ホール・エルー法
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ホール・エルー法(Hall-Héroult process)は、現在唯一実用化されているアルミニウムの精錬方法。1886年にアメリカのチャールズ・マーティン・ホールとフランスのポール・エルーによりそれぞれ独自に開発された。
ホール・エルー法では、まず融剤として氷晶石とフッ化ナトリウムを電解炉により1000℃ほどで融解する。そして、ボーキサイトから精錬した酸化アルミニウムを5％程度入れて溶解させ、炭素電極で電気分解を行う。分解されたアルミニウムは融けて陰極に溜まり、酸素は陽極と反応して二酸化炭素となるが、800℃以上では炭素電極とさらに反応して一酸化炭素となる。
全体としての化学反応は以下のとおり。
- Al2O3 + 3C → 2Al + 3 CO
ホール・エルー法の問題点は、融解及び電気分解で大量の電気を消費すること(アルミナ1tにつき15000kWh)である。そのため、アルミニウムは｢電気の缶詰｣と呼ばれることがある。これに対し、アルミ缶をリサイクルすると、必要なエネルギーはホール・エルー法のわずか3%で済むと言われているが、実際には融解時に空気中の窒素と反応して窒化アルミニウムAlNとして一部が失われる。
この窒化物は融解時にるつぼの表面に浮かぶので捨てられるが、空気中の水分と徐々に反応してアンモニアを生じる。
- 2Al + N2 → 2AlN
- AlN + 3H2O → Al(OH)3 + NH3
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