Hall-Héroult法與Hoopes法的主要區別在於,Hall-Héroult法生成純度為99.5%的鋁金屬,而Hoopes法生產的鋁金屬純度約為99.99%。
Hall-Héroult工藝和Hoopes工藝是生產純鋁的重要工藝。這兩個過程都是電解過程。每種工藝生產的鋁金屬純度各不相同。
目錄
1. 概述和主要區別
2. 什麼是霍爾-赫魯過程
3. 什麼是Hoopes過程
4. 並列比較-霍爾-赫魯特過程與霍普斯過程的表格形式
5. 摘要
什麼是霍爾-赫魯過程(hall héroult process)?
Hall-Héroult法是金屬鋁冶煉的主要工業路線。該工藝包括將氧化鋁或氧化鋁(通過拜耳法)溶解在熔融冰晶石中,然後在特製的電解槽中電解熔鹽槽。在工業規模的應用中,這一過程通常在940-980攝氏度的溫度下進行。更重要的是,該工藝可生產99.5%的純鋁金屬。然而,我們在這個過程中不使用再生鋁,因為這種鋁不需要電解。Hall-Héroult過程在電解反應過程中會排放二氧化碳,從而導致氣候變化。
這個過程很重要,因為電解水鋁鹽不能生產元素鋁,因為氫離子容易氧化元素鋁。氧化鋁通常具有很高的熔點,因此需要將其溶解在冰晶石中以降低熔點。這使得電解過程更容易。這個過程需要一個碳源,通常是焦炭。
因為這是一個電解過程,我們需要使用一個陰極和一個陽極。通常,電極是由純淨的焦炭製成的。在陰極,鋁離子吸收電子,形成鋁金屬。在陽極,氧化物離子與焦炭中的碳原子結合形成一氧化碳氣體。然而,在現實中,二氧化碳氣體的生成量遠遠超過一氧化碳氣體。在這一過程中,冰晶石能很好地溶解氧化鋁,從而降低氧化鋁的熔點。冰晶石也能導電,所以我們可以用它作為電解介質。此外,冰晶石的密度比鋁金屬低,這是電解過程的要求。
什麼是hoopes過程(hoopes process)?
Hoopes工藝是一種用於獲得高純度金屬鋁的工業過程。這個過程是以科學家威廉霍普斯的名字命名的。從Hall-Héroult工藝得到的鋁金屬純度約為99%。對於大多數應用,這一純度被視為純鋁。但對於極其敏感的目的,這種純度是不夠的。因此,鋁的進一步提純可以採用Hoopes法,這也是一種電解法。
Hoopes工藝使用一個電解槽,電解槽底部有一個含碳的鐵槽。對於這種電池的陽極,可以使用銅、粗鋁或硅的熔融合金。這個陽極形成了這個電解槽的最底層。中間有一層是由鈉、鋁和鋇的氟化物組成的熔融混合物。下一層是最上面的一層,其中含有熔融鋁。電池的陰極是兩根浸在熔融鋁中的石墨棒。
在電解過程中,來自電池中間層的鋁離子傾向於遷移到上層,在那裡這些離子被還原,通過從陰極獲得三個電子而形成鋁金屬。在這裡,同樣數量的鋁離子同時在下層形成(在陽極處)。這些鋁離子然後遷移到中間層。我們可以不時地從上層得到純鋁。這種鋁的純度約為99.99%。
霍爾-赫魯過程(hall héroult process)和hoopes過程(hoopes process)的區別
Hall-Héroult法和Hoopes法都是生產高純度鋁金屬的電解法。然而,Hall-Héroult工藝與Hoopes工藝的關鍵區別在於,Hall-Héroult法生成純度為99.5%的鋁金屬,而Hoopes工藝生產的鋁金屬純度約為99.99%。
下面的信息圖以表格形式列出了霍爾-赫魯特過程和霍普斯過程之間的更多差異。
總結 - 霍爾-赫魯過程(hall héroult process) vs. hoopes過程(hoopes process)
在大多數應用中,通過Hall-Héroult工藝獲得的鋁純度被認為是純鋁。但對於極其敏感的目的,這種純度是不夠的。在這種情況下,我們需要進一步的淨化,這是通過Hoopes過程來完成的。Hall-Héroult法與Hoopes法的主要區別在於,Hall-Héroult法生成純度為99.5%的鋁金屬,而Hoopes法生產的鋁金屬純度約為99.99%。
引用
1霍爾-赫魯特過程。(2020年9月21日)。檢索日期:2020年10月15日,此處提供。