La diferencia clave entre el proceso Hall Héroult y el proceso Hoopes es que el proceso Hall Héroult forma aluminio metálico con una pureza del 99,5 %, mientras que el proceso Hoopes produce aluminio metálico con una pureza aproximada del 99,99 %.
El proceso Hall Héroult y el proceso Hoopes son importantes en la producción de metal de aluminio puro. Ambos procesos son procesos electrolíticos. La pureza del metal de aluminio producido por cada proceso es diferente entre sí.
¿Qué es el proceso Hall Héroult?
El proceso Hall Héroult es la principal ruta industrial para la fundición de aluminio metálico. Este proceso implica la disolución de óxido de aluminio o alúmina que se obtiene del mineral bauxita (a través del proceso de Bayer) en criolita fundida, seguido de la electrolización del baño de sal fundida en una celda especialmente diseñada. Por lo general, este proceso tiene lugar a 940-980 grados centígrados en aplicaciones a escala industrial. Más importante aún, este proceso produce aproximadamente un 99,5 % de aluminio puro. Sin embargo, no usamos aluminio reciclado en este proceso porque ese tipo de aluminio no requiere electrólisis. El proceso Hall Héroult tiende a contribuir al cambio climático debido a la emisión de dióxido de carbono durante la reacción electrolítica.
Este proceso es importante porque el aluminio elemental no se puede producir mediante la electrólisis de una sal de aluminio acuosa ya que el ion hidronio oxida fácilmente el aluminio elemental. Por lo general, el óxido de aluminio tiene un punto de fusión muy alto; por lo tanto, debe disolverse en criolita para reducir el punto de fusión. Esto facilita el proceso de electrólisis. Este proceso requiere una fuente de carbono, que suele ser coque.
Dado que este es un proceso de electrólisis, necesitamos usar un cátodo y un ánodo. Por lo general, los electrodos están hechos de coque purificado. En el cátodo, los iones de aluminio toman electrones, formando aluminio metálico. En el ánodo, los iones de óxido se combinan con los átomos de carbono del coque para formar gas monóxido de carbono. Sin embargo, en realidad, se forma mucho más gas dióxido de carbono que gas monóxido de carbono. En este proceso, la criolita se usa para reducir el punto de fusión de la alúmina porque puede disolverla bien. La criolita también puede conducir electricidad; por lo tanto, podemos usarlo como medio electrolítico. Además, la criolita tiene una baja densidad en comparación con el aluminio metálico, lo cual es un requisito para el proceso de electrólisis.
¿Qué es el proceso Hoops?
El proceso Hoopes es un proceso industrial útil para la obtención de aluminio metálico de muy alta pureza. El proceso lleva el nombre del científico William Hoopes. El metal aluminio que podemos obtener del proceso Hall Héroult tiene una pureza de alrededor del 99%. Para la mayoría de las aplicaciones, esa cantidad de pureza se toma como aluminio puro. Pero para propósitos extremadamente sensibles, esta pureza no es suficiente. Por lo tanto, se puede llevar a cabo una mayor purificación del aluminio mediante el proceso Hoopes, que también es un proceso electrolítico.
El proceso Hoopes utiliza una celda electrolítica que contiene un tanque de hierro con carbón en la parte inferior. Para el ánodo de esta celda se puede utilizar una aleación fundida de cobre, aluminio bruto o silicio. Este ánodo forma la capa más baja de esta celda electrolítica. Hay una capa intermedia que contiene una mezcla fundida de fluoruros de sodio, aluminio y bario. La siguiente capa es la capa superior que contiene aluminio fundido. El cátodo de la celda son dos varillas de grafito sumergidas en aluminio fundido.
Durante el proceso de electrólisis, los iones de aluminio de la capa intermedia de la celda tienden a migrar hacia la capa superior donde estos iones se reducen, formando aluminio metálico al obtener tres electrones de los cátodos. Aquí, se forma una cantidad igual de iones de aluminio en la capa inferior al mismo tiempo (en el ánodo). Estos iones de aluminio luego migran a la capa intermedia. Podemos obtener aluminio puro extraído de la capa superior de vez en cuando. La pureza de este aluminio es del 99,99%.
¿Cuál es la diferencia entre el proceso Hall Héroult y el proceso Hoopes?
Tanto el proceso Hall Héroult como el proceso Hoopes son procesos electrolíticos que producen aluminio metálico con alta pureza. Sin embargo, la diferencia clave entre el proceso Hall Héroult y el proceso Hoopes es que el proceso Hall Héroult forma metal de aluminio con una pureza del 99,5 %, mientras que el proceso Hoopes produce metal de aluminio con una pureza de aproximadamente el 99,99 %.
La siguiente infografía enumera más diferencias entre el proceso de Hall Héroult y el proceso de Hoopes en forma tabular.
Resumen: proceso de Hall Héroult frente a proceso de Hoopes
Para la mayoría de las aplicaciones, la pureza del aluminio obtenida mediante el proceso Hall Héroult se considera aluminio puro. Pero para propósitos extremadamente sensibles, esta pureza no es suficiente. En tales casos, necesitamos una mayor purificación, que se realiza mediante el proceso de Hoopes. La diferencia clave entre el proceso Hall Héroult y el proceso Hoopes es que el proceso Hall Héroult forma aluminio metálico con una pureza del 99,5 %, mientras que el proceso Hoopes produce aluminio metálico con una pureza aproximada del 99,99 %.
