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हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया

1886-04-23
  • Charles Martin Hall
  • Paul Héroult
रासायनिक अभियांत्रिकी में हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया का उपयोग करने वाली औद्योगिक एल्यूमीनियम गलाने की सुविधा।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया एल्युमीनियम गलाने की प्रमुख औद्योगिक विधि है। इसमें एल्युमीना (एल्युमीनियम ऑक्साइड, Al₂O₃) को पिघले हुए क्रायोलाइट (Na₃AlF₆) में घोलकर पिघले हुए लवण के घोल का विद्युतीकरण किया जाता है। एल्युमीनियम धातु कैथोड पर जमा हो जाती है, जबकि एल्युमीना से निकलने वाली ऑक्सीजन कार्बन एनोड के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है। इस प्रक्रिया ने एल्युमीनियम को व्यापक रूप से उपलब्ध और किफायती बना दिया।

Before the Hall-Héroult process, aluminum was considered a precious metal, more valuable than gold, due to the extreme difficulty of extracting it from its ore. The process operates at high temperatures, around 940–980 °C, inside large electrolytic cells called pots. Alumina has a very high melting point (over 2000 °C), making direct इलेक्ट्रोलीज़ impractical. The key innovation was using molten cryolite as a solvent, which dissolves alumina and has a much lower melting point, significantly reducing the energy required.

इस सेल में कार्बन से ढकी एक स्टील की परत होती है, जो कैथोड का काम करती है। इलेक्ट्रोलाइट में निलंबित कार्बन ब्लॉक एनोड का काम करते हैं। विद्युत अपघटन के दौरान, घुले हुए एल्यूमिना से एल्यूमीनियम आयन कैथोड पर अपचयित होकर पिघले हुए एल्यूमीनियम का निर्माण करते हैं, जो बर्तन के तल में बैठ जाता है और समय-समय पर निकाला जाता है: [latex]Al^{3+} + 3e^- rightarrow Al(l)[/latex]। एनोड पर, ऑक्साइड आयन ऑक्सीकृत होकर ऑक्सीजन गैस बनाते हैं। यह ऑक्सीजन तुरंत गर्म कार्बन एनोड के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाती है: [latex]2O^{2-} + C(s) rightarrow CO_2(g) + 4e^-[/latex]। क्योंकि कार्बन एनोड इस प्रक्रिया में नष्ट हो जाते हैं, इसलिए उन्हें नियमित रूप से बदलना आवश्यक है। कुल अभिक्रिया [latex]2Al_2O_3 + 3C rightarrow 4Al + 3CO_2[/latex] है।

The process is extremely energy-intensive, consuming a significant portion of the world’s electricity. This is why aluminum smelters are often located near sources of inexpensive पनबिजली power. The high energy consumption also makes recycling aluminum highly advantageous, as it requires only about 5% of the energy needed to produce primary aluminum from ore.

UNESCO Nomenclature: 3305
रासायनिक इंजीनियरिंग

Type

औद्योगिक प्रक्रिया

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड और फ्रेडरिक वोहलर द्वारा रासायनिक अपचयन विधि का उपयोग करके एल्युमीनियम का पृथक्करण
  • बॉक्साइट को एल्यूमिना में परिष्कृत करने की बायर प्रक्रिया
  • इलेक्ट्रोलाइसिस पर माइकल फैराडे का कार्य
  • माइकल फैराडे द्वारा डायनेमो का आविष्कार, जिससे बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन संभव हुआ।

आवेदन

  • दुनिया के लगभग सभी एल्युमीनियम का उत्पादन
  • विमान ढाँचों के लिए एयरोस्पेस उद्योग
  • इंजन ब्लॉक और बॉडी पैनल के लिए ऑटोमोटिव उद्योग
  • खिड़की के फ्रेम और संरचनात्मक तत्वों के लिए निर्माण
  • पेय पदार्थों के डिब्बे और पन्नी के लिए पैकेजिंग

पेटेंट:

  • US400664

संभावित नवाचार विचार

  • कार्बन के स्थान पर अक्रिय एनोड का विकास करना, जिससे CO2 के स्थान पर ऑक्सीजन का उत्पादन हो।
  • molten oxide electrolysis for producing other metals like टाइटेनियम
  • क्रायोलाइट के स्थान पर कम तापमान वाले आयनिक तरल विलायकों का उपयोग करने से ऊर्जा की खपत कम होगी।
  • ऊर्जा दक्षता और एनोड की खपत को वास्तविक समय में अनुकूलित करने के लिए एआई-नियंत्रित पॉटलाइन
  • धातु गलाने की प्रक्रिया से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा को पकड़ने और उसका उपयोग करने के लिए प्रणालियाँ
  • एल्यूमिना उत्पादन के लिए बायर प्रक्रिया को दरकिनार करते हुए बॉक्साइट अयस्क का प्रत्यक्ष विद्युत अपघटन।
  • स्थानीय उत्पादन के लिए मॉड्यूलर, छोटे पैमाने के एल्यूमीनियम गलाने वाले संयंत्र
  • इस प्रक्रिया का उपयोग करके सीधे बर्तन में एल्यूमीनियम-स्कैंडियम मिश्र धातुओं का उत्पादन किया जाता है।
संबंधित विषय: हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया, एल्युमीनियम, एल्युमिना, क्रायोलाइट, गलाने की प्रक्रिया, विद्युत अपघटन, विद्युतधातु विज्ञान, बॉक्साइट।

ऐतिहासिक संदर्भ

हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया

1870
1876
1882-01-01
1886-04-23
1890
1897
1900
1867
1875-01-01
1881
1884
1890
1890
1899-01-01
1900

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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