Kľúčový rozdiel medzi Hall Héroultovým procesom a Hoopesovým procesom je ten, že Hall Héroultovým procesom sa tvorí hliníkový kov s čistotou 99,5 %, zatiaľ čo Hoopesovým procesom sa vyrába hliníkový kov s približne 99,99 % čistotou.
Hall Héroultov proces a Hoopesov proces sú dôležité pri výrobe čistého hliníka. Oba tieto procesy sú elektrolytické procesy. Čistota kovového hliníka vyrobeného každým procesom sa od seba líši.
Čo je Hall Héroultov proces?
Hall Héroultov proces je hlavnou priemyselnou cestou na tavenie hliníka. Tento proces zahŕňa rozpustenie oxidu hlinitého alebo oxidu hlinitého, ktorý sa získava z bauxitového minerálu (prostredníctvom Bayerovho procesu) v roztavenom kryolite, po čom nasleduje elektrolýza roztaveného soľného kúpeľa v na tento účel postavenej bunke. Typicky sa tento proces uskutočňuje pri 940-980 stupňoch Celzia v aplikáciách v priemyselnom meradle. Ešte dôležitejšie je, že tento proces produkuje asi 99,5 % čistého hliníka. V tomto procese však nepoužívame recyklovaný hliník, pretože tento typ hliníka nevyžaduje elektrolýzu. Hall Héroultov proces má tendenciu prispievať ku klimatickým zmenám v dôsledku emisií oxidu uhličitého počas elektrolytickej reakcie.
Tento proces je dôležitý, pretože elementárny hliník nemožno vyrobiť elektrolýzou vodnej soli hliníka, pretože hydróniový ión ľahko oxiduje elementárny hliník. Oxid hlinitý má zvyčajne veľmi vysokú teplotu topenia; preto je potrebné ho rozpustiť v kryolite, aby sa znížila teplota topenia. To uľahčuje proces elektrolýzy. Tento proces vyžaduje zdroj uhlíka, ktorým je často koks.
Keďže ide o proces elektrolýzy, musíme použiť katódu a anódu. Zvyčajne sú elektródy vyrobené z čisteného koksu. Na katóde prijímajú hliníkové ióny elektróny a vytvárajú hliníkový kov. Na anóde sa oxidové ióny spájajú s atómami uhlíka z koksu a vytvárajú plynný oxid uhoľnatý. V skutočnosti však vzniká oveľa viac plynu oxidu uhličitého ako oxidu uhoľnatého. V tomto procese sa kryolit používa na zníženie teploty topenia oxidu hlinitého, pretože dokáže dobre rozpúšťať oxid hlinitý. Kryolit je tiež schopný viesť elektrinu; teda ho môžeme použiť ako elektrolytické médium. Okrem toho má kryolit nízku hustotu v porovnaní s kovom hliníka, čo je požiadavka na proces elektrolýzy.
Čo je proces Hoopes?
Hoopesov proces je priemyselný proces užitočný na získanie hliníka s veľmi vysokou čistotou. Proces bol pomenovaný po vedcovi Williamovi Hoopesovi. Hliníkový kov, ktorý môžeme získať Hall Héroultovým procesom, má čistotu približne 99 %. Pre väčšinu aplikácií sa toto množstvo čistoty berie ako čistý hliník. Ale na mimoriadne citlivé účely táto čistota nestačí. Preto je možné ďalšie čistenie hliníka vykonať Hoopesovým procesom, ktorý je tiež elektrolytickým procesom.
Hoopesov proces využíva elektrolytický článok, ktorý obsahuje železnú nádrž s uhlíkom na dne. Na anódu tohto článku sa môže použiť roztavená zliatina medi, surového hliníka alebo kremíka. Táto anóda tvorí najspodnejšiu vrstvu tohto elektrolytického článku. Stredná vrstva obsahuje roztavenú zmes fluoridov sodíka, hliníka a bária. Ďalšia vrstva je najvrchnejšia vrstva, ktorá obsahuje roztavený hliník. Katódou článku sú dve grafitové tyče, ktoré sú ponorené do roztaveného hliníka.
Počas procesu elektrolýzy majú ióny hliníka zo strednej vrstvy článku tendenciu migrovať smerom k hornej vrstve, kde sa tieto ióny redukujú a vytvárajú hliníkový kov získaním troch elektrónov z katód. Tu sa v spodnej vrstve súčasne (na anóde) vytvorí rovnaký počet iónov hliníka. Tieto hliníkové ióny potom migrujú do strednej vrstvy. Z času na čas môžeme získať čistý hliník odpichnutý z hornej vrstvy. Čistota tohto hliníka je približne 99,99 %.
Aký je rozdiel medzi Hall Héroultovým procesom a Hoopesovým procesom?
Hal Héroultov proces aj Hoopesov proces sú elektrolytické procesy, ktoré vyrábajú hliníkový kov s vysokou čistotou. Kľúčový rozdiel medzi Hall Héroultovým procesom a Hoopesovým procesom je však ten, že Hall Héroultovým procesom sa tvorí hliníkový kov s čistotou 99,5 %, zatiaľ čo Hoopesovým procesom sa vyrába hliníkový kov s približne 99,99 % čistotou.
Infografika nižšie uvádza ďalšie rozdiely medzi Hall Héroultovým procesom a Hoopesovým procesom v tabuľkovej forme.
Zhrnutie – Hall Héroult Process vs Hoopes Process
Pre väčšinu aplikácií sa čistota hliníka získaná procesom Hall Héroult považuje za čistý hliník. Ale na mimoriadne citlivé účely táto čistota nestačí. V takýchto prípadoch potrebujeme ďalšie čistenie, ktoré sa vykonáva Hoopesovým procesom. Kľúčový rozdiel medzi Hall Héroultovým procesom a Hoopesovým procesom je ten, že Hall Héroultovým procesom sa tvorí hliníkový kov s čistotou 99,5 %, zatiaľ čo Hoopesovým procesom sa vyrába hliníkový kov s približne 99,99 % čistotou.
