La diferència clau entre el procés Hall Héroult i el procés Hoopes és que el procés de Hall Héroult forma metall d'alumini amb un 99,5% de puresa, mentre que el procés Hoopes produeix metall d'alumini amb una puresa aproximadament del 99,99%.
El procés Hall Héroult i el procés Hoopes són importants per produir metall d'alumini pur. Tots dos processos són processos electrolítics. La puresa de l'alumini metall produït per cada procés és diferent entre si.
Què és el procés de Hall Héroult?
El procés Hall Héroult és la principal via industrial per a la fosa d'alumini metàl·lic. Aquest procés implica la dissolució d'òxid d'alumini o alúmina que s'obté del mineral de bauxita (mitjançant el procés de Bayer) en criolita fosa, seguida de l'electròlisi del bany de sal fosa en una cel·la construïda específicament. Normalment, aquest procés té lloc a 940-980 graus centígrads en aplicacions a escala industrial. Més important encara, aquest procés produeix aproximadament un 99,5% de metall d'alumini pur. Tanmateix, no utilitzem alumini reciclat en aquest procés perquè aquest tipus d'alumini no requereix electròlisi. El procés de Hall Héroult tendeix a contribuir al canvi climàtic a causa de l'emissió de diòxid de carboni durant la reacció electrolítica.
Aquest procés és important perquè l'alumini elemental no es pot produir mitjançant l'electròlisi d'una sal d'alumini aquosa, ja que l'ió hidroni oxida fàcilment l'alumini elemental. Normalment, l'òxid d'alumini té un punt de fusió molt alt; per tant, s'ha de dissoldre en criolita per tal de baixar el punt de fusió. Això facilita el procés d'electròlisi. Aquest procés requereix una font de carboni, que sovint és coca-cola.
Com que es tracta d'un procés d'electròlisi, hem d'utilitzar un càtode i un ànode. Normalment, els elèctrodes estan fets de coc purificat. Al càtode, els ions d'alumini prenen electrons, formant metall d'alumini. A l'ànode, els ions d'òxid es combinen amb àtoms de carboni del coc per formar monòxid de carboni. Tanmateix, en realitat, es forma molt més diòxid de carboni que el monòxid de carboni. En aquest procés, la criolita s'utilitza per baixar el punt de fusió de l'alúmina perquè pot dissoldre bé l'alúmina. La criolita també és capaç de conduir l'electricitat; així, podem utilitzar-lo com a medi electrolític. A més, la criolita té una densitat baixa en comparació amb el metall d'alumini, que és un requisit per al procés d'electròlisi.
Què és el procés Hoopes?
El procés Hoopes és un procés industrial útil per a l'obtenció d'alumini metàl·lic de molt alta puresa. El procés va rebre el nom del científic William Hoopes. El metall d'alumini que podem obtenir del procés Hall Héroult té una puresa d'aproximadament el 99%. Per a la majoria de les aplicacions, aquesta quantitat de puresa es pren com a alumini pur. Però per a propòsits extremadament sensibles, aquesta puresa no és suficient. Per tant, es pot realitzar una purificació addicional de l'alumini mitjançant el procés Hoopes, que també és un procés electrolític.
El procés Hoopes utilitza una cel·la electrolítica que conté un dipòsit de ferro amb carboni a la part inferior. Per a l'ànode d'aquesta cèl·lula, es pot utilitzar un aliatge fos de coure, alumini brut o silici. Aquest ànode forma la capa més baixa d'aquesta cel·la electrolítica. Hi ha una capa mitjana que conté una barreja fosa de fluorurs de sodi, alumini i bari. La següent capa és la capa superior que conté alumini fos. El càtode de la cèl·lula són dues barres de grafit submergides en alumini fos.
Durant el procés d'electròlisi, els ions d'alumini de la capa mitjana de la cèl·lula tendeixen a migrar cap a la capa superior on aquests ions es redueixen, formant metall d'alumini guanyant tres electrons dels càtodes. Aquí, un nombre igual d'ions d'alumini es formen a la capa inferior alhora (a l'ànode). Aquests ions d'alumini migren a la capa mitjana. De tant en tant, podem obtenir alumini pur extret de la capa superior. La puresa d'aquest alumini és d'aproximadament el 99,99%.
Quina diferència hi ha entre el procés de Hall Héroult i el procés Hoopes?
Tant el procés Hall Héroult com el procés Hoopes són processos electrolítics que produeixen metall d'alumini d' alta puresa. Tanmateix, la diferència clau entre el procés Hall Héroult i el procés Hoopes és que el procés Hall Héroult forma metall d'alumini amb un 99,5% de puresa, mentre que el procés Hoopes produeix metall d'alumini amb una puresa aproximadament del 99,99%.
A continuació, la infografia mostra més diferències entre el procés de Hall Héroult i el procés Hoopes en forma de taula.
Resum: procés de Hall Héroult vs procés Hoopes
Per a la majoria d'aplicacions, la puresa de l'alumini obtinguda mitjançant el procés Hall Héroult es considera alumini pur. Però per a propòsits extremadament sensibles, aquesta puresa no és suficient. En aquests casos, necessitem una purificació addicional, que es fa mitjançant el procés Hoopes. La diferència clau entre el procés Hall Héroult i el procés Hoopes és que el procés Hall Héroult forma metall d'alumini amb un 99,5% de puresa, mentre que el procés Hoopes produeix metall d'alumini amb una puresa aproximadament del 99,99%.
