بيت » عملية هول-هيرولت

عملية هول-هيرولت

1886-04-23
  • Charles Martin Hall
  • Paul Héroult
منشأة صهر الألومنيوم الصناعية التي تستخدم عملية هال-هيرولت في الهندسة الكيميائية.

عملية هول-هيرولت هي الطريقة الصناعية الرئيسية لصهر الألومنيوم. تتضمن إذابة الألومينا (أكسيد الألومنيوم، Al₂O₃) في الكريوليت المنصهر (Na₃AlF₆) والتحليل الكهربائي لحمام الملح المنصهر. يُرسب معدن الألومنيوم عند الكاثود، بينما يتفاعل الأكسجين الناتج عن الألومينا مع أنود الكربون، مُنتجًا ثاني أكسيد الكربون. جعلت هذه العملية الألومنيوم متاحًا على نطاق واسع وبسعر مناسب.

قبل عملية هول-هيرولت، كان الألومنيوم يُعتبر معدنًا ثمينًا، بل أثمن من الذهب، نظرًا للصعوبة البالغة في استخراجه من خامه. تُجرى العملية في درجات حرارة عالية، تتراوح بين 940 و980 درجة مئوية، داخل خلايا كهربائية كبيرة تُسمى "الأحواض". تتميز الألومينا بدرجة انصهار عالية جدًا (أكثر من 2000 درجة مئوية)، مما يجعل التحليل الكهربائي المباشر غير عملي. تمثل الابتكار الرئيسي في استخدام الكريوليت المنصهر كمذيب، مما يُذيب الألومينا بدرجة انصهار منخفضة جدًا، مما يُقلل بشكل كبير من الطاقة اللازمة.

تتكون الخلية من غلاف فولاذي مبطن بالكربون، والذي يعمل بمثابة القطب السالب. وتعمل كتل الكربون المعلقة في حمام الإلكتروليت بمثابة القطب الموجب. أثناء التحليل الكهربائي، يتم اختزال أيونات الألومنيوم من الألومينا المذابة عند المهبط، مكونةً ألومنيومًا منصهرًا يغرق في قاع الوعاء ويتم سحبها دوريًا: [latex]Al^{3+} + 3e^- \right Al(l)[/latex]. عند المصعد، تتأكسد أيونات الأكسيد لتكوين غاز الأكسجين. يتفاعل هذا الأكسجين على الفور مع أنود الكربون الساخن، مكوِّنًا ثاني أكسيد الكربون: [latex]2O^{2-} + C(s) C(s) \rrightright CO_2(g) + 4e^-[/latex]. نظرًا لاستهلاك أنودات الكربون في هذه العملية، يجب استبدالها بانتظام. يكون التفاعل الكلي هو [latex]2Al_2O_3 + 3C \rightaro 4Al + 3CO_2[/latex].

وهذه العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، حيث تستهلك جزءًا كبيرًا من الطاقة الكهربائية في العالم. ولهذا السبب غالباً ما تقع مصاهر الألومنيوم بالقرب من مصادر الطاقة الكهرومائية الرخيصة. كما أن الاستهلاك المرتفع للطاقة يجعل إعادة تدوير الألومنيوم مفيدًا للغاية، حيث لا يتطلب سوى حوالي 51 تيرابايت وتسع مرات من الطاقة اللازمة لإنتاج الألومنيوم الأولي من الخام.

UNESCO Nomenclature: 3305
- الهندسة الكيميائية

النوع

العمليات الصناعية

الاضطراب

ثوري

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • عزل الألومنيوم بواسطة هانز كريستيان أورستيد وفريدريش وولر باستخدام الاختزال الكيميائي
  • عملية باير لتكرير البوكسيت إلى الألومينا
  • عمل مايكل فاراداي على التحليل الكهربائي
  • اختراع الدينامو بواسطة مايكل فاراداي، مما أتاح توليد الكهرباء على نطاق واسع

التطبيقات

  • إنتاج كل الألومنيوم في العالم تقريبًا
  • صناعة الطيران لهياكل الطائرات
  • صناعة السيارات لكتل ​​المحرك وألواح الهيكل
  • بناء إطارات النوافذ والعناصر الهيكلية
  • تغليف علب المشروبات والرقائق المعدنية

براءات الاختراع:

  • US400664

أفكار ابتكارات محتملة

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
مرتبط ب: عملية هال-هيرولت، الألومنيوم، الألومينا، الألومينا، الكريوليت، الصهر، التحليل الكهربائي، علم المعادن الكهربائي، البوكسيت.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

السياق التاريخي

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم تقديم تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

انتقل إلى الأعلى

قد يعجبك أيضاً