Az alumínium-oxid (Al2O3) olvadáspontjáig történő melegítése tiszta Al-t eredményez?

Kitalálta a Hall-Heroult folyamat egyik felét. Csak olvasztja az alumínium-oxidot sajátja nem fogja felszabadítani az oxigént. Az okot nehéz megmagyarázni anélkül, hogy belemennénk a kémiai termodinamikába – az egyik gondolkodásmód az, hogy a legalacsonyabb energiaállapot az, ahol az oxigén az alumínium-oxidhoz kötődik – ahol az alumínium-oxid elektronjait az oxigén “felvette”. Diatomi oxigénben az elektronok “megosztottak” (a kötések kovalensek), így az összes energia nagyobb. Ez egy nagyon rövid és nem túl részletes magyarázat, de a végeredmény az, hogy ha az oxigén és az alumínium lehetőséget kap, inkább kötést képez, mintsem.

Azonban – az energia mennyisége Ehhez rendkívül nagy szükség van. Ehelyett sokkal könnyebb egyszerűen oxigént kényszeríteni, hogy az elektronjait elektromos potenciál segítségével visszaküldje az alumíniumnak. Amikor ezt megteszi, elektrolizálja a vegyületet, és az anódnál diatomiás oxigént, a katódnál pedig az alumíniumot hozza létre.

A Hall-Heroult folyamat ezt veszi igénybe egy másik lépés, hogy ez még alacsonyabb hőmérsékleten (1000 C) működjön, az alumínium-oxid feloldásával olvadt kriolitban . Ennek eredményeként ez az egyik leghatékonyabb (talán a leghatékonyabb) ipari folyamat az alumínium előállításához, és felelős az alumínium széleskörű elérhetőségéért és alacsony költségeiért a modern időkben (és a létezéséért is) Alcoa ).

A napenergia felhasználásával kapcsolatos elképzelése nem rossz – bár meglepődhet az alumínium előállításához szükséges energiamennyiség felett – mind az olvadáshoz, mind az elektrolizáláshoz. napkollektoros fűtést használ (például kollektorral) az alumínium-oxid / kriolit keverék megolvasztására, majd a fotovoltaikus elemeket csak az elektrolízis lépéshez használja. Ez jóval olcsóbb lenne, mint önmagában a fotovoltaikus villamos energiát használni elektromos fűtés működtetéséhez. / p>

Iparilag a kriolitkeveréket olvadt állapotban tartják egy nagy elektromos áram áthaladásával. Az áramot általában erőművek állítják elő, mivel a szükséges mennyiség olyan nagy (15 kWh / kg az Alcoa szerint, és ez csak az elektrolízis lépéséhez szükséges!). Bár a szén- és gázenergia nem megújuló, az előnyök a viszonylag alacsony teljesítményegységenkénti költségek (ami a következő néhány évtizedben nem biztos, hogy igazak maradnak) és az igény szerinti energiatermelés (valószínűleg mindig nagy előnyt jelent a napenergiával szemben) .

Létezik atom-, víz- és geotermikus energia is – ezek mindegyike nagy mennyiségű igény szerinti energiát biztosít nagyon olcsón, az erőművek megépítése után.

Megjegyzések

• Az alumínium a harmadik legelterjedtebb elem, azonban a Hall – H é roult folyamat előtt nehéz volt kitermelni és megtisztítani. kb. az 1880-as ' sekben. Természetes bősége ellenére az alumíniumot nemesfémnek tekintették az 1880-as ' s. Napóleon ' legfontosabb vendégei alumínium evőeszközöket kaptak, míg a hétköznapi vendégek ezüstöt ettek.
• @ron – egy másik érdekes tény: a washingtoni emlékmű eredetileg cappe volt d alumíniummal, mert annyira értékes volt. Van egy legenda is, miszerint Tiberius római császárt kivégeztek egy emberről, aki azt állította, hogy felfedezte az alumínium (vagy azt feltételezik, hogy alumínium) finomításának módját, mert attól tartott, hogy ettől kevésbé lesz értékes a készlete.
• Most már megértem, amit elméemből hiányoltam, ezért a folyamat nagyon drága, de véleményem szerint sokkal drágább olyan vegyi anyagok alkalmazásával, mint a kriolit (AlF3,3NaF), a kriolit körülbelül 600-700 usd tonna FOB.kb. 700 két tonna alumínium-oxid ~ = 1400 usd elektrolízis nélkül, amely intenzív áramelvezetés (fogyasztható szénanódok) víz, mi a helyzet a környezetvédelmi adókkal és így tovább … Az LME alumínium spot ára 1936 usd / tonna, és most jöttem egy második kérdés, hogy valójában mi a nyereség? Úgy értem, hogy egy finomító 100 usd / tonna nyereséggel fog dolgozni?
• Nem tudom ' nem tudom, hogy mi a haszonkulcs, de azt képzelném, hogy vékonyak mivel ez nagyon energiaigényes folyamat, és mivel az alapvető technológiákon kívül esik a szabadalmi oltalom. Ez nagymértékben függ majd a nyersanyagáraktól és a világ keresletétől is – de általában azt hiszem, hogy nagy, hatékony működésre van szükség, sok képességgel az áringadozások elnyelésére – valószínűleg ezért maradt fenn az Alcoa a versenytársak felvásárlásával. A kriolitról – ne feledje, hogy a legtöbb újrahasznosítható.
• Mivel az alumínium a fémek reaktivitási sorozatában helyezkedik el, szénnel nem nyerhető ki, mert a reaktivitási sorozatban a szén felett van (reaktívabb, mint a szén) a sorozatban) a szén nem elég reaktív ahhoz, hogy az alumíniumot kiszorítsa vegyületeiből, például alumínium-oxidból. De mi van a kalcium-fém használatával? Reaktívabb, mint az alumínium. [EDIT: A legalacsonyabb olvadáspont, mint az alumínium, de mi a helyzet az oldott alumínium-oxid egyes savakban, majd a reaktív sorozatokkal?]