Sự khác biệt chính giữa Quy trình Hall Héroult và Quy trình Hoopes là quy trình Hall Héroult tạo ra kim loại nhôm với độ tinh khiết 99,5%, trong khi quy trình Hoopes tạo ra kim loại nhôm với độ tinh khiết khoảng 99,99%.
Quy trìnhHall Héroult và quy trình Hoopes rất quan trọng trong việc sản xuất kim loại nhôm nguyên chất. Cả hai quá trình này đều là quá trình điện phân. Độ tinh khiết của kim loại nhôm được tạo ra bởi mỗi quá trình là khác nhau.
Quy trình Hall Héroult là gì?
Quy trìnhHall Héroult là con đường công nghiệp chính để nấu chảy nhôm kim loại. Quá trình này liên quan đến việc hòa tan nhôm oxit hoặc alumin thu được từ khoáng bauxit (thông qua quy trình Bayer) trong cryolit nóng chảy, tiếp theo là điện phân bể muối nóng chảy trong một tế bào được xây dựng có mục đích. Thông thường, quá trình này diễn ra ở nhiệt độ 940-980 độ C trong các ứng dụng quy mô công nghiệp. Quan trọng hơn, quá trình này tạo ra khoảng 99,5% kim loại nhôm nguyên chất. Tuy nhiên, chúng tôi không sử dụng nhôm tái chế trong quá trình này vì loại nhôm đó không cần điện phân. Quá trình Hall Héroult có xu hướng góp phần làm thay đổi khí hậu do phát thải khí carbon dioxide trong phản ứng điện phân.
Quá trình này rất quan trọng vì nhôm nguyên tố không thể được tạo ra bằng cách điện phân muối nhôm trong nước vì ion hydronium dễ dàng tạo oxit nhôm nguyên tố. Thông thường, nhôm oxit có nhiệt độ nóng chảy rất cao; do đó, nó cần được hòa tan trong cryolit để hạ nhiệt độ nóng chảy. Điều này làm cho quá trình điện phân dễ dàng hơn. Quá trình này đòi hỏi một nguồn carbon, thường là than cốc.
Vì đây là quá trình điện phân nên chúng ta cần sử dụng cực âm và cực dương. Thông thường, các điện cực được làm bằng than cốc tinh khiết. Ở cực âm, các ion nhôm lấy electron, tạo thành kim loại nhôm. Tại cực dương, các ion oxit kết hợp với các nguyên tử cacbon từ than cốc để tạo thành khí cacbon monoxit. Tuy nhiên, trên thực tế, lượng khí carbon dioxide được hình thành nhiều hơn nhiều so với khí carbon monoxide. Trong quá trình này, criolit được sử dụng để làm giảm điểm nóng chảy của alumin vì nó có thể hòa tan alumin tốt. Cryolite cũng có thể dẫn điện; do đó, chúng ta có thể sử dụng nó làm môi trường điện phân. Hơn nữa, cryolite có tỷ trọng thấp so với kim loại nhôm, đây là yêu cầu cho quá trình điện phân.
Quy trình Hoopes là gì?
Quy trìnhHoopes là một quy trình công nghiệp hữu ích để thu được kim loại nhôm có độ tinh khiết rất cao. Quá trình này được đặt theo tên của nhà khoa học William Hoopes. Kim loại nhôm mà chúng ta có thể thu được từ quy trình Hall Héroult có độ tinh khiết khoảng 99%. Đối với hầu hết các ứng dụng, lượng tinh khiết đó được coi là nhôm nguyên chất. Nhưng đối với những mục đích cực kỳ nhạy cảm, sự tinh khiết này là không đủ. Do đó, quá trình tinh chế nhôm có thể được thực hiện thêm bằng quá trình Hoopes, cũng là một quá trình điện phân.
Quy trìnhHoopes sử dụng một tế bào điện phân có chứa một thùng sắt với carbon ở dưới cùng. Đối với cực dương của tế bào này, có thể sử dụng hợp kim nóng chảy của đồng, nhôm thô hoặc silicon. Cực dương này tạo thành lớp dưới cùng của tế bào điện phân này. Có một lớp giữa chứa một hỗn hợp nóng chảy của florua natri, nhôm và bari. Lớp tiếp theo là lớp trên cùng chứa nhôm nóng chảy. Cực âm của tế bào là hai thanh graphit được nhúng vào nhôm nóng chảy.
Trong quá trình điện phân, các ion nhôm từ lớp giữa của tế bào có xu hướng di chuyển về phía lớp trên, nơi các ion này bị khử, tạo thành kim loại nhôm bằng cách thu được ba điện tử từ các cực âm. Tại đây, một số lượng bằng nhau của các ion nhôm hình thành ở lớp dưới cùng một lúc (ở cực dương). Các ion nhôm này sau đó di chuyển đến lớp giữa. Thỉnh thoảng chúng ta có thể thu được nhôm nguyên chất được khai thác từ lớp trên. Độ tinh khiết của nhôm này là khoảng 99,99%.
Sự khác biệt giữa Quy trình Hall Héroult và Quy trình Hoopes là gì?
Cả quy trình Hall Héroult và quy trình Hoopes đều là quy trình điện phân tạo ra kim loại nhôm có độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính giữa quy trình Hall Héroult và quy trình Hoopes là quy trình Hall Héroult tạo ra kim loại nhôm với độ tinh khiết 99,5%, trong khi quy trình Hoopes tạo ra kim loại nhôm với độ tinh khiết khoảng 99,99%.
Đồ họa thông tin dưới đây liệt kê thêm sự khác biệt giữa Quy trình Hall Héroult và Quy trình Hoopes ở dạng bảng.
Tóm tắt - Quy trình Hall Héroult và Quy trình Hoopes
Đối với hầu hết các ứng dụng, độ tinh khiết của nhôm thu được thông qua quá trình Hall Héroult được coi là nhôm nguyên chất. Nhưng đối với những mục đích cực kỳ nhạy cảm, sự tinh khiết này là không đủ. Trong những trường hợp như vậy, chúng ta cần thanh lọc thêm, được thực hiện bằng quy trình Hoopes. Sự khác biệt chính giữa quy trình Hall Héroult và quy trình Hoopes là quy trình Hall Héroult tạo ra kim loại nhôm với độ tinh khiết 99,5%, trong khi quy trình Hoopes tạo ra kim loại nhôm với độ tinh khiết khoảng 99,99%.
