ホールヘロー法とフープスプロセスの違い

ホールヘルト法とフープス法の主な違いは、ホールヘルト法では99.5%の純度のアルミニウム金属が得られるのに対し、フープス法では約99.99%の純度のアルミニウム金属が得られることである...。

Hall-Héroult法とHoopes法の主な違いは、Hall-Héroult法では99.5%の純度のアルミニウム金属が得られるのに対し、Hoopes法では約99.99%の純度のアルミニウム金属が得られる点である。

Hall-HéroultプロセスとHoopesプロセスは、純アルミニウムの製造に重要なプロセスである。いずれのプロセスも電解プロセスである。それぞれのプロセスで生産されるアルミニウム金属の純度は異なります。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ホールヘルトプロセスとは 3. フープスプロセスとは 4. 横並び比較 - ホールヘルトプロセスとフープスプロセスを表形式で 5. まとめ

ホールヘロー法は何ですか？

金属アルミニウムの製錬は、Hall-Héroult法が主な工業的経路である。このプロセスは、溶融氷晶石にアルミナまたは酸化アルミニウム（バイエル法）を溶解し、特殊設計の電解槽で溶融塩浴を電気分解するものである。工業規模では、このプロセスは通常940〜980℃の温度で実施される。さらに重要なことは、このプロセスでは99.5％の純アルミニウム金属が得られるということだ。しかし、このアルミニウムは電解を必要としないため、このプロセスでは再生アルミニウムを使用していません。ホール・エロー・プロセスでは、電解反応時に二酸化炭素を排出し、気候変動の一因となります。

水素イオンが元素状アルミニウムを酸化しやすいため、電解アルミニウム水塩から元素状アルミニウムを製造することはできないので、このプロセスは重要である。酸化アルミニウムは通常非常に高い融点を持っているので、氷晶石に溶かして融点を下げる必要があります。これにより、電気分解の工程が容易になります。このプロセスでは、炭素源（通常はコークス）が必要である。

電解プロセスなので、カソードとアノードが必要です。通常、電極は純コークスが使用される。陰極では、アルミニウムイオンが電子を吸収してアルミニウム金属を形成します。陽極では、酸化物イオンがコークス中の炭素原子と結合し、一酸化炭素ガスが生成される。しかし、実際には一酸化炭素ガスよりも炭酸ガスの方がはるかに多く発生する。このとき、氷晶石は酸化アルミニウムをよく溶かすので、融点が下がります。また、氷晶石は電気を通すので、電解液として使うこともできます。さらに、氷晶石は電解プロセスの要件であるアルミニウム金属よりも密度が低い。

フープスプロセスは何ですか？

フープスプロセスは、高純度のアルミニウム金属を得るための工業プロセスである。このプロセスは、科学者ウィリアム・フープスにちなんで命名された。Hall-Héroult法から得られるアルミニウム金属の純度は約99％である。ほとんどの用途では、この純度を純アルミニウムと見なします。しかし、極めて繊細な用途では、この純度では十分とは言えません。そのため、アルミニウムのさらなる精製は、同じく電解法であるHoopes法で行うことができる。

フープス法では、セルの底にカーボンを含む鉄の浴槽がある電解槽を使用する。この電池の陽極には、銅、粗アルミ、シリコンなどの溶融合金を使用することができる。この陽極は、電池の最下層を形成している。真ん中には、ナトリウム、アルミニウム、バリウムのフッ化物混合物を溶かした層がある。次の層は最上層で、溶けたアルミニウムが含まれています。電池の正極は、溶けたアルミニウムに浸された2本のグラファイト棒である。

電気分解の際、中層のアルミニウムイオンは上層に移動しやすく、このイオンは陰極から3個の電子を得て還元され、アルミニウム金属となる。ここで、下層（陽極）に同じ数のアルミニウムイオンが同時に生成される。そして、このアルミニウムイオンは中間層に移動する。時折、上層から純アルミニウムを入手することができる。このアルミニウムの純度は約99.99％です。