Hall Héroult процесс ба Hoopes процессын гол ялгаа нь Холл Хероулт процесс нь 99.5% цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үүсгэдэг бол Hoopes процесс нь ойролцоогоор 99.99% цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үйлдвэрлэдэгт оршино.
Hall Héroult процесс болон Hoopes процесс нь цэвэр хөнгөн цагаан металл үйлдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой. Эдгээр хоёр процесс нь электролитийн процесс юм. Процесс бүрээр гаргаж авсан хөнгөн цагаан металлын цэвэр байдал нь бие биенээсээ ялгаатай.
Hall Héroult процесс гэж юу вэ?
Hall Héroult процесс нь хөнгөн цагаан металл хайлуулах үйлдвэрлэлийн гол зам юм. Энэ процесс нь бокситын эрдэсээс гаргаж авсан хөнгөн цагаан исэл буюу хөнгөн цагаан ислийг (Байерын процессоор) хайлсан криолитэд уусгаж, дараа нь хайлсан давсны баннийг тусгай зориулалтын үүрэнд электролиз хийх явдал юм. Ерөнхийдөө энэ процесс нь үйлдвэрлэлийн хэмжээний хэрэглээнд 940-980 Цельсийн хэмд явагддаг. Хамгийн чухал нь энэ процесс нь ойролцоогоор 99.5% цэвэр хөнгөн цагаан металл үйлдвэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч энэ төрлийн хөнгөн цагаан нь электролиз шаарддаггүй тул бид дахин боловсруулсан хөнгөн цагааныг энэ процесст ашигладаггүй. Холл Хероултын процесс нь электролитийн урвалын үед нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарснаас болж уур амьсгалын өөрчлөлтөд хувь нэмэр оруулах хандлагатай байдаг.
Усан хөнгөн цагааны давсны электролизээр элемент хөнгөн цагааныг гаргаж авах боломжгүй тул гидрони ион нь хөнгөн цагааныг амархан исэлдүүлдэг тул энэ процесс чухал юм. Ихэвчлэн хөнгөн цагаан исэл нь маш өндөр хайлах цэгтэй байдаг; тиймээс хайлах цэгийг бууруулахын тулд криолитэд уусгах шаардлагатай. Энэ нь электролизийн процессыг хөнгөвчлөх болно. Энэ процесст нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр шаардлагатай бөгөөд энэ нь ихэвчлэн кокс болдог.
Энэ нь электролизийн процесс учраас бид катод болон анод ашиглах хэрэгтэй. Ихэвчлэн электродууд нь цэвэршүүлсэн коксоор хийгдсэн байдаг. Катод дээр хөнгөн цагааны ионууд электрон авч, хөнгөн цагаан металл үүсгэдэг. Анод дээр ислийн ионууд нь коксын нүүрстөрөгчийн атомуудтай нэгдэж нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн хий үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн хийнээс хамаагүй илүү нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хий үүсдэг. Энэ процесст криолит нь хөнгөн цагааны оксидыг сайн уусгах чадвартай тул хөнгөнцагааны хайлах цэгийг бууруулахад ашигладаг. Криолит нь мөн цахилгаан дамжуулах чадвартай; Тиймээс бид үүнийг электролитийн орчин болгон ашиглаж болно. Цаашилбал, криолит нь хөнгөн цагаан металлтай харьцуулахад бага нягттай бөгөөд энэ нь электролизийн процесст тавигдах шаардлага юм.
Hoopes Process гэж юу вэ?
Hoopes процесс нь маш өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл авахад хэрэгтэй үйлдвэрлэлийн процесс юм. Уг процессыг эрдэмтэн Уильям Хоупсын нэрээр нэрлэжээ. Hall Héroult процессоос олж авч болох хөнгөн цагаан металл нь ойролцоогоор 99% цэвэршилттэй байдаг. Ихэнх хэрэглээний хувьд тэр хэмжээний цэвэршилтийг цэвэр хөнгөн цагаан гэж авдаг. Гэхдээ туйлын мэдрэмтгий зорилгоор энэ цэвэр байдал хангалтгүй юм. Иймээс хөнгөн цагааныг цаашид цэвэршүүлэх ажлыг Hoopes процессоор хийж болох бөгөөд энэ нь мөн электролитийн процесс юм.
Hoopes процесс нь доод хэсэгт нүүрстөрөгч бүхий төмөр сав агуулсан электролитийн эсийг ашигладаг. Энэ эсийн анодын хувьд зэс, түүхий хөнгөн цагаан эсвэл цахиурын хайлсан хайлшийг ашиглаж болно. Энэ анод нь энэхүү электролитийн эсийн хамгийн доод давхаргыг бүрдүүлдэг. Натри, хөнгөн цагаан, барийн хайлсан фторидын холимог агуулсан дунд давхарга байдаг. Дараагийн давхарга нь хайлсан хөнгөн цагаан агуулсан хамгийн дээд давхарга юм. Уг эсийн катод нь хайлсан хөнгөн цагаанд дүрсэн хоёр бал чулуун саваа юм.
Электролизийн явцад эсийн дунд давхаргын хөнгөн цагааны ионууд дээд давхарга руу нүүж, тэдгээр ионууд буурч, катодуудаас гурван электрон авч хөнгөн цагаан металл үүсгэдэг. Энд ижил тооны хөнгөн цагааны ионууд доод давхаргад нэгэн зэрэг (анод дээр) үүсдэг. Эдгээр хөнгөн цагааны ионууд дараа нь дунд давхарга руу шилждэг. Бид үе үе дээд давхаргаас цэвэр хөнгөн цагааныг авч болно. Энэхүү хөнгөн цагааны цэвэршилт нь ойролцоогоор 99.99% байна.
Hall Héroult процесс ба Hoopes процесс хоёрын ялгаа юу вэ?
Hall Héroult процесс болон Hoopes процесс нь өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үйлдвэрлэдэг электролитийн процесс юм. Гэсэн хэдий ч Hall Héroult Process болон Hoopes процессын гол ялгаа нь Холл Хероултын процесс нь 99.5% цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үүсгэдэг бол Hoopes процесс нь 99.99% орчим цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үйлдвэрлэдэгт оршино.
Доор инфографикийн доор Hall Héroult Process болон Hoopes процессуудын ялгааг хүснэгт хэлбэрээр харуулав.
Хураангуй – Холл Хероулт процесс ба цагираг процесс
Ихэнх хэрэглээний хувьд Hall Héroult процессоор олж авсан хөнгөн цагааны цэвэр байдлыг цэвэр хөнгөн цагаан гэж үздэг. Гэхдээ туйлын мэдрэмтгий зорилгоор энэ цэвэр байдал хангалтгүй юм. Ийм тохиолдолд бид Hoopes процессоор хийгддэг нэмэлт цэвэрлэгээ хийх шаардлагатай болдог. Hall Héroult процесс ба Hoopes процессын гол ялгаа нь Холл Хероултын процесс нь 99.5%-ийн цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үүсгэдэг бол Hoopes процесс нь ойролцоогоор 99.99%-ийн цэвэршилттэй хөнгөн цагаан металл үйлдвэрлэдэгт оршино.
