Tofauti kuu kati ya Mchakato wa Hall Héroult na mchakato wa Hoopes ni kwamba mchakato wa Hall Héroult huunda chuma cha alumini chenye usafi wa 99.5%, ilhali Hoopes hutengeneza chuma cha alumini chenye usafi wa takriban 99.99%.
Michakato ya Hall Héroult na Hoopes ni muhimu katika kuzalisha chuma safi cha alumini. Taratibu hizi zote mbili ni michakato ya kielektroniki. Usafi wa chuma cha alumini kinachozalishwa na kila mchakato ni tofauti kutoka kwa kila mmoja.
Mchakato wa Hall Héroult ni nini?
Mchakato wa Hall Héroult ndiyo njia kuu ya viwanda ya kuyeyusha chuma cha alumini. Mchakato huu unahusisha kuyeyushwa kwa oksidi ya alumini au alumina ambayo hupatikana kutoka kwa madini ya bauxite (kupitia mchakato wa Bayer) katika kryolite iliyoyeyuka, ikifuatiwa na kuweka kielektroniki bafu ya chumvi iliyoyeyuka katika seli iliyojengwa kwa kusudi. Kwa kawaida, mchakato huu unafanyika kwa digrii 940-980 za Celsius katika maombi ya kiwango cha viwanda. Muhimu zaidi, mchakato huu hutoa kuhusu 99.5% ya chuma safi ya alumini. Hata hivyo, hatutumii alumini iliyorejeshwa katika mchakato huu kwa sababu aina hiyo ya alumini haihitaji electrolysis. Mchakato wa Hall Héroult huwa unachangia mabadiliko ya hali ya hewa kutokana na utoaji wa kaboni dioksidi wakati wa mmenyuko wa kielektroniki.
Mchakato huu ni muhimu kwa sababu alumini ya msingi haiwezi kuzalishwa kwa ukalishaji wa elektroliti ya chumvi ya alumini yenye maji kwa vile ioni ya hidronium hu oksijeni kwa urahisi alumini ya awali. Kawaida, oksidi ya alumini ina kiwango cha juu cha kuyeyuka; kwa hiyo, inahitaji kufutwa katika cryolite ili kupunguza kiwango cha kuyeyuka. Hii hurahisisha mchakato wa electrolysis. Mchakato huu unahitaji chanzo cha kaboni, ambayo mara nyingi ni coke.
Kwa kuwa huu ni mchakato wa kuchanganua umeme, tunahitaji kutumia kathodi na anodi. Kawaida, electrodes hufanywa kwa coke iliyosafishwa. Katika cathode, ioni za alumini huchukua elektroni, na kutengeneza chuma cha alumini. Katika anodi, ayoni za oksidi huchanganyika na atomi za kaboni kutoka kwa koka kuunda gesi ya monoksidi kaboni. Walakini, kwa kweli, gesi zaidi ya kaboni dioksidi huundwa kuliko gesi ya monoxide ya kaboni. Katika mchakato huu, cryolite hutumiwa kupunguza kiwango cha kuyeyuka kwa alumina kwa sababu inaweza kufuta alumina vizuri. Cryolite pia ina uwezo wa kufanya umeme; kwa hivyo, tunaweza kuitumia kama njia ya kielektroniki. Zaidi ya hayo, cryolite ina msongamano mdogo ikilinganishwa na chuma cha alumini, ambayo ni hitaji la mchakato wa kuchanganua umeme.
Mchakato wa Hoopes ni nini?
Mchakato wa Hoopes ni mchakato wa viwandani unaofaa kupata chuma cha alumini kilicho na ubora wa juu sana. Mchakato huo ulipewa jina la mwanasayansi William Hoopes. Chuma cha alumini ambacho tunaweza kupata kutoka kwa mchakato wa Hall Héroult kina usafi wa takriban 99%. Kwa matumizi mengi, kiasi hicho cha usafi kinachukuliwa kama alumini safi. Lakini kwa madhumuni nyeti sana, usafi huu hautoshi. Kwa hivyo, utakaso zaidi wa alumini unaweza kufanywa na mchakato wa Hoopes, ambao pia ni mchakato wa kielektroniki.
Mchakato wa Hoopes hutumia seli ya elektroliti ambayo ina tanki ya chuma na kaboni chini. Kwa anode ya seli hii, aloi ya kuyeyuka ya shaba, alumini ghafi au silicon inaweza kutumika. Anode hii huunda safu ya chini kabisa ya seli hii ya elektroliti. Kuna safu ya kati ambayo ina mchanganyiko wa kuyeyuka wa fluoride ya sodiamu, alumini na bariamu. Safu inayofuata ni safu ya juu kabisa ambayo ina alumini iliyoyeyuka. Kathodi ya seli ni vijiti viwili vya grafiti ambavyo huchovya kwenye alumini iliyoyeyuka.
Wakati wa mchakato wa elektrolisisi, ayoni za alumini kutoka safu ya kati ya seli huwa na mwelekeo wa kuhama kuelekea safu ya juu ambapo ayoni hupungua, na kutengeneza chuma cha alumini kwa kupata elektroni tatu kutoka kwa kathodi. Hapa, idadi sawa ya ioni za alumini huunda kwenye safu ya chini kwa wakati mmoja (kwenye anode). Ioni hizi za alumini kisha huhamia safu ya kati. Tunaweza kupata alumini safi kutoka kwa safu ya juu mara kwa mara. Usafi wa alumini hii ni takriban 99.99%.
Kuna tofauti gani kati ya Mchakato wa Hall Héroult na Mchakato wa Hoopes?
Michakato yote miwili ya Hall Héroult na Hoopes ni michakato ya kielektroniki inayozalisha chuma cha alumini kilicho na ubora wa juu. Hata hivyo, tofauti kuu kati ya Mchakato wa Hall Héroult na mchakato wa Hoopes ni kwamba mchakato wa Hall Héroult huunda chuma cha alumini chenye usafi wa 99.5%, ambapo mchakato wa Hoopes huzalisha chuma cha alumini kilicho na usafi wa takriban 99.99%.
Hapo chini ya infographic huorodhesha tofauti zaidi kati ya Mchakato wa Hall Héroult na mchakato wa Hoopes katika muundo wa jedwali.
Muhtasari – Mchakato wa Hall Héroult vs Mchakato wa Hoopes
Kwa programu nyingi, ubora wa alumini unaopatikana kupitia mchakato wa Hall Héroult huzingatiwa kama alumini safi. Lakini kwa madhumuni nyeti sana, usafi huu hautoshi. Katika hali kama hizi, tunahitaji utakaso zaidi, ambao unafanywa na mchakato wa Hoopes. Tofauti kuu kati ya Mchakato wa Hall Héroult na mchakato wa Hoopes ni kwamba mchakato wa Hall Héroult huunda chuma cha alumini chenye usafi wa 99.5%, ambapo mchakato wa Hoopes huzalisha chuma cha alumini kilicho na usafi wa takriban 99.99%.
