Nøkkelforskjellen mellom Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen er at Hall Héroult-prosessen danner aluminiummetall med 99,5 % renhet, mens Hoopes-prosessen produserer aluminiummetall med omtrent 99,99 % renhet.
Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen er viktige for å produsere rent aluminiummetall. Begge disse prosessene er elektrolytiske prosesser. Renheten til aluminiummetall produsert ved hver prosess er forskjellig fra hverandre.
Hva er Hall Héroult-prosessen?
Hall Héroult-prosessen er den viktigste industrielle ruten for smelting av aluminiummetall. Denne prosessen involverer oppløsning av aluminiumoksyd eller aluminiumoksyd som er oppnådd fra bauxittmineral (gjennom Bayer-prosessen) i smeltet kryolitt, etterfulgt av elektrolyse av det smeltede s altbadet i en spesialbygd celle. Vanligvis foregår denne prosessen ved 940-980 Celsius grader i industriell skala. Enda viktigere er at denne prosessen produserer omtrent 99,5 % rent aluminiummetall. Vi bruker imidlertid ikke resirkulert aluminium i denne prosessen fordi den typen aluminium ikke krever elektrolyse. Hall Héroult-prosessen har en tendens til å bidra til klimaendringer på grunn av utslipp av karbondioksid under den elektrolytiske reaksjonen.
Denne prosessen er viktig fordi elementært aluminium ikke kan produseres ved elektrolyse av et vandig aluminiums alt siden hydroniumion lett oksiderer elementært aluminium. Vanligvis har aluminiumoksid et veldig høyt smeltepunkt; derfor må det oppløses i kryolitt for å senke smeltepunktet. Dette gjør elektrolyseprosessen enklere. Denne prosessen krever en karbonkilde, som ofte er koks.
Siden dette er en elektrolyseprosess, må vi bruke en katode og en anode. Vanligvis er elektrodene laget av renset koks. Ved katoden tar aluminiumioner elektroner og danner aluminiummetall. Ved anoden kombineres oksidioner med karbonatomer fra koks for å danne karbonmonoksidgass. Men i virkeligheten dannes det mye mer karbondioksidgass enn karbonmonoksidgass. I denne prosessen brukes kryolitt til å redusere smeltepunktet til alumina fordi det kan løse opp alumina godt. Kryolitt er også i stand til å lede elektrisitet; dermed kan vi bruke det som elektrolytisk medium. Videre har kryolitt lav tetthet sammenlignet med aluminiummetall, som er et krav for elektrolyseprosessen.
Hva er Hoopes-prosessen?
Hoopes-prosessen er en industriell prosess som er nyttig for å oppnå aluminiummetall med svært høy renhet. Prosessen ble oppk alt etter forskeren William Hoopes. Aluminiummetallet som vi kan få fra Hall Héroult-prosessen har en renhet på ca. 99%. For de fleste bruksområder blir den mengden renhet tatt som rent aluminium. Men for ekstremt sensitive formål er denne renheten ikke nok. Derfor kan ytterligere rensing av aluminium utføres ved Hoopes-prosessen, som også er en elektrolytisk prosess.
Hoopes-prosessen bruker en elektrolysecelle som inneholder en jerntank med karbon i bunnen. For anoden til denne cellen kan en smeltet legering av kobber, råaluminium eller silisium brukes. Denne anoden danner det nederste laget av denne elektrolysecellen. Det er et mellomlag som inneholder en smeltet blanding av fluorider av natrium, aluminium og barium. Det neste laget er det øverste laget som inneholder smeltet aluminium. Katoden til cellen er to grafittstaver som er dyppet i smeltet aluminium.
Under elektrolyseprosessen har aluminiumioner fra det midterste laget av cellen en tendens til å migrere mot det øvre laget hvor disse ionene reduseres, og danner aluminiummetall ved å få tre elektroner fra katodene. Her dannes like mange aluminiumioner i det nedre laget samtidig (ved anoden). Disse aluminiumionene migrerer deretter til mellomlaget. Vi kan få tak i rent aluminium fra det øvre laget fra tid til annen. Renheten til dette aluminiumet er omtrent 99,99%.
Hva er forskjellen mellom Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen?
Både Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen er elektrolytiske prosesser som produserer aluminiummetall med høy renhet. Den viktigste forskjellen mellom Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen er imidlertid at Hall Héroult-prosessen danner aluminiummetall med 99,5 % renhet, mens Hoopes-prosessen produserer aluminiummetall med omtrent 99,99 % renhet.
Infografikk nedenfor viser flere forskjeller mellom Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen i tabellform.
Sammendrag – Hall Héroult-prosess vs Hoopes-prosess
For de fleste bruksområder regnes renheten til aluminium oppnådd gjennom Hall Héroult-prosessen som rent aluminium. Men for ekstremt sensitive formål er denne renheten ikke nok. I slike tilfeller trenger vi ytterligere rensing, som gjøres ved Hoopes-prosessen. Hovedforskjellen mellom Hall Héroult-prosessen og Hoopes-prosessen er at Hall Héroult-prosessen danner aluminiummetall med 99,5 % renhet, mens Hoopes-prosessen produserer aluminiummetall med omtrent 99,99 % renhet.
