الفرق الرئيسي بين عملية Hall Héroult وعملية Hoopes هو أن عملية Hall Héroult تشكل معدن الألمنيوم بنقاوة 99.5٪ ، بينما تنتج عملية Hoopes معدن الألمنيوم بنقاوة 99.99٪.
عملية Hall Héroult وعملية Hoopes مهمان في إنتاج معدن الألمنيوم النقي. كل من هذه العمليات هي عمليات التحليل الكهربائي. نقاوة معدن الألمنيوم التي تنتجها كل عملية تختلف عن بعضها البعض.
ما هي عملية هول هيرولت؟
عملية Hall Héroult هي الطريق الصناعي الرئيسي لصهر معدن الألمنيوم. تتضمن هذه العملية إذابة أكسيد الألومنيوم أو الألومينا الذي يتم الحصول عليه من معدن البوكسايت (من خلال عملية باير) في الكريوليت المصهور ، متبوعًا بالتحليل الكهربائي لحمام الملح المصهور في خلية مبنية لهذا الغرض.عادة ، تحدث هذه العملية عند 940-980 درجة مئوية في التطبيقات الصناعية. والأهم من ذلك ، أن هذه العملية تنتج حوالي 99.5٪ من معدن الألمنيوم النقي. ومع ذلك ، فإننا لا نستخدم الألمنيوم المعاد تدويره في هذه العملية لأن هذا النوع من الألمنيوم لا يحتاج إلى تحليل كهربائي. تميل عملية Hall Héroult إلى المساهمة في تغير المناخ بسبب انبعاث ثاني أكسيد الكربون أثناء تفاعل التحليل الكهربائي.
هذه العملية مهمة لأنه لا يمكن إنتاج عنصر الألمنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لملح الألومنيوم المائي لأن أيون الهيدرونيوم أكاسيد عنصر الألمنيوم بسهولة. عادةً ما يكون لأكسيد الألومنيوم نقطة انصهار عالية جدًا ؛ لذلك ، يجب إذابته في الكريوليت من أجل خفض نقطة الانصهار. هذا يجعل عملية التحليل الكهربائي أسهل.تتطلب هذه العملية مصدرًا للكربون ، والذي غالبًا ما يكون فحم الكوك.
نظرًا لأن هذه عملية تحليل كهربائي ، فنحن بحاجة إلى استخدام الكاثود والأنود. عادة ، يتم تصنيع الأقطاب الكهربائية من فحم الكوك المنقى. عند القطب السالب ، تأخذ أيونات الألومنيوم الإلكترونات وتشكل معدن الألمنيوم. عند الأنود ، تتحد أيونات الأكسيد مع ذرات الكربون من فحم الكوك لتكوين غاز أول أكسيد الكربون. ومع ذلك ، في الواقع ، يتكون غاز ثاني أكسيد الكربون أكثر بكثير من غاز أول أكسيد الكربون. في هذه العملية ، يتم استخدام الكريوليت لإسقاط درجة انصهار الألومينا لأنه يمكن أن يذوب الألومينا جيدًا. الكريوليت قادر أيضًا على توصيل الكهرباء ؛ وبالتالي ، يمكننا استخدامه كوسيط إلكتروليتي. علاوة على ذلك ، يتميز الكريوليت بكثافة منخفضة مقارنة بمعدن الألمنيوم ، وهو مطلب لعملية التحليل الكهربائي.
ما هي عملية Hoopes؟
عملية Hoopes هي عملية صناعية مفيدة للحصول على معدن الألمنيوم عالي النقاء. تمت تسمية العملية على اسم العالم ويليام هوبس.يبلغ نقاء معدن الألمنيوم الذي يمكننا الحصول عليه من عملية Hall Héroult حوالي 99٪. بالنسبة لمعظم التطبيقات ، يتم أخذ هذا القدر من النقاء على أنه ألومنيوم نقي. ولكن لأغراض حساسة للغاية ، فإن هذا النقاء لا يكفي. لذلك ، يمكن إجراء مزيد من التنقية للألمنيوم من خلال عملية Hoopes ، وهي أيضًا عملية التحليل الكهربائي.
تستخدم عملية Hoopes خلية إلكتروليتية تحتوي على خزان حديدي به الكربون في الأسفل. بالنسبة لأنود هذه الخلية ، يمكن استخدام سبيكة مصهورة من النحاس أو الألومنيوم الخام أو السيليكون. يشكل هذا الأنود الطبقة السفلية من هذه الخلية الإلكتروليتية. توجد طبقة وسطى تحتوي على خليط مصهور من فلوريد الصوديوم والألمنيوم والباريوم. الطبقة التالية هي الطبقة العلوية التي تحتوي على الألمنيوم المصهور. كاثود الخلية عبارة عن قضيبين من الجرافيت مغموسين في الألومنيوم المصهور.
أثناء عملية التحليل الكهربائي ، تميل أيونات الألومنيوم من الطبقة الوسطى للخلية إلى الهجرة نحو الطبقة العليا حيث يتم تقليل هذه الأيونات ، وتشكيل معدن الألمنيوم عن طريق الحصول على ثلاثة إلكترونات من الكاثودات.هنا ، يتكون عدد متساوٍ من أيونات الألومنيوم في الطبقة السفلية في نفس الوقت (عند الأنود). ثم تهاجر أيونات الألومنيوم هذه إلى الطبقة الوسطى. يمكننا الحصول على الألومنيوم النقي المقطوع من الطبقة العليا من وقت لآخر. نقاء هذا الألمنيوم حوالي 99.99٪.
ما هو الفرق بين عملية هول هيرولت وعملية هوبس؟
كل من عملية Hall Héroult وعملية Hoopes عبارة عن عمليات التحليل الكهربائي التي تنتج معدن الألمنيوم بدرجة نقاء عالية. ومع ذلك ، فإن الاختلاف الرئيسي بين عملية Hall Héroult وعملية Hoopes هو أن عملية Hall Héroult تشكل معدن الألمنيوم بنقاوة 99.5٪ ، بينما تنتج عملية Hoopes معدن الألمنيوم بنقاوة 99.99٪.
يسرد مخطط المعلومات أدناه المزيد من الاختلافات بين عملية Hall Héroult وعملية Hoopes في شكل جدول.
ملخص - عملية Hall Héroult مقابل Hoopes
بالنسبة لمعظم التطبيقات ، يعتبر نقاوة الألومنيوم التي يتم الحصول عليها من خلال عملية Hall Héroult من الألمنيوم النقي. ولكن لأغراض حساسة للغاية ، فإن هذا النقاء لا يكفي. في مثل هذه الحالات ، نحتاج إلى مزيد من التنقية ، والتي تتم بواسطة عملية هوبس. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين عملية Hall Héroult وعملية Hoopes في أن عملية Hall Héroult تشكل معدن الألمنيوم بنقاوة 99.5٪ ، بينما تنتج عملية Hoopes معدن الألمنيوم بنقاوة 99.99٪.
