hlavní průmyslovou cestou pro tavení hliníku. Tento proces zahrnuje rozpuštění oxidu hlinitého nebo oxidu hlinitého, který se získává z bauxitového minerálu (pomocí Bayerova procesu) v roztaveném kryolitu, s následnou elektrolýzou roztavené solné lázně v k tomuto účelu zkonstruované cele. Typicky tento proces probíhá při 940-980 stupních Celsia v aplikacích v průmyslovém měřítku. Ještě důležitější je, že tento proces produkuje asi 99,5 % čistého hliníku. V tomto procesu však nepoužíváme recyklovaný hliník, protože tento typ hliníku nevyžaduje elektrolýzu. Hall Héroultův proces má tendenci přispívat ke změně klimatu v důsledku emisí oxidu uhličitého během elektrolytické reakce.
Tento proces je důležitý, protože elementární hliník nelze vyrobit elektrolýzou vodné soli hliníku, protože hydroniový iont snadno oxiduje elementární hliník. Obvykle má oxid hlinitý velmi vysoký bod tání; proto je třeba jej rozpustit v kryolitu, aby se snížil bod tání. To usnadňuje proces elektrolýzy. Tento proces vyžaduje zdroj uhlíku, kterým je často koks.
Vzhledem k tomu, že se jedná o proces elektrolýzy, musíme použít katodu a anodu. Obvykle jsou elektrody vyrobeny z čištěného koksu. Na katodě přijímají hliníkové ionty elektrony a tvoří hliníkový kov. Na anodě se oxidové ionty spojují s atomy uhlíku z koksu a vytvářejí plynný oxid uhelnatý. Ve skutečnosti však vzniká mnohem více plynného oxidu uhličitého než oxidu uhelnatého. V tomto procesu se kryolit používá ke snížení bodu tání oxidu hlinitého, protože dokáže dobře rozpouštět oxid hlinitý. Kryolit je také schopen vést elektřinu; můžeme jej tedy použít jako elektrolytické médium. Kromě toho má kryolit ve srovnání s kovovým hliníkem nízkou hustotu, což je požadavek pro proces elektrolýzy.
Co je proces Hoopes?
Hoopesův proces je průmyslový proces užitečný pro získávání hliníku o velmi vysoké čistotě. Proces byl pojmenován po vědci Williamu Hoopesovi. Hliníkový kov, který můžeme získat z Hall Héroultova procesu, má čistotu asi 99 %. Pro většinu aplikací se toto množství čistoty považuje za čistý hliník. Ale pro extrémně citlivé účely tato čistota nestačí. Proto lze další čištění hliníku provádět Hoopesovým procesem, což je také elektrolytický proces.
Hoopesův proces využívá elektrolytický článek, který obsahuje železnou nádrž s uhlíkem na dně. Pro anodu tohoto článku lze použít roztavenou slitinu mědi, surového hliníku nebo křemíku. Tato anoda tvoří nejspodnější vrstvu tohoto elektrolytického článku. Je zde střední vrstva, která obsahuje roztavenou směs fluoridů sodíku, hliníku a barya. Další vrstva je nejvyšší vrstva, která obsahuje roztavený hliník. Katoda článku jsou dvě grafitové tyče, které jsou ponořeny do roztaveného hliníku.
Během procesu elektrolýzy mají hliníkové ionty ze střední vrstvy článku tendenci migrovat směrem k horní vrstvě, kde se tyto ionty redukují, čímž vzniká hliníkový kov získáním tří elektronů z katod. Zde se současně tvoří stejný počet hliníkových iontů ve spodní vrstvě (na anodě). Tyto hliníkové ionty pak migrují do střední vrstvy. Čas od času můžeme získat čistý hliník odpichovaný z horní vrstvy. Čistota tohoto hliníku je asi 99,99 %.
Jaký je rozdíl mezi Hall Héroultovým procesem a Hoopesovým procesem?
Hal Héroultův proces i Hoopesův proces jsou elektrolytické procesy, které vyrábějí hliníkový kov s vysokou čistotou. Klíčový rozdíl mezi Hall Héroultovým procesem a Hoopesovým procesem je však ten, že Hall Héroultův proces tvoří hliníkový kov s 99,5% čistotou, zatímco Hoopesův proces produkuje hliníkový kov s asi 99,99% čistotou.
Níže uvedená infografika uvádí další rozdíly mezi Hall Héroultovým procesem a Hoopesovým procesem v tabulkové formě.
Shrnutí – Hall Héroultův proces vs Hoopesův proces
Pro většinu aplikací je čistota hliníku získaná procesem Hall Héroult považována za čistý hliník. Ale pro extrémně citlivé účely tato čistota nestačí. V takových případech potřebujeme další čištění, které se provádí Hoopesovým procesem. Klíčový rozdíl mezi Hall Héroultovým procesem a Hoopesovým procesem je ten, že Hall Héroultův proces tvoří hliníkový kov s 99,5% čistotou, zatímco Hoopesův proces produkuje hliníkový kov s asi 99,99% čistotou.
