La differenza fondamentale tra il processo Hall Héroult e il processo Hoopes è che il processo Hall Héroult forma metallo alluminio con una purezza del 99,5%, mentre il processo Hoopes produce metallo alluminio con una purezza di circa il 99,99%.
Il processo Hall Héroult e il processo Hoopes sono importanti nella produzione di metallo di alluminio puro. Entrambi questi processi sono processi elettrolitici. La purezza dell'alluminio metallico prodotto da ciascun processo è diversa l'una dall' altra.
Cos'è il processo Hall Héroult?
Il processo Hall Héroult è la principale via industriale per la fusione del metallo di alluminio. Questo processo prevede la dissoluzione dell'ossido di alluminio o dell'allumina che si ottiene dal minerale di bauxite (attraverso il processo Bayer) in criolite fusa, seguita dall'elettrolisi del bagno di sale fuso in una cella appositamente costruita. Tipicamente, questo processo avviene a 940-980 gradi Celsius in applicazioni su scala industriale. Ancora più importante, questo processo produce circa il 99,5% di alluminio metallico puro. Tuttavia, non utilizziamo alluminio riciclato in questo processo perché quel tipo di alluminio non richiede elettrolisi. Il processo di Hall Héroult tende a contribuire al cambiamento climatico a causa dell'emissione di anidride carbonica durante la reazione elettrolitica.
Questo processo è importante perché l'alluminio elementare non può essere prodotto dall'elettrolisi di un sale di alluminio acquoso poiché lo ione idronio ossida facilmente l'alluminio elementare. Solitamente l'ossido di alluminio ha un punto di fusione molto alto; pertanto, deve essere sciolto in criolite per abbassare il punto di fusione. Ciò semplifica il processo di elettrolisi. Questo processo richiede una fonte di carbonio, che spesso è coke.
Dato che questo è un processo di elettrolisi, dobbiamo usare un catodo e un anodo. Solitamente, gli elettrodi sono fatti di coke purificato. Al catodo, gli ioni alluminio prendono elettroni, formando alluminio metallico. All'anodo, gli ioni di ossido si combinano con gli atomi di carbonio del coke per formare gas di monossido di carbonio. Tuttavia, in re altà, si forma molto più anidride carbonica rispetto al monossido di carbonio. In questo processo, la criolite viene utilizzata per abbassare il punto di fusione dell'allumina perché può dissolvere bene l'allumina. La criolite è anche in grado di condurre elettricità; quindi, possiamo usarlo come mezzo elettrolitico. Inoltre, la criolite ha una bassa densità rispetto all'alluminio metallico, che è un requisito per il processo di elettrolisi.
Cos'è il processo Hoopes?
Il processo Hoopes è un processo industriale utile per ottenere alluminio metallico di altissima purezza. Il processo prende il nome dallo scienziato William Hoopes. L'alluminio metallico che possiamo ottenere dal processo Hall Héroult ha una purezza di circa il 99%. Per la maggior parte delle applicazioni, quella quantità di purezza viene considerata come alluminio puro. Ma per scopi estremamente delicati, questa purezza non è sufficiente. Pertanto, un'ulteriore purificazione dell'alluminio può essere effettuata mediante il processo Hoopes, che è anche un processo elettrolitico.
Il processo Hoopes utilizza una cella elettrolitica che contiene un serbatoio di ferro con carbonio sul fondo. Per l'anodo di questa cella può essere utilizzata una lega fusa di rame, alluminio grezzo o silicio. Questo anodo costituisce lo strato più basso di questa cella elettrolitica. C'è uno strato intermedio che contiene una miscela fusa di fluoruri di sodio, alluminio e bario. Lo strato successivo è lo strato più in alto che contiene alluminio fuso. Il catodo della cella è costituito da due barre di grafite immerse in alluminio fuso.
Durante il processo di elettrolisi, gli ioni alluminio dallo strato intermedio della cellula tendono a migrare verso lo strato superiore dove questi ioni si riducono, formando alluminio metallico guadagnando tre elettroni dai catodi. Qui, un numero uguale di ioni di alluminio si forma contemporaneamente nello strato inferiore (all'anodo). Questi ioni di alluminio migrano quindi allo strato intermedio. Di tanto in tanto possiamo ottenere alluminio puro spillato dallo strato superiore. La purezza di questo alluminio è di circa il 99,99%.
Qual è la differenza tra il processo Hall Héroult e il processo Hoopes?
Sia il processo Hall Héroult che il processo Hoopes sono processi elettrolitici che producono alluminio metallico con elevata purezza. Tuttavia, la differenza fondamentale tra il processo Hall Héroult e il processo Hoopes è che il processo Hall Héroult forma metallo alluminio con una purezza del 99,5%, mentre il processo Hoopes produce metallo alluminio con una purezza di circa il 99,99%.
Di seguito l'infografica elenca più differenze tra il processo Hall Héroult e il processo Hoopes in forma tabellare.
Riepilogo – Processo Hall Héroult vs Processo Hoopes
Per la maggior parte delle applicazioni, la purezza dell'alluminio ottenuta attraverso il processo Hall Héroult è considerata alluminio puro. Ma per scopi estremamente delicati, questa purezza non è sufficiente. In tali casi, abbiamo bisogno di un'ulteriore purificazione, che viene eseguita dal processo Hoopes. La differenza fondamentale tra il processo Hall Héroult e il processo Hoopes è che il processo Hall Héroult forma metallo di alluminio con una purezza del 99,5%, mentre il processo Hoopes produce metallo di alluminio con una purezza di circa il 99,99%.
