Equipo N°8 - Proceso Hall-heroult

Procesos metalúrgicos II. PROCESO DE Hall-Héroult Equipo # 8 Integrantes: Natalia Gonzalez Silva. Adriana Bustos Arechiga. Esmeralda Jazmín Salcedo López.

INTRODUCCION. • En el año 1886, de una manera simultanea y casual por dos jóvenes científicos de 22 años que se encuentran en puntos geográficamente alejados: Paul Louis Toussaint Hérault que trabajaba en Gentilly (Francia) y Charles Martín Hall, que desarrollaba sus investigaciones en Oberlin, Ohio (Estados Unidos). El descubrimiento de ambos, que se basaba en la electrólisis de la alúmina previamente disuelta en un baño de criolita fundida, dio origen al procedimiento denominado Hall-Herault que se ha mantenido hasta la fecha con sucesivas variaciones tecnológicas que no afectaron a los principios del proceso. Hoy en día, cientos de fábricas esparcidas por el mundo producen, basándose en este proceso, millones de toneladas de aluminio con pureza superior al 99%, haciendo que este metal sea el de mayor producción mundial entre los "no férreos".

Proceso Hall-Héroult • En este proceso la alúmina (Al2O3) es disuelta dentro de una cuba electrolítica revestida interiormente de carbón en un baño electrolítico con criolita (Na3AlF6) fundida. La cuba actúa como cátodo, mientras que como anódos se suelen utilizar unos electrodos de carbón de Soldberg.

• La reacción química total es la siguiente: 2 Al2O3 + 3 C → 4 Al + 3 CO2 • La alúmina se descompone en aluminio y oxígeno molecular. Como el aluminio líquido es más denso que la criolita se deposita en el fondo de la cuba, de forma que queda protegido de la oxidación a altas temperaturas. El oxígeno se deposita sobre los electrodos de carbón, quemándose y produciendo el CO2.

• Una corriente eléctrica se pasa por el electrolito a un bajo voltaje pero con una corriente muy alta generalmente 150,000 amps. La corriente eléctrica fluye entre el ánodo (positivo) de carbono hecho del coque de petróleo y brea, y un cátodo (negativo) formado por un recubrimiento de carbón grueso o grafito del crisol. • El electrolito utilizado es criolita (3NaF AlF3) en CaF2 y Al2O3. El punto de fusión de la criolita pura es de 1009 °C, el electrolito contiene espatoflúor (CaF2) y algo de AlF3 en exceso y, junto con la alúmina disuelta, reduce la temperatura de fusión lo suficiente para permitir que las celdas se operen en el intervalo de 940 a 980 °C. El exceso de AlF3 mejora también la eficiencia de la celda. El electrolito se absorbe rápidamente en el recubrimiento y en el aislante, con marcada absorción preferente de una porción con alto contenido de sodio, que tiende al reducir la relación NaF/AlF3 por debajo de lo deseado.

• Esto se compensa añadiendo un material alcalino como carbonato de sodio: 3Na2CO3 + 4AlF3 → 2(3Na x AlF3) + Al2O3 + 3CO2 • Después de las primeras semanas de operación de las celdas, el electrolito tiende a agotarse en AlF3, por la reacción con la sosa cáustica residual en la alúmina y por la hidrólisis a partir del aire o de materiales añadidos: 3Na2O + 4AlF4 → 2(3NaF x AlF3) + Al2O3

3H2O + 2AlF3 → Al2O3 + 6HF

Los parámetros del proceso son los siguientes: • Tensión: 5-6 V. • Densidad de corriente: 1,53 A/cm2, lo que supone una corriente de 150 000 amperios. • Los electrodos han de estar siempre a la misma altura, por lo que hay que regularlos ya que se van descomponiendo durante la reacción. • Hay que controlar que la proporción de alúmina sea co nstante durante el proceso, por lo que habrá que ir vertiendo más según avance el proceso.

Bibliografía. • https://core.ac.uk/download/pdf/61904944.pdf

• https://miseptiembrerojo.wordpress.com/2018/ 04/07/proceso-hall-heroult-para-la-obtenciondel-aluminio-metalico/