JP2009144176A - Method of producing metal calcium and molten salt electrolytic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、塩化カルシウムの溶融塩電解に係り、特に、塩化カルシウムの溶融塩電解により得られる、溶融塩を含んだ固体析出物状態のカルシウムから、純度の高い金属カルシウムのみを効率よく回収する技術に関する。 The present invention relates to molten salt electrolysis of calcium chloride, and in particular, technology for efficiently recovering only high-purity metallic calcium from solid precipitate calcium containing molten salt obtained by molten salt electrolysis of calcium chloride. About.
スポンジチタンは従来クロール法により製造されており、種々の改良の積み重ねにより製造コストの削減が図られてきているが、クロール法はバッチプロセスであるため、効率化によって現状よりコストを大幅に削減することが難しい状況にあると考えられる。 Sponge titanium has been manufactured by the conventional crawl method, and the production cost has been reduced by accumulating various improvements. However, because the crawl method is a batch process, the cost is greatly reduced by the efficiency improvement. It seems that the situation is difficult.
これに対してケンブリッジ大学から、溶融塩中にて酸化チタンをカルシウムで還元して直接金属チタンを製造するという試みが報告されている(例えば、特許文献1参照)。また、小野らも同様のプロセスを開示している(例えば、特許文献2参照)。更に岡部らは、EMR法という新しい概念による溶融塩中での酸化チタンのカルシウム還元について報告している(例えば、特許文献3参照)。 In contrast, the University of Cambridge has reported an attempt to produce titanium metal directly by reducing titanium oxide with calcium in a molten salt (see, for example, Patent Document 1). Ono et al. Also discloses a similar process (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, Okabe et al. Have reported calcium reduction of titanium oxide in molten salt based on a new concept called EMR method (see, for example, Patent Document 3).
また、最近では、酸化チタンに代えて四塩化チタンを原料に用いこれを金属カルシウムで還元して直接的に金属チタンを製造する方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。 Recently, a method of directly producing titanium metal by using titanium tetrachloride as a raw material instead of titanium oxide and reducing it with metallic calcium has been disclosed (for example, see Patent Document 4).
前記の文献で開示されている還元反応においては、最終的には塩化カルシウムが副生されるため、溶融塩電解により金属カルシウムと塩素ガスに分解して、金属カルシウムは、還元工程にリサイクル使用される。 In the reduction reaction disclosed in the above-mentioned document, calcium chloride is finally produced as a by-product, so it is decomposed into metal calcium and chlorine gas by molten salt electrolysis, and the metal calcium is recycled for the reduction process. The
しかしながら、前記の電解反応で生成した金属カルシウムは、電解浴である塩化カルシウムに対して溶解度を有しているため、陰極に一旦は析出した金属カルシウムは、電解浴に再溶解してしまうという問題があり、金属カルシウムのみを歩留まりよく回収する方法が望まれている。 However, since the metallic calcium produced by the above electrolytic reaction has solubility in calcium chloride, which is an electrolytic bath, the metallic calcium once deposited on the cathode is redissolved in the electrolytic bath. Therefore, a method for recovering only metallic calcium with a high yield is desired.
この点については金属カルシウムよりも低い融点を持つ複合溶融塩を用い、固体状態で金属カルシウムを陰極に析出させる方法が開示されている(例えば、特許文献5参照)。また、前記溶融塩電解にて陰極にて生成された金属カルシウムを固体状態で陰極に析出させた後、機械的に掻き取る方法や固体の金属カルシウムが析出した陰極全体を加熱して前記金属カルシウムを回収する方法が開示されている(例えば、特許文献6参照)。 In this regard, a method is disclosed in which a composite molten salt having a melting point lower than that of metallic calcium is used, and metallic calcium is deposited on the cathode in a solid state (see, for example, Patent Document 5). Further, after depositing metallic calcium produced at the cathode in the molten salt electrolysis on the cathode in a solid state, mechanically scraping or heating the entire cathode on which solid metallic calcium is deposited, the metallic calcium Is disclosed (for example, see Patent Document 6).
図4は、従来の方法による金属カルシウムの溶解分離方法を表している。図4(a)に示すように、陽極と陰極に電圧を印加して塩化カルシウムの溶融塩電解により所定量の金属カルシウムを陰極に析出させた後、次いで、図4(b)に示すように、図示しない加熱手段で電解浴を金属カルシウムの融点以上に加熱して電解浴面に溶融金属カルシウムを浮遊せしめつつ、系外に前記溶融金属カルシウムを抜き出していた。 FIG. 4 shows a method for dissolving and separating metallic calcium by a conventional method. As shown in FIG. 4 (a), a voltage is applied to the anode and the cathode, and a predetermined amount of metallic calcium is deposited on the cathode by molten salt electrolysis of calcium chloride. Then, as shown in FIG. 4 (b). The molten metal calcium was extracted out of the system while the electrolytic bath was heated above the melting point of metallic calcium by a heating means (not shown) to float the molten metallic calcium on the surface of the electrolytic bath.
しかしながら、前記の方法では、金属カルシウムが電解浴に再溶解する問題は解決されず、また、陰極に析出させた固体の金属カルシウムを溶解させるための熱エネルギーが必要となり改善が求められている。 However, the above-described method does not solve the problem that metallic calcium is re-dissolved in the electrolytic bath, and requires heat energy for dissolving solid metallic calcium deposited on the cathode, and improvement is required.
このように、塩化カルシウムの溶融塩電解により析出させた電解浴を含まない金属カルシウムを溶融状態で効率よく製造する技術が望まれている。 Thus, there is a demand for a technique for efficiently producing metallic calcium not containing an electrolytic bath deposited by molten salt electrolysis of calcium chloride in a molten state.
本願発明は、金属チタンの酸化物あるいは塩化物を還元して金属チタンを製造するために用いる金属カルシウムを効率よく製造する方法および装置に係るものであって、特に、溶融塩電解により製造された金属カルシウムを効率よく製造できる方法および装置の提供を目的としている。 The present invention relates to a method and apparatus for efficiently producing metallic calcium used for producing metallic titanium by reducing metallic titanium oxide or chloride, and in particular, produced by molten salt electrolysis. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of efficiently producing metallic calcium.
かかる実情に鑑みて鋭意検討を重ねてきたところ、陰極自身を冷却しながら塩化カルシウムを溶融塩電解して生成した固体の金属カルシウムを陰極に析出させた後、次いで前記陰極自身を電解浴中で加熱して前記固体の金属を陰極から溶融分離させることにより、純度の高い金属カルシウムを効率よく製造できることを見出し、本願発明を完成するに至った。 As a result of extensive studies in view of such circumstances, solid metal calcium produced by molten salt electrolysis of calcium chloride was deposited on the cathode while cooling the cathode itself, and then the cathode itself was placed in an electrolytic bath. It has been found that high-purity metallic calcium can be efficiently produced by heating and melting and separating the solid metal from the cathode, and the present invention has been completed.
即ち、本願発明は、電解槽に溶融塩で構成した電解浴を満たし、前記電解浴中に陽極および陰極を浸漬配置して溶融塩電解を行う金属カルシウムの製造方法であって、溶融塩電解に際しては陰極を金属カルシウムの融点以下に冷却して金属カルシウムを固体状態で陰極上に析出させ、次いで溶融塩電解終了後は陰極を加熱して析出した固体金属カルシウムを溶融させて回収することを特徴としている。 That is, the present invention is a method for producing metallic calcium in which an electrolytic bath composed of a molten salt is filled in an electrolytic cell, and an anode and a cathode are immersed in the electrolytic bath to perform molten salt electrolysis. Is characterized in that the cathode is cooled to below the melting point of metallic calcium to deposit metallic calcium on the cathode in a solid state, and after completion of the molten salt electrolysis, the deposited solid metallic calcium is melted and recovered by heating the cathode. It is said.
本願発明においては、陰極自身を加熱して陰極に析出させた金属カルシウムを加熱させるのみならず、前記陰極と接している電解浴も同時に加熱することを好ましい態様とするものである。 In the present invention, it is preferable that not only the metal calcium deposited on the cathode is heated by heating the cathode itself, but also that the electrolytic bath in contact with the cathode is simultaneously heated.
また、本願発明においては、陰極に析出させた金属カルシウムを溶融分離させると同時に、溶融金属カルシウムを系外に抜き出すことを好ましい態様とするものである。 Moreover, in this invention, it is set as a preferable aspect that the molten metal calcium is extracted out of the system at the same time as the metallic calcium deposited on the cathode is melted and separated.
本願発明の溶融塩電解装置は、上記の金属カルシウムの製造方法に用いる溶融塩電解装置であって、電解槽、陰極、陽極、および陰極と陽極の間に浸漬配置した隔壁とから構成され、陰極内部には加熱または冷却可能な熱媒または冷媒の流通可能な流路が形成されていることを特徴としている。 A molten salt electrolysis apparatus according to the present invention is a molten salt electrolysis apparatus used in the above-described method for producing calcium metal, and includes an electrolytic cell, a cathode, an anode, and a partition wall arranged so as to be immersed between the cathode and the anode. A flow path through which a heat medium or a refrigerant that can be heated or cooled can flow is formed.
本願発明では、陽極と陰極の間に隔壁を浸漬配置したのみならず、陰極の周りに陰極隔壁を配置したことを好ましい態様とするものである。 In the present invention, it is preferable that not only the partition wall is disposed so as to be immersed between the anode and the cathode, but also that the cathode partition wall is disposed around the cathode.
本願発明に従えば、溶融塩電解により製造された溶融塩を含む固体析出物から純度の高い金属カルシウムを効率よく製造することができるという効果を奏するものである。その結果、酸化チタンや四塩化チタンの還元剤として好適な金属カルシウムを製造することができるという効果を奏するものである。 According to this invention, there exists an effect that metal calcium with high purity can be efficiently manufactured from the solid deposit containing the molten salt manufactured by molten salt electrolysis. As a result, it is possible to produce metallic calcium suitable as a reducing agent for titanium oxide and titanium tetrachloride.
本願発明を実施する上での好ましい装置構成例と、これを用いて塩化カルシウムを溶融塩電解し最終的に溶融金属カルシウムを製造する方法について、図面を参照しながら以下に説明する。 A preferred apparatus configuration example for carrying out the present invention and a method for producing molten metal calcium by using molten salt electrolysis of calcium chloride will be described below with reference to the drawings.
図1は、本願発明の溶融塩電解装置Eを示す模式断面図であり、図1(a)は溶融塩電解工程、図1(b)は分離回収工程を示す。電解槽1には、塩化カルシウムからなる電解浴2が満たされており、図示しない加熱手段によって溶融状態で保持されている。電解浴2には、陽極3および陰極4が浸漬配置されており、陽極3および陰極4の間には、隔壁5が設けられている。電解槽1上部には、大気から電解槽1内を遮断するための蓋11が設けられており、蓋11には、電解槽1内を任意の雰囲気に保持するためのガス供給ノズル12およびガス排出ノズル13が設けられている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a molten salt electrolysis apparatus E of the present invention. FIG. 1 (a) shows a molten salt electrolysis process, and FIG. 1 (b) shows a separation and recovery process. The
本願発明の陰極4は、陰極4自体の加熱手段および冷却手段を内蔵している。具体的には、図1(a)に示すように、冷却手段は、入口ノズル41、出口ノズル42および流路43からなり、冷媒を流路43に流通させることによって、陰極4を冷却することができるように構成されている。また、加熱手段は、ヒーター44であり、これにより陰極4を加熱することができる。
The
図1(a)に示す溶融塩電解装置Eに通電を開始し、電解浴2の溶融塩電解を行うと、陽極3から塩素ガスが発生すると共に、陰極4の表面に金属カルシウム6が析出する。このとき、陰極4の流路43に冷媒を流通させて金属カルシウムの融点以下に冷却を行うことによって、金属カルシウム6を固体状態で析出させることができる。
When energization is started in the molten salt electrolysis apparatus E shown in FIG. 1A and molten salt electrolysis is performed in the
続いて、陰極4に所定量の金属カルシウム6が析出したら、図1(b)に示す分離回収工程に移行する。分離回収工程においては、陽極3と陰極4との間の通電および流路43への冷媒の供給を断つと共に、ヒーター44による加熱を開始し、カルシウムの融点以上に保持する。これにより、金属カルシウム6は溶融浮上して、溶融金属カルシウム61として、抜き出し管14によって回収される。
Subsequently, when a predetermined amount of
本願発明においては、塩化カルシウムの溶融塩電解中は、陰極4の表面温度は、金属カルシウムの融点以下に制御することが好ましい。その結果、陰極4に固体の金属カルシウムを効果的に析出させることができる。一方、電解浴2の温度は、電解浴2の溶融状態を保持することができるような温度範囲に制御しておくことが好ましく、具体的には、800℃〜850℃の範囲に保持することが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the surface temperature of the
電解浴2の流動性の観点では、電解浴2の温度は高い方が好ましい。よって、陰極4に析出した金属カルシウム6への電解浴2の混入状況や電流効率を考慮して電解浴2の温度を規定することが好ましい。本願発明においては、前記電解浴2の温度は、金属カルシウムの融点以下に保持することが好ましい。なお、電解浴の温度は、溶融塩電解を円滑に進めるために電解浴を構成する溶融塩の融点以上に保持しておく必要がある。しかしながら、電解浴2の温度が高くなりすぎると電解浴2の蒸発が進み、また、電解浴中への金属カルシウム6の溶解量が増加し好ましくない。よって、本願発明においては、前記電解浴2の温度は、900℃を上限とすることが好ましい。
From the viewpoint of the fluidity of the
本願発明の溶融塩電解に用いる電解浴は、塩化カルシウムに塩化カリウムや塩化ナトリウムを配合することが好ましい。このような成分を配合して複合塩とすることにより、塩化カルシウムの融点を好適に低下させることができるという効果を奏するものである。 The electrolytic bath used for the molten salt electrolysis of the present invention preferably contains calcium chloride and potassium chloride or sodium chloride. By blending such components into a composite salt, the melting point of calcium chloride can be suitably reduced.
具体的には、塩化カルシウムに5mol%〜75mol%の塩化カリウムを添加することで、電解浴の融点を772℃(塩化カルシウム融点)から600℃まで低下させることができる。その結果、より低い温度で溶融塩電解を行うことができるので、溶融塩を溶融させるエネルギーおよび陰極4の冷却エネルギーを削減すると共に、陰極4の表面温度を金属カルシウムの融点以下に保持しつつ適度な流動性を保持しつつ電解浴を溶融状態に保持することができるという効果を奏するものである。
Specifically, the melting point of the electrolytic bath can be lowered from 772 ° C. (melting point of calcium chloride) to 600 ° C. by adding 5 mol% to 75 mol% of potassium chloride to calcium chloride. As a result, since the molten salt electrolysis can be performed at a lower temperature, the energy for melting the molten salt and the cooling energy for the
本願発明の溶融塩電解においては、内部に冷媒を流通させることができる陰極4を用いているが、この冷媒としては、空気を用いることがコストの観点から好ましいが、できれば乾燥空気を用いることがより好ましい。
In the molten salt electrolysis of the present invention, the
陰極4の表面に所定量の金属カルシウム6が析出された後、陰極4への冷媒の供給を絶つとともに陰極4の温度を金属カルシウムの融点以上に加熱する際、電解浴2に浸漬されている陰極4の一部が電解浴2と直接接触する面が残るように金属カルシウム6を析出させることが好ましい。
After a predetermined amount of
このような陰極4への金属カルシウムの析出形態をとることで、陰極4と接している金属カルシウム5を加熱することができるのみならず、電解槽1の内部のうち隔壁5によって区切られた陰極側の範囲に保持された電解浴2を効果的に昇温することができる。
By taking the form of metal calcium deposited on the
陰極4に析出した金属カルシウム6が溶融して生成した溶融金属カルシウム61は、図1(b)に示すように、電解浴2の浴面に浮上させることができる。本願発明においては、前記溶融金属カルシウム61は、なるべく短時間のうちに抜き出し管14を通じて系外に抜き出すことが好ましい。
The
前記したように陰極4から溶融分離した溶融金属カルシウム61を短時間のうちに系外に抜き出すことで、電解浴2への溶融ロスを抑制することができ、結果的に溶融金属カルシウム61の回収歩留まりを高いレベルに維持できるという効果を奏するものである。
As described above, the
陰極4の加熱は、陰極内部に装着されたヒーター44を通電加熱することで行うことができるが、前記ヒーター44に代えて、ガスバーナーを用いることもできる。ガスバーナーを用いることで、短時間のうちに前記陰極2を加熱することができるという効果を奏するものである。
The
上記のヒーター44またはガスバーナーの代わりに、冷媒を流通させる流路に熱媒を流通させて加熱を行うこともできる。このような態様によれば、加熱用のヒーターおよびガスバーナーは不要であり、陰極に流路のみを形成しておけば、冷媒および熱媒の切り替えによって冷却および加熱を行うことができる。
Instead of the
電解槽1に浸漬配置された陽極3からは塩素ガスが発生する。塩素ガスは、蓋11に設けられたガス排出ノズル13から吸引排気されて、例えば、チタン鉱石の塩素化剤としてリサイクル使用することができる。
Chlorine gas is generated from the
電解槽1の内部に保持する電解浴2中には、陰極3と陽極4との間に隔壁5を浸漬配置しておくことが好ましい。このような隔壁5を設けておくことで、陰極2に析出した固体の金属カルシウム5と陽極3で発生した塩素ガスとの再反応を効果的に抑制することができるという効果を奏するものである。
It is preferable to immerse the
また、前記隔壁5は、図1(a)に示す溶融塩電解工程が終了し、続いて図1(b)に示す分離回収工程に移行して陰極4に析出した固体の金属カルシウム5を溶融分離するに先立って、隔壁5を電解槽1の底部まで下降させることが好ましい。このような操作を行うことで、陰極4と接している電解浴2を電解浴2全体から区画することにより昇温すべき電解浴量を減らすことができ、その結果、固体の金属カルシウム5を効率良く陰極4から溶融分離することができるという効果を奏するものである。
Further, the
図2は、本願発明に係る別の好ましい態様を表している。本実施態様においては、陰極4の周囲に更に陰極隔壁51を配設したことを特徴とするものである。本実施態様においては、溶融塩電解工程によって図2(a)に示すように金属カルシウム6を陰極4に析出させた後、図2(b)に示すように陰極4自身を加熱して陰極4に析出した固体の金属カルシウム6の全量を溶解させた後、電解浴2に浸漬配置した抜き出し管14より陰極4から溶解分離した溶融金属カルシウム61を系外に抜き出すことを特徴とするものである。
FIG. 2 shows another preferred embodiment according to the present invention. In this embodiment, a
このように、陰極隔壁51によって所定の範囲が囲まれているので、陰極4に析出した金属カルシウム6の加熱および前記金属カルシウム6が浸漬されている電解浴2の温度も短時間のうちに昇温させることができるという効果を奏するものである。その結果、電解浴2への金属カルシウム6の回収ロスを効果的に抑制することができるという効果を奏するものである。
As described above, since the predetermined range is surrounded by the
図3は、本願発明に係る別の好ましい態様を表している。本実施態様では、電解槽15は、円筒形状を呈しており、図3は、この電解槽15を上方から鉛直下向きに見た平面図である。電解槽15の内部には、電解浴2が満たされ、中心部に陽極31が配設され、前記陽極31から外部に向かって放射状に複数の槽間隔壁52が配置されている。
FIG. 3 shows another preferred embodiment according to the present invention. In this embodiment, the
前記槽間隔壁52で囲まれた扇形の単位電解槽16の内部には、それぞれ1つずつの陰極45および陰極隔壁53が電解浴2に浸漬配置されている。これら陰極45は、図1で説明した陰極4と同様に、それ自体の冷却手段と加熱手段を内蔵している。陰極隔壁53は、図2で説明した陰極隔壁51と同様の構造を採用することができる。
One
図3に示された態様では、陽極31の表面の一部とそれに対向した陰極45が1組の電解槽を構成しており、その結果、1基の電解槽であるにも拘わらず、複数の電解反応を同時に進めることができ、高い生産性を確保できるという効果を奏するものである。
In the embodiment shown in FIG. 3, a part of the surface of the
図3に示した電解槽15は、6組の単位電解槽16で構成されている。このうち、3組を陰極45に対する溶融塩電解工程に供し、残りの3組を陰極45に析出させた金属カルシウムの分離回収工程に供することもできる。このような操業形態を取り、交互に工程を入れ替えることで、電解槽15から見掛け上、連続的に金属カルシウムを製造することができるという効果を奏するものである。
The
以上説明した本願発明の方法で製造された金属カルシウムは、例えば、酸化チタンあるいは四塩化チタンの還元剤として効率的に利用することができる。また、四塩化チタンの還元剤として使用された際には、塩化カルシウムが副生されるので、前記塩化カルシウムを本願発明に係る電解槽1あるいは電解槽15に戻して溶融塩電解を行うことで、金属カルシウムを再生利用することができる。
The metallic calcium produced by the method of the present invention described above can be efficiently used as, for example, a reducing agent for titanium oxide or titanium tetrachloride. In addition, when used as a reducing agent for titanium tetrachloride, calcium chloride is by-produced. By returning the calcium chloride to the
また、本願発明においては、陰極に析出された金属カルシウム6を溶融して電解浴面上に浮遊させるために、電解浴の巻き込みの少ない純度の高い金属カルシウムを回収することができるという効果を奏するものである。
Moreover, in this invention, since the
以上説明した本願発明に従えば、塩化カルシウムの溶融塩電解により回収された固体析出物から純度の高い金属カルシウムを効率よく製造することができるという効果を奏するものである。 According to the present invention described above, there is an effect that it is possible to efficiently produce high-purity metallic calcium from a solid precipitate recovered by molten salt electrolysis of calcium chloride.
以下、実施例によって本願発明をより詳細に説明する。
[実施例1]
1.溶融塩電解
図1に示した溶融塩電解槽を用い、以下の構成により塩化カルシウムの溶融塩電解を行った。
1)装置構成
陽極
・材質:グラファイト製
・大きさ:φ35mm×L60mm
陰極
・材質:炭素鋼
・大きさ:φ35mm×L60mm
隔壁
・材質:窒化ケイ素
・大きさ:T5mm×W200mmxL400mm
2)電解浴
組成:塩化カルシウム:塩化カリウム=85:15
融点:720℃
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
[Example 1]
1. Molten Salt Electrolysis Molten salt electrolysis of calcium chloride was performed with the following configuration using the molten salt electrolytic cell shown in FIG.
1) Equipment configuration anode ・ Material: Graphite ・ Size: φ35mm × L60mm
Cathode ・ Material: Carbon steel ・ Size: φ35mm × L60mm
Partition: Material: Silicon nitride Size: T5mm x W200mmxL400mm
2) Electrolytic bath Composition: Calcium chloride: Potassium chloride = 85: 15
Melting point: 720 ° C
2.電解条件
1)電解温度:750℃
2)陰極冷却:外部より空気を供給して陰極表面温度を金属カルシウムの融点以下に冷却した。
3)陰極加熱:隔壁を容器底部まで下げた後、陰極内部に内装した電熱ヒーターに通電して陰極自身の温度を金属カルシウムの融点以上に加熱した。
2. Electrolysis conditions 1) Electrolysis temperature: 750 ° C
2) Cathode cooling: Air was supplied from the outside to cool the cathode surface temperature below the melting point of metallic calcium.
3) Cathode heating: After the partition wall was lowered to the bottom of the container, the cathode was heated to a temperature equal to or higher than the melting point of metallic calcium by passing through an electric heater built in the cathode.
3.溶解・分離条件
所定量の金属カルシウムが析出したところで、電極への通電を断つと共に、陰極への空気の供給を停止し、次いで、陰極に内装したヒーターに通電して陰極自身の温度を金属カルシウムの融点以上に加熱した。
3. Dissolution / Separation Conditions When a predetermined amount of metallic calcium is deposited, the electrode is turned off, the air supply to the cathode is stopped, and then the heater built in the cathode is turned on to control the temperature of the cathode itself. Heated above the melting point of.
4.金属カルシウムの回収条件
陰極に析出した固体の金属カルシウムを陰極から溶融分離させると同時に、電解浴面に浮上分離した溶融金属カルシウムを別の容器に移し替えた。
4). Recovery conditions of metallic calcium Solid metallic calcium deposited on the cathode was melted and separated from the cathode, and at the same time, the molten metallic calcium floated and separated on the surface of the electrolytic bath was transferred to another container.
5.結果
前記の方法で金属カルシウムを生成したところ、投入した電気量から計算される理論析出量に対して回収された金属量の収率は、60%〜85%の範囲にあり、良好な電流効率を示した。
5). Results When metallic calcium was produced by the above-mentioned method, the yield of the recovered metal amount was in the range of 60% to 85% with respect to the theoretical precipitation amount calculated from the input electricity amount, and good current efficiency. showed that.
[比較例1]
図4に示す装置を用い電解浴は実施例1と同一にして金属カルシウムを固体状態で陰極に析出させた。次いで、陰極ではなく電解浴を金属カルシウムの融点以上に外部から加熱して陰極に析出させた固体の金属カルシウムを溶融させて電解浴面に浮上させた後、外部の容器に抜き出して溶融金属カルシウムを回収した。溶融塩電解中に供給した電気量から計算される金属カルシウムに対して回収された金属カルシウムの収率を計算したところ、その率は、40%〜65%の範囲にあった。
[Comparative Example 1]
Using the apparatus shown in FIG. 4, the electrolytic bath was the same as in Example 1, and metallic calcium was deposited on the cathode in a solid state. Next, the electrolytic bath, not the cathode, is heated from the outside to the melting point of the metallic calcium or more, and the solid metallic calcium deposited on the cathode is melted and floated on the electrolytic bath surface. Was recovered. The yield of metallic calcium recovered relative to the metallic calcium calculated from the amount of electricity supplied during molten salt electrolysis was calculated, and the rate was in the range of 40% to 65%.
以上の実施例および比較例より、本願発明に従って溶融金属カルシウムを回収した際の回収歩留まりは、従来に比べて20%改善されることが確認された。また、陰極に析出した固体の金属カルシウムを溶解するために消費された電力も、50%改善されることが確認された。 From the above examples and comparative examples, it was confirmed that the recovery yield when molten metal calcium was recovered according to the present invention was improved by 20% compared to the conventional case. It was also confirmed that the power consumed to dissolve the solid metallic calcium deposited on the cathode was also improved by 50%.
本願発明によれば、塩化カルシウムの電解により効率よく金属カルシウムを製造することができる。 According to the present invention, calcium metal can be efficiently produced by electrolysis of calcium chloride.
1 電解槽
11 蓋
12 ガス供給ノズル
13 ガス排出ノズル
14 抜き出し管
15 電解槽
16 単位電解槽
2 電解浴
3 陽極
31 陽極
4 陰極
41 入口ノズル
42 出口ノズル
43 流路
44 ヒーター
45 陰極
5 隔壁
51 陰極隔壁
52 槽間隔壁
53 陰極隔壁
6 金属カルシウム
61 溶融金属カルシウム
DESCRIPTION OF
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