• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Proces Halla-Heroulta



    Podstrony: 1 [2] [3]
    Przeczytaj także...
    Elektroliza — w chemii i fizyce - ogólna nazwa na wszelkie zmiany struktury chemicznej substancji, zachodzące pod wpływem przyłożonego do niej zewnętrznego napięcia elektrycznego. W węższym zakresie pojęcie to obejmuje tylko procesy rozkładu. Elektrolizie towarzyszyć może (choć nie musi) szereg dodatkowych zjawisk, takich jak dysocjacja elektrolityczna, transport jonów do elektrod, wtórne przemiany jonów na elektrodach i inne. W sensie technologicznym przez elektrolizę rozumie się wszystkie te procesy łącznie.Smoła, smoła surowa – produkty odgazowania węgla, łupków bitumicznych lub drewna, rzadko torfu. Składa się głównie z mieszaniny wielu rodzajów węglowodorów oraz innych związków organicznych, zawierających tlen, azot i siarkę, ponadto niektóre rodzaje smoły mogą zawierać pewną ilość grafitu i fulerenów.

    Proces Halla-Héroulta - podstawowy proces używany do elektrolitycznego otrzymywania aluminium. Opracowany w 1886 roku niezależnie przez C. M. Halla (1863–1914) i P. L. Héroulta (1863–1914).

    W procesie tym tlenek glinu (Al2O3), uprzednio otrzymany z boksytu w procesie Bayera, jest rozkładany elektrolitycznie na metaliczny glin oraz gazowy tlen. Proces ten zachodzący w sposób ciągły (w wypadku konieczności przerwania procesu, ciekły metal ulega zakrzepnięciu w wannie elektrolitycznej, co powoduje konieczność kosztownej odbudowy aparatury), rozpoczyna się od etapu rozpuszczenia tlenku glinu w kriolicie wypełniającym wannę elektrolityczną. Uzyskiwany elektrolit wykazuje wysoką rezystancję powodującą wydzielenie dużych ilości ciepła podczas przepływu prądu, dzięki czemu elektrolit może być utrzymywany w stanie ciekłym bez dodatkowego ogrzewania.

    Węglan sodu (nazwy zwyczajowe: soda, soda kalcynowana Na2CO3) − nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu węglowego i sodu.Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, Policykliczne węglowodory aromatyczne (w skrócie WWA od Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne lub PAH z angielskiego Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) – policykliczne węglowodory zawierające skondensowane pierścienie aromatyczne bez podstawników. Wiele z nich podejrzewanych jest lub ma udowodnione własności kancerogenne.

    Temperatura utrzymywana jest na poziomie 920-980 °C. Aluminium powstające w procesie elektrolizy jest oddzielane od elektrolitu oraz sukcesywnie usuwane z komory elektrolizera. Elektrolizery połączone są na ogół w baterie połączone szeregowo (prąd płynie w kierunku od węglowej anody poprzez roztwór tlenku glinu w kriolicie do węglowej katody).

    Dwutlenek siarki (nazwa Stocka: tlenek siarki(IV)), SO2 (ditlenek siarki, bezwodnik siarkawy) – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków niemetali. Bezbarwny gaz o ostrym, gryzącym i duszącym zapachu, silnie drażniący drogi oddechowe. Dwutlenek siarki jest trujący dla zwierząt i szkodliwy dla roślin. Ma własności bakteriobójcze i pleśniobójcze. Jest produktem ubocznym spalania paliw kopalnych, przez co przyczynia się do zanieczyszczenia atmosfery (smog). Stosowany jako konserwant (E220), szczególnie powszechnie do win, także markowych. Dwutlenek siarki wykorzystuje się również do produkcji siarczynów, do bielenia (w przemyśle tekstylnym i papierniczym), dezynfekcji (znany już w starożytności) i jako czynnik chłodniczy. Jest produktem pośrednim podczas produkcji kwasu siarkowego. Rozpuszcza się m.in. w wodzie i acetonie.Elektroda – końcowy element niektórych układów lub urządzeń elektrycznych, przewodnik elektryczny wysyłający ładunek elektryczny lub przyjmujący go z otoczenia, albo kształtujący pole elektrostatyczne w swoim otoczeniu.

    W trakcie elektrolizy, aluminium, którego gęstość jest minimalnie większa od elektrolitu, osiada na dnie wanny elektrolitycznej. Wydzielający się tlen reaguje z grafitową okładziną anody tworząc dwutlenek węgla (CO2). W wyniku tego procesu następuje ubytek masy anody, która musi być w regularnych odstępach czasu wymieniana. Energiczny proces wydzielania się dwutlenku węgla na anodzie pozwala na lepsze mieszanie się tlenku glinu (Al2O3) w elektrolicie, jednocześnie jednak dwutlenek węgla jest nośnikiem dla szkodliwych lotnych substancji ubocznych (np. fluorowodoru (HF), dwutlenku siarki (SO2), fluoropochodnych węglowodorów (PFC, np. CF4 i C2F6), smoły i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) itd.), a czasami stałych (np. pył).

    Połączenie szeregowe (obwód szeregowy) jest to taki rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym koniec jednego elementu łączy się z początkiem następnego. Połączenie takie tworzy szereg (łańcuch) elementów, w którym prąd elektryczny musi przepływać kolejno przez wszystkie elementy (natężenie prądu ma więc taką samą wartość dla wszystkich elementów w połączeniu szeregowym).Grafit – pospolity i szeroko rozpowszechniony minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Stosowany jako naturalny suchy smar. Jest – obok diamentu i fulerytu – odmianą alotropową węgla. Nazwa pochodzi od gr. graphein = pisać, nawiązuje do tradycyjnego zastosowania tego minerału.

    W trakcie postępu procesu elektrolizy stężenie tlenku glinu w elektrolicie spada i jest on uzupełniany przez podajnik tak, aby zachować stężenie na poziomie 2-5%. Jeśli stężenie tlenku glinu spadnie do około 1,5 – 2%, mogą zacząć występować niekorzystne zjawiska na anodzie. Elektrolit nie zwilża powierzchni anody, która otoczona jest poprzez film utworzony z gazu. Warstwa gazu zwiększa rezystancję, a to powoduje z kolei (zgodnie z prawem Ohma) zwiększenie napięcia panującego na elektrodach o około 10-15 razy powyżej normalnego poziomu 4-5 V.

    Dwutlenek węgla (nazwa systematyczna: ditlenek węgla; nazwa Stocka: tlenek węgla(IV)), CO2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym węgiel występuje na IV stopniu utlenienia.Piroliza (inaczej destylacja rozkładowa) - proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami utleniającymi. Jest procesem wysokotemperaturowym, bezkatalitycznym (katalizator obniża jedynie temperaturę o kilkadziesiąt stopni, więc jest to nieopłacalne).

    Elektrolit[ | edytuj kod]

    Roztopiony elektrolit składa się głównie z kriolitu (fluoroglinianu sodu, Na3AlF6) z dodatkiem fluorku glinu (AlF3), 6–10% wagowych fluorytu (CaF2) oraz 2–5% tlenku glinu (Al2O3). Właściwa kontrola składu elektrolitu ma istotne znaczenie dla procesu elektrolizy. W celu obniżenia temperatury topnienia (czysty kriolit topi się w 1009 °C) stosuje się topniki (fluorek wapnia lub glinu), które powodują obniżenie temperatury do poziomu 920-980 °C. Zmiana temperatury zwiększa sprawność procesu elektrolizy.

    Katoda (gr. kata – „w dół”, hodós – „ścieżka”) – elektroda, przez którą z urządzenia wypływa prąd elektryczny (co może polegać na wypływie ładunku dodatniego lub dopływie ładunku ujemnego). W odbiornikach prądu elektrycznego (np. lampach elektronowych) katoda jest elektrodą ujemną, natomiast w źródłach prądu (np. ogniwach galwanicznych) – dodatnią. Katoda występuje zawsze w parze z elektrodą, przez którą do urządzenia wpływa prąd – anodą.Dyfuzja - proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy lub ciele stałym), będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka. Ze względu na skalę zjawiska, rozpatruje się dwa podstawowe rodzaje dyfuzji:

    Kriolit jest wytwarzany z NaAlO2, kwasu fluorowodorowego HF oraz węglanu sodu (Na2CO3) w reakcji: NaAlO2 + 6HF + Na2CO3 → Na3AlF6 + 3H2O + CO2

    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Fluorowodór (HF) – nieorganiczny związek chemiczny zbudowany z fluoru i wodoru. Jest to bezbarwna ciecz lub gaz o ostrym zapachu. Jego temperatura wrzenia jest niewiele niższa od temperatury pokojowej, co wyróżnia go spośród innych fluorowcowodorów (np. temp. wrz. HCl wynosi –85 °C). Spowodowane jest to występowaniem pomiędzy cząsteczkami tego związku silnych wiązań wodorowych.
    Proces Bayera - proces technologiczny wynaleziony w 1887 r. przez austriackiego chemika Carla Josefa Bayera. Proces ten w połączeniu z procesem Halla-Héroulta jest wykorzystywany do wytwarzania metalicznego glinu.
    Anoda (gr. ana – "w górę", hodós – "ścieżka") – elektroda, przez którą prąd elektryczny wpływa do urządzenia (co może polegać na dopływie ładunku dodatniego lub wypływie ładunku ujemnego). W odbiornikach prądu elektrycznego (np. lampach elektronowych) anoda jest elektrodą dodatnią, natomiast w źródłach prądu (np. ogniwach galwanicznych) – ujemną. Anoda występuje zawsze w parze z elektrodą, przez którą prąd wypływa z urządzenia, czyli katodą.
    Rezystancja (opór elektryczny, opór czynny, oporność, oporność czynna) – wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.
    Czterofluorek węgla (tetrafluorometan), CF4 – organiczny związek chemiczny, połączenie węgla i fluoru, perfluorowana pochodna metanu (wszystkie atomy wodoru w metanie zastąpione atomami fluoru). W normalnych warunkach występuje jako bezbarwny gaz, wykazujący nieznaczną toksyczność i korozyjność.
    Aluminium – glin o czystości technicznej, zawierający różne ilości zanieczyszczeń, zależnie od metody otrzymywania. W wyniku rafinacji elektrolitycznej otrzymuje się aluminium zawierające 99,95–99,955% Al. Aluminium hutnicze, otrzymywane przez elektrolizę tlenku glinu w stopionym kriolicie, zawiera 99,0–99,8% Al.
    Tritlenek diglinu (nazwa Stocka: tlenek glinu(III), pot. tlenek glinu), Al2O3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym glin występuje na III stopniu utlenienia. Występuje w wielu odmianach polimorficznych, z których najważniejsze to:

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.839 sek.