JP2009197277A - MOLTEN SALT ELECTROLYSIS METHOD, ELECTROLYTIC CELL, AND METHOD FOR PRODUCING Ti BY USING THE SAME - Google Patents

MOLTEN SALT ELECTROLYSIS METHOD, ELECTROLYTIC CELL, AND METHOD FOR PRODUCING Ti BY USING THE SAME Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolysis method by which the stress caused by a molten salt and applied to an isolation body is reduced, in an electrolytic cell having the isolation body therein. <P>SOLUTION: The inside of a vessel 11 of an electrolytic cell is partitioned into an anode chamber 21 including an anode 12 and a cathode chamber 22 including a cathode 13 by a diaphragm 18 being an isolation body. The anode chamber 21 and the cathode chamber 22 are each provided with an injection port 15 and a discharge port 17 for a molten salt. Then, the stresses from the anode chamber 21 side and the cathode chamber side 22 are applied to the diaphragm 18 in such a manner that the stresses cancel each other by the pressure drop generated by flowing the molten salt through the anode chamber 21 and the cathode chamber 22. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解槽の内部に配置された隔離体にかかる応力を低減可能な溶融塩の電解方法およびそれに用いる電解槽ならびにその方法を用いたTiの製造方法に関する。   The present invention relates to a molten salt electrolysis method capable of reducing stress applied to a separator disposed inside an electrolytic cell, an electrolytic cell used therefor, and a Ti production method using the method.

金属Tiの工業的な製法としては、TiCl4をMgにより還元するクロール法が一般的であり、この方法によれば高純度の製品を製造することが可能である。しかし、生成したTi粉が凝集した状態で沈降し、反応容器外へ回収することが困難であるため、操業をバッチ方式で行わざるを得ない。また、TiCl4が反応容器内の溶融Mg液の液面に上方から液体状で供給され、溶融Mg液の液面近傍だけで反応が行われるので、TiCl4の利用効率の低下を回避し、反応に伴う局所的な発熱を避けるため、TiCl4の供給速度が制限される。その結果、製造コストが嵩み、製品価格が非常に高くなる。 As an industrial method for producing metal Ti, a crawl method in which TiCl 4 is reduced with Mg is generally used. According to this method, a high-purity product can be produced. However, since the generated Ti powder settles in an aggregated state and is difficult to recover outside the reaction vessel, the operation must be performed in a batch mode. In addition, since TiCl 4 is supplied in liquid form from above to the liquid surface of the molten Mg liquid in the reaction vessel, and the reaction is performed only near the liquid surface of the molten Mg liquid, avoiding a decrease in the utilization efficiency of TiCl 4 , In order to avoid local exotherm accompanying the reaction, the feed rate of TiCl 4 is limited. As a result, the manufacturing cost increases and the product price becomes very high.

そのため、クロール法以外の金属Tiの製造方法に関して多くの研究開発がなされてきた。例えば、特許文献1には、反応容器内にCaCl2の溶融塩を保持し、その溶融塩中に上方から金属Ca粉末を供給して、溶融塩中にCaを溶け込ませるとともに、下方からTiCl4ガスを供給して、CaCl2の溶融塩中で溶解CaとTiCl4を反応させる方法が記載されている。しかし、金属Caの粉末が極めて高価であり、加えて、反応性が強いCaは取り扱いが非常に難しく、この方法は工業的な金属Ti製造法としては成立し得ない。 Therefore, many researches and developments have been made on methods for producing metal Ti other than the crawl method. For example, in Patent Document 1, a molten salt of CaCl 2 is held in a reaction vessel, a metallic Ca powder is supplied into the molten salt from above, and Ca is dissolved in the molten salt, and TiCl 4 is dissolved from below. A method of supplying gas and reacting dissolved Ca and TiCl 4 in a molten salt of CaCl 2 is described. However, metallic Ca powder is extremely expensive, and in addition, highly reactive Ca is very difficult to handle, and this method cannot be established as an industrial metallic Ti production method.

そこで、本発明者らは、Ca還元による金属Tiの製造方法を工業的に確立するには、TiCl4のCaによる還元が不可欠であり、還元反応で消費される溶融塩中のCaを経済的に補充する必要があると考え、溶融CaCl2の電気分解により生成するCaを利用するとともに、このCaを循環使用する方法、即ち「OYIK法(オーイック法)」を提案した(特許文献2および3参照)。 Therefore, the inventors of the present invention need to reduce TiCl 4 with Ca in order to industrially establish a method for producing metal Ti by Ca reduction, and economically use Ca in molten salt consumed in the reduction reaction. In addition to utilizing Ca produced by electrolysis of molten CaCl 2 , a method of circulating and using this Ca, ie, the “OYIK method (Oic method)” was proposed (Patent Documents 2 and 3). reference).

特許文献2では、電気分解によりCaが生成、補充され、Ca濃度が高められた溶融CaCl2を反応容器に導入し、Ca還元によるTi粒子の生成に使用する方法が記載され、特許文献3では、更に、陰極として合金電極(例えば、Mg−Ca電極)を用いることにより、電解に伴うバックリアクションを効果的に抑制する方法が示されている。バックリアクションとは、分離工程でTiが分離された後の溶融塩を電解槽に戻したときに、溶融塩中のCaと電気分解により生成したCl2との反応をいい、バックリアクションが生じると、電流効率が低下する。 Patent Document 2 describes a method in which Ca is generated and replenished by electrolysis, and molten CaCl 2 with an increased Ca concentration is introduced into a reaction vessel and used to generate Ti particles by Ca reduction. Furthermore, a method of effectively suppressing back reaction accompanying electrolysis by using an alloy electrode (for example, Mg—Ca electrode) as a cathode is shown. Back reaction refers to the reaction between Ca in the molten salt and Cl 2 generated by electrolysis when the molten salt from which Ti has been separated in the separation step is returned to the electrolytic cell, and back reaction occurs. , Current efficiency decreases.

特許文献4に記載されたTiの製造方法は、前記OYIK法に立脚したものであり、電解槽内で溶融塩を陰極(カソード)表面近傍で一方向に流しつつ電気分解して、電解槽の溶融塩の排出側でCa濃度の高まった溶融塩を回収し、その溶融塩をTiCl4の還元に用いるものである。この方法では、Ca濃度の高められた溶融塩を効果的に取り出すことができるため、TiCl4の還元反応の効率を向上させ、Tiを効率よく製造することができる。 The manufacturing method of Ti described in Patent Document 4 is based on the OYIK method. In the electrolytic cell, the molten salt is electrolyzed while flowing in one direction near the cathode (cathode) surface, The molten salt with an increased Ca concentration is recovered on the molten salt discharge side, and the molten salt is used for the reduction of TiCl 4 . In this method, since the molten salt with an increased Ca concentration can be taken out effectively, the efficiency of the reduction reaction of TiCl 4 can be improved and Ti can be produced efficiently.

米国特許第4820339号明細書U.S. Pat. No. 4,820,339 特開2005−133195号公報JP 2005-133195 A 特開2005−133196号公報JP 2005-133196 A 特開2007−63585号公報JP 2007-63585 A

特許文献4に記載されたTiの製造方法では、電解槽の内部において、陽極と陰極の間に配置された隔膜で隔離された空間のうち、陰極を含む空間である陰極室には溶融塩が注入され、上方向又は下方向の一方向に溶融塩流が形成されている。一方、陽極を含む空間である陽極室には、電気分解で減少する分に相当する溶融塩が供給されるだけであり、溶融塩はほとんど静止した状態である。   In the Ti production method described in Patent Document 4, a molten salt is contained in a cathode chamber, which is a space including a cathode, among the spaces separated by a diaphragm disposed between the anode and the cathode inside the electrolytic cell. The molten salt flow is formed in one direction upward or downward. On the other hand, the molten salt corresponding to the amount reduced by electrolysis is only supplied to the anode chamber, which is a space including the anode, and the molten salt is almost stationary.

電解槽において、電気分解に必要な電力を低減し、電流効率を向上させるためには、陰極と陽極との間隔を狭くして溶融塩の電気抵抗を低下させること望ましい。そのため、陽極室および陰極室の幅を狭くすること、すなわち長手方向に垂直に切断した場合の陽極室および陰極室の断面積も小さくすることが望ましい。しかし、陰極室の断面積を小さくすると、陰極室での圧損が大きくなるため、必要な溶融塩の流量を確保するためには、溶融塩を注入する際にある程度の圧力を加える必要がある。   In an electrolytic cell, in order to reduce electric power required for electrolysis and improve current efficiency, it is desirable to reduce the electrical resistance of the molten salt by narrowing the distance between the cathode and the anode. Therefore, it is desirable to narrow the width of the anode chamber and the cathode chamber, that is, to reduce the cross-sectional areas of the anode chamber and the cathode chamber when cut perpendicular to the longitudinal direction. However, if the cross-sectional area of the cathode chamber is reduced, the pressure loss in the cathode chamber is increased. Therefore, in order to ensure a necessary flow rate of the molten salt, it is necessary to apply a certain pressure when injecting the molten salt.

したがって、陰極室では溶融塩の注入口と排出口とで圧力差が生じる一方、陽極室では溶融塩はほとんど静止した状態であるため、陰極室のような圧損による両端での圧力差は生じない。そのため、電解槽において、溶融塩の注入口付近では、陰極室側の方が陽極室側よりも圧力が高くなる。   Therefore, a pressure difference occurs between the inlet and outlet of the molten salt in the cathode chamber, while the molten salt is almost stationary in the anode chamber, so there is no pressure difference at both ends due to pressure loss as in the cathode chamber. . Therefore, in the electrolytic cell, the pressure on the cathode chamber side is higher than that on the anode chamber side in the vicinity of the molten salt inlet.

その結果、陰極室で電気分解によって生成されたCaが、隔膜を経て陽極室へ流入し、陽極室で生成したCl2と再反応してバックリアクションが生じ、電流効率が低下する。さらに、上述の陰極室側と陽極室側の圧力差によって隔膜に応力がかかり、隔膜の寿命の低下や破損のおそれがある。しかし、隔膜の強度向上のために厚さを増加させると、陰極と陽極との間の距離が広くしなければならないため、これによっても電流効率が低下することとなる。 As a result, Ca generated by electrolysis in the cathode chamber flows into the anode chamber through the diaphragm, and reacts with Cl 2 generated in the anode chamber to cause a back reaction, resulting in a decrease in current efficiency. Furthermore, stress is applied to the diaphragm due to the above-described pressure difference between the cathode chamber side and the anode chamber side, and there is a risk that the life of the diaphragm will be reduced or damaged. However, if the thickness is increased in order to improve the strength of the diaphragm, the distance between the cathode and the anode must be increased, which also decreases the current efficiency.

本発明の目的は、隔膜等の隔離体にかかる応力を低減し、隔離体を薄くした場合でも破損のおそれを低減するとともに、電流効率を向上させ、耐久性およびCaの高濃度化効率の高い電解槽を提供することにある。   An object of the present invention is to reduce stress applied to a separator such as a diaphragm, reduce the possibility of breakage even when the separator is thin, improve current efficiency, and have high durability and high Ca concentration efficiency. It is to provide an electrolytic cell.

上記の課題を解決するために、本発明者らは、電解槽中における溶融塩による圧力について検討した。その結果、陽極室の溶融塩を、陽極室の注入口における圧力が陰極室の注入口における圧力以上となるように、陰極室の溶融塩と同一方向に流動させて、陽極室においても圧損を発生させ、隔離体へかかる陰極側からの応力を陽極側からの応力によって打ち消すことに着想した。これにより、隔離体の破損のおそれを低減することができ、且つ隔離体を薄くできるため電流効率を向上させることができる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors examined the pressure caused by the molten salt in the electrolytic cell. As a result, the molten salt in the anode chamber is caused to flow in the same direction as the molten salt in the cathode chamber so that the pressure at the inlet of the anode chamber is equal to or higher than the pressure at the inlet of the cathode chamber, so that the pressure loss also occurs in the anode chamber. The idea was to cancel the stress from the cathode side applied to the separator by the stress from the anode side. As a result, the risk of breakage of the separator can be reduced and the separator can be thinned, so that the current efficiency can be improved.

本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記(1)の溶融塩の電解方法、下記(2)の電解槽および下記(3)のTiの製造方法にある。   The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the gist of the present invention is the following (1) molten salt electrolysis method, (2) electrolytic cell below and (3) Ti production method below. .

(1)陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置された隔離体と、前記隔離体によって隔てられた、前記陽極を有する陽極室と、前記陰極を有する陰極室とを備え、前記陽極室および前記陰極室の一端にそれぞれ溶融塩の注入口を、前記陽極室および前記陰極室の他端にそれぞれ前記溶融塩の排出口を有し、前記溶融塩を電気分解する電解槽において、前記陽極室および前記陰極室の注入口から前記溶融塩を、前記陽極室内および前記陰極室内を同一方向に流動し、且つ前記陽極室の注入口における圧力が前記陰極室の注入口における圧力以上となるように注入することを特徴とする溶融塩の電解方法。   (1) having an anode, a cathode facing the anode, a separator disposed between the anode and the cathode, an anode chamber having the anode, separated by the separator, and the cathode A cathode chamber, having an inlet for molten salt at one end of the anode chamber and the cathode chamber, respectively, and an outlet for the molten salt at the other end of the anode chamber and the cathode chamber, respectively, In the electrolytic cell for electrolysis, the molten salt flows from the inlets of the anode chamber and the cathode chamber in the same direction in the anode chamber and the cathode chamber, and the pressure at the inlet of the anode chamber is the cathode chamber. The molten salt electrolysis method is characterized by injecting so as to be equal to or higher than the pressure at the injection port.

前記(1)に記載の溶融塩の電解方法において、前記陽極室の注入口における圧力が前記陰極室の注入口における圧力よりも大きくなるように前記溶融塩を注入することが望ましい。前記陽極室の注入口における圧力と前記陰極室の注入口における圧力の差は、大き過ぎると前記隔離体の破損などが危惧されるため、0MPa以上0.01MPa以下が望ましく、前記陰極室から前記陽極室に前記溶融塩が流入するのを防ぐため、0.001MPa以上0.01MPa以下がより望ましい。また、溶融塩の電気分解によって発生する気体による上方向の駆動力を利用する点から、前記溶融塩の流動方向が鉛直上向きとすることが望ましい。   In the molten salt electrolysis method described in (1) above, it is desirable to inject the molten salt so that the pressure at the inlet of the anode chamber is larger than the pressure at the inlet of the cathode chamber. If the difference between the pressure at the inlet of the anode chamber and the pressure at the inlet of the cathode chamber is too large, the separator may be damaged. Therefore, the pressure is preferably 0 MPa or more and 0.01 MPa or less. In order to prevent the molten salt from flowing into the chamber, 0.001 MPa or more and 0.01 MPa or less is more desirable. In addition, it is desirable that the flow direction of the molten salt is vertically upward from the viewpoint of using the upward driving force by the gas generated by electrolysis of the molten salt.

前記(1)に記載の溶融塩の電解方法において、前記溶融塩がCaCl2を含有するものとすることにより、前記溶融塩に電気分解によって発生したCaを溶解させることができ、この溶融塩をTiCl4と反応させて金属Tiの製造に用いることができる。 In the molten salt electrolysis method described in (1) above, when the molten salt contains CaCl 2 , Ca generated by electrolysis can be dissolved in the molten salt. It can be used for the production of metallic Ti by reacting with TiCl 4 .

Ca濃度が飽和濃度を超えて析出したCaは溶融塩に溶解したCaよりも活性を有し、電解槽を損傷させるため、電気分解によって上昇する陰極室内の溶融塩中のCa濃度が飽和濃度以下となるように溶融塩を注入することが望ましい。また、陽極室ではCaCl2の電気分解によってCl2が発生するため、バックリアクションを防ぐ目的から、陽極室に注入される溶融塩にはCaが溶解していないことが望ましい。 Ca precipitated when the Ca concentration exceeds the saturation concentration is more active than Ca dissolved in the molten salt, and damages the electrolytic cell, so the Ca concentration in the molten salt in the cathode chamber rising by electrolysis is less than the saturation concentration. It is desirable to inject the molten salt so that Further, since Cl 2 is generated by electrolysis of CaCl 2 in the anode chamber, it is desirable that Ca is not dissolved in the molten salt injected into the anode chamber for the purpose of preventing back reaction.

(2)陽極および前記陽極に対向する陰極を有し、溶融塩を電気分解する電解槽であって、前記陽極と前記陰極との間に配置された隔離体と、前記隔離体によって隔てられた、前記陽極を有する陽極室と、前記陰極を有する陰極室とを備え、前記陽極室および前記陰極室の一端にそれぞれ溶融塩の注入口、前記陽極室および前記陰極室の他端に前記溶融塩の排出口を有し、前記陽極室内および前記陰極室内において、前記溶融塩を同一方向に流動させることを特徴とする電解槽。   (2) An electrolytic cell that has an anode and a cathode facing the anode, and electrolyzes the molten salt, and is separated by the separator disposed between the anode and the cathode An anode chamber having the anode and a cathode chamber having the cathode, an inlet for molten salt at one end of the anode chamber and the cathode chamber, and the molten salt at the other end of the anode chamber and the cathode chamber, respectively. An electrolytic cell characterized in that the molten salt flows in the same direction in the anode chamber and the cathode chamber.

前記(1)に記載の溶融塩の電解方法および前記(2)に記載の電解槽において、前記隔離体が、金属焼結体からなる隔膜であることが望ましい。   In the molten salt electrolysis method according to (1) and the electrolytic cell according to (2), it is desirable that the separator is a diaphragm made of a metal sintered body.

(3)CaCl2を含有し且つCaが溶解した第1の溶融塩を反応容器に導入し、前記溶融塩中のCaによってTiCl4を還元させて前記第1の溶融塩中にTi粒子を生成させる還元工程と、前記Ti粒子を前記第1の溶融塩から分離する分離工程と、前記第1の溶融塩を電気分解してCaを生成することにより前記第1の溶融塩中のCa濃度を上昇させる電解工程とを有するTiの製造方法において、前記電解工程において、請求項1〜5および7のいずれかに記載の溶融塩の電解方法を適用し、前記陰極室には前記第1の溶融塩を注入し、前記陽極室内にはCaCl2を含有し且つCaが溶解していない第2の溶融塩を注入することを特徴とするTiの製造方法。 (3) A first molten salt containing CaCl 2 and dissolved therein is introduced into a reaction vessel, and TiCl 4 is reduced by Ca in the molten salt to generate Ti particles in the first molten salt. A reduction step of separating the Ti particles from the first molten salt, and generating Ca by electrolyzing the first molten salt to produce a Ca concentration in the first molten salt. In the manufacturing method of Ti which has an electrolysis process to raise, in the electrolysis process, the electrolysis method of the molten salt according to any one of claims 1 to 5 and 7 is applied, and the first melt A method for producing Ti, characterized in that a salt is injected and a second molten salt containing CaCl 2 and not dissolving Ca is injected into the anode chamber.

本発明の電解方法および電解槽によれば、溶融塩によって隔離体へかかる陰極側からの応力に加えてそれと反対方向の陽極側からの応力も発生し、隔離体にかかる応力が低減されるため、隔離体の破損のおそれを低減することができ、且つ隔離体を薄くできるため電流効率を向上させることができる。   According to the electrolysis method and the electrolytic cell of the present invention, in addition to the stress from the cathode side applied to the separator by the molten salt, the stress from the anode side in the opposite direction is also generated, and the stress applied to the separator is reduced. The risk of breakage of the separator can be reduced, and the current efficiency can be improved because the separator can be thinned.

また、本発明のTiの製造方法によれば、電解工程において効率よくCa濃度を高めることができるため、還元工程でのTi粒子の生成効率を向上させることができる。   Moreover, according to the Ti manufacturing method of the present invention, the Ca concentration can be increased efficiently in the electrolysis step, and therefore the Ti particle generation efficiency in the reduction step can be improved.

最初に、前記(1)に記載の本発明の電解方法および(2)に記載の本発明の電解槽について説明する。   First, the electrolytic method of the present invention described in (1) and the electrolytic cell of the present invention described in (2) will be described.

本発明の電解方法は、陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置された隔離体と、前記隔離体によって隔てられた、前記陽極を有する陽極室と、前記陰極を有する陰極室とを備え、前記陽極室および前記陰極室の一端にそれぞれ溶融塩の注入口を、前記陽極室および前記陰極室の他端にそれぞれ前記溶融塩の排出口を有し、前記溶融塩を電気分解する電解槽において、前記陽極室および前記陰極室の注入口から前記溶融塩を、前記陽極室内および前記陰極室内を同一方向に流動し、且つ前記陽極室の注入口における圧力が前記陰極室の注入口における圧力以上となるように注入することを特徴とする溶融塩の電解方法である。   The electrolysis method of the present invention includes an anode, a cathode facing the anode, a separator disposed between the anode and the cathode, and an anode chamber having the anode separated by the separator. A cathode chamber having the cathode, and having an inlet for molten salt at one end of the anode chamber and the cathode chamber, respectively, and an outlet for the molten salt at the other end of the anode chamber and the cathode chamber, In the electrolytic cell for electrolyzing the molten salt, the molten salt flows from the inlets of the anode chamber and the cathode chamber in the same direction in the anode chamber and the cathode chamber, and the pressure at the inlet of the anode chamber Is injected so as to be equal to or higher than the pressure at the injection port of the cathode chamber.

図1は、本発明の電解槽の構成例を示す図である。電解槽10は、CaCl2を含有する溶融塩を保持する長い円筒状の電解槽容器11と、電解槽容器11の内部に長手方向に沿って配置された、同じく円筒状の陽極12と、陽極12の内部に配置された円柱状の陰極13とを有し、長手方向が鉛直方向と平行となるように配置される。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an electrolytic cell of the present invention. The electrolytic cell 10 includes a long cylindrical electrolytic cell container 11 that holds a molten salt containing CaCl 2 , a cylindrical anode 12 that is disposed inside the electrolytic cell container 11 along the longitudinal direction, and an anode 12 is arranged so that the longitudinal direction is parallel to the vertical direction.

電解槽容器11の下端には溶融塩が注入される注入口15を有する底板14が設けられ、上端には溶融塩が排出される排出口17を有する蓋16が設けられている。陽極12の内面と陰極13の表面とは対向し、陽極12と陰極13は、いずれも長手方向が鉛直方向と平行となるように配置されており、陽極12と陰極13とを隔離する隔離体である隔膜18が陽極12と陰極13との間に配置されている。隔膜18は、陰極13の近傍で溶融塩の電気分解によって生成したCaの陽極12側への通過を抑制する。   A bottom plate 14 having an inlet 15 through which molten salt is injected is provided at the lower end of the electrolytic cell container 11, and a lid 16 having an outlet 17 through which molten salt is discharged is provided at the upper end. The inner surface of the anode 12 and the surface of the cathode 13 are opposed to each other, and the anode 12 and the cathode 13 are both disposed so that the longitudinal direction thereof is parallel to the vertical direction, and the separator that isolates the anode 12 and the cathode 13 from each other. A diaphragm 18 is disposed between the anode 12 and the cathode 13. The diaphragm 18 suppresses the passage of Ca generated by electrolysis of molten salt in the vicinity of the cathode 13 to the anode 12 side.

上述のように電解槽容器11の内部は隔膜18によって2個の空間に分離されており、陽極12を含む空間を陽極室21、陰極13を含む空間を陰極室22とする。底板14に設けられている注入口15は、溶融塩が陽極室21に注入される陽極側注入口15aと、陰極室22に注入される陰極側注入口15bからなる。同様に、蓋16に設けられている排出口17は、溶融塩が陽極室21から排出される陽極側排出口17aと、陰極室22から排出される陰極側排出口17bからなる。陽極側注入口15aおよび陰極側注入口15bには、それぞれ所定の圧力で溶融塩を注入する陽極側ポンプ23と陰極側ポンプ24が配置されている。そして、陽極側排出口17aは、陽極側ポンプ23を介して陽極側注入口15aと配管25により接続されている。   As described above, the inside of the electrolytic cell container 11 is separated into two spaces by the diaphragm 18, and a space including the anode 12 is referred to as an anode chamber 21, and a space including the cathode 13 is referred to as a cathode chamber 22. The injection port 15 provided in the bottom plate 14 includes an anode side injection port 15 a through which molten salt is injected into the anode chamber 21 and a cathode side injection port 15 b into which the molten salt is injected into the cathode chamber 22. Similarly, the discharge port 17 provided in the lid 16 includes an anode side discharge port 17 a through which the molten salt is discharged from the anode chamber 21 and a cathode side discharge port 17 b through which the molten salt is discharged from the cathode chamber 22. An anode side pump 23 and a cathode side pump 24 for injecting molten salt at a predetermined pressure are disposed at the anode side inlet 15a and the cathode side inlet 15b, respectively. The anode-side discharge port 17 a is connected to the anode-side injection port 15 a via the anode-side pump 23 and the pipe 25.

以上のように構成された電解槽10では、電解槽容器11の陽極室21および陰極室22に溶融塩を連続的または断続的に注入しながら溶融塩に含有されるCaCl2を電気分解することによって、陰極室22ではCaが生成して溶融塩中のCa濃度が上昇し、陽極室21ではCl2が発生する。しかし、陽極室21中の溶融塩と、陰極室22中の溶融塩とは直接接触しないため、CaとCl2の再反応によるバックリアクションを防止することができる。 In the electrolytic cell 10 configured as described above, CaCl 2 contained in the molten salt is electrolyzed while continuously or intermittently injecting the molten salt into the anode chamber 21 and the cathode chamber 22 of the electrolytic cell container 11. As a result, Ca is generated in the cathode chamber 22 to increase the Ca concentration in the molten salt, and Cl 2 is generated in the anode chamber 21. However, since the molten salt in the anode chamber 21 and the molten salt in the cathode chamber 22 are not in direct contact, back reaction due to re-reaction of Ca and Cl 2 can be prevented.

陽極室21および陰極室22に、連続的または断続的に溶融塩を注入することにより、陽極室21と陰極室22の双方に、上方に向かう溶融塩流を形成することができる。この溶融塩流により陽極室21と陰極室22の双方に圧損が発生するため、陽極室21側からの応力と、それと反対方向の陽極室21側からの応力が互いに打ち消し合うように隔膜18にかかるため、隔膜18にかかる応力が低減される。そして、溶融塩の注入量を調整することにより、陽極室21および陰極室22に発生する圧損の大きさを調整することができ、隔膜18にかかる応力も調整することができる。   By injecting molten salt into the anode chamber 21 and the cathode chamber 22 continuously or intermittently, a molten salt flow directed upward can be formed in both the anode chamber 21 and the cathode chamber 22. This molten salt flow causes pressure loss in both the anode chamber 21 and the cathode chamber 22, so that the stress from the anode chamber 21 side and the stress from the anode chamber 21 side in the opposite direction cancel each other in the diaphragm 18. Therefore, the stress applied to the diaphragm 18 is reduced. And the magnitude | size of the pressure loss which generate | occur | produces in the anode chamber 21 and the cathode chamber 22 can be adjusted by adjusting the injection amount of molten salt, and the stress concerning the diaphragm 18 can also be adjusted.

溶融塩を注入する際には、陽極側注入口15aにおける圧力が陰極側注入口15bにおける圧力以上となるようにすることが望ましい。また、陽極側注入口15aにおける圧力から陰極側注入口15bにおける圧力を引いた差圧は、0MPa以上0.01MPa以下が望ましく、0.001MPa以上0.01MPa以下がより望ましい。このように溶融塩を注入することにより、隔膜18に陽極室21側および陰極室22側からかかる溶融塩による応力をより低減させることができる。これにより、溶融塩の応力による破損のおそれが少なくなるため、隔膜18を薄くすることができ、電流効率を向上させ、Caの生成効率を向上させることができる。また、陽極側注入口15aにおける圧力を陰極側注入口15bにおける圧力よりも高くすることにより、陰極室22から陽極室21に溶融塩が流入するのを十分に抑制できるため、これによっても電流効率を向上させ、Caの生成効率を向上させることができる。   When injecting the molten salt, it is desirable that the pressure at the anode side inlet 15a be equal to or higher than the pressure at the cathode side inlet 15b. The differential pressure obtained by subtracting the pressure at the cathode side injection port 15b from the pressure at the anode side injection port 15a is preferably 0 MPa or more and 0.01 MPa or less, and more preferably 0.001 MPa or more and 0.01 MPa or less. By injecting the molten salt in this way, the stress caused by the molten salt from the anode chamber 21 side and the cathode chamber 22 side to the diaphragm 18 can be further reduced. Thereby, since there is less fear of breakage due to the stress of the molten salt, the diaphragm 18 can be thinned, current efficiency can be improved, and Ca generation efficiency can be improved. Further, since the pressure at the anode side inlet 15a is made higher than the pressure at the cathode side inlet 15b, the molten salt can be sufficiently prevented from flowing into the anode chamber 21 from the cathode chamber 22, so that the current efficiency is also improved. And the Ca production efficiency can be improved.

電解槽10において、陽極側排出口17aと陽極側注入口15aとを接続する配管25の途中に、CaCl2を供給するタンク26を設けてもよい。これにより、電気分解によって減少したCaCl2を補充することができる。 In the electrolytic cell 10, a tank 26 for supplying CaCl 2 may be provided in the middle of the pipe 25 connecting the anode side discharge port 17a and the anode side injection port 15a. This makes it possible to replenish CaCl 2 that has been reduced by electrolysis.

隔膜18としては、イットリア(Y23)を含む多孔質のセラミックスからなるものや、多孔質の金属焼結体を用いることができる。 As the diaphragm 18, a porous ceramic containing yttria (Y 2 O 3 ) or a porous metal sintered body can be used.

図2は、セラミックスからなる隔膜の構成例を示す図である。金属焼結体は、2枚の金属製の網とその間に挟まれた金属繊維を焼結して作製した板状であり、柔軟性に富み、溶接可能であるとともに、大きさの自由度が大きい。したがって、板状の金属焼結体を溶接して円筒状に形成した隔膜18は、大型化が可能である。一方、隔膜18が、セラミックスからなるものである場合、金属焼結体のように一体の大きなものを作製することができないため、複数の部品を組み合わせて作製する。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a diaphragm made of ceramics. The metal sintered body is a plate-like material produced by sintering two metal nets and metal fibers sandwiched between them, and is flexible, weldable, and has a large degree of freedom. large. Therefore, the diaphragm 18 formed by welding the plate-shaped metal sintered body into a cylindrical shape can be enlarged. On the other hand, when the diaphragm 18 is made of ceramics, it is impossible to manufacture a large integrated body like a metal sintered body. Therefore, the diaphragm 18 is manufactured by combining a plurality of parts.

例えば、図2(a)は、セラミックス製の環状の隔膜部品18aの両端の縁に段差18b、18cを設けて、複数の隔膜部品18aを組み合わせたものである。また、図2(b)は、両端の縁に段差を設けた隔膜部品18aの間に隔膜部品18aの段差18bと組み合わさる段差18eを設けたスペーサー18dを配置したものである。スペーサー18dは、隔膜部品18aを形成するセラミックスよりも強度を有する材質で形成することが望ましい。   For example, FIG. 2 (a) is a combination of a plurality of diaphragm parts 18a provided with steps 18b and 18c at the edges of both ends of an annular diaphragm part 18a made of ceramics. In FIG. 2B, a spacer 18d provided with a step 18e to be combined with the step 18b of the diaphragm part 18a is disposed between the diaphragm parts 18a provided with a step at both ends. The spacer 18d is desirably formed of a material having strength higher than that of the ceramic forming the diaphragm component 18a.

陽極12と陰極13とを隔離する隔離体として、隔膜18に代えて溶融塩の一部が流通可能に構成された隔壁を用いてもよい。隔壁は金属CaはもとよりCaや塩素のイオンなど溶融塩も通さないが、隔壁の一部に溶融塩が通過できるスリットや穴などを設けておくことにより、電解を可能とし、一方、金属Caの通過をある程度制限して、バックリアクションを抑制することが可能となる。   As a separator that separates the anode 12 and the cathode 13, a partition configured to allow a part of the molten salt to flow therethrough may be used instead of the diaphragm 18. The partition does not allow molten salt such as Ca and chlorine ions as well as metal Ca, but by providing a slit or a hole through which molten salt can pass in a part of the partition, electrolysis is possible. It is possible to limit the passage to some extent and suppress back reaction.

図1では、溶融塩の流動方向を鉛直上向きとしたが、下向きであってもよい。しかし、陽極室21では溶融塩中に発生するCl2ガスによって上向きの駆動力が発生し、この駆動力を利用する点から溶融塩の流動方向を鉛直上向きとすることが望ましい。 Although the flow direction of the molten salt is vertically upward in FIG. 1, it may be downward. However, in the anode chamber 21, an upward driving force is generated by the Cl 2 gas generated in the molten salt. From the viewpoint of using this driving force, it is desirable that the flow direction of the molten salt is vertically upward.

さらに、陰極室22で電気分解が進行して溶融塩中のCa濃度が過飽和となった場合に析出する金属CaはCaCl2よりも比重が小さく、溶融塩の上方に浮上するため、金属Caの回収効率を高める点からも、溶融塩の流動方向を鉛直上向きとすることが望ましい。 Furthermore, the metal Ca deposited when the electrolysis proceeds in the cathode chamber 22 and the Ca concentration in the molten salt becomes supersaturated has a lower specific gravity than CaCl 2 and floats above the molten salt. Also from the viewpoint of increasing the recovery efficiency, it is desirable that the flow direction of the molten salt is vertically upward.

また、陰極室22に注入する溶融塩は、電気分解によって陰極室22で生成するCaが完全に溶解しても飽和濃度以下となる量であることが望ましい。Ca濃度が飽和濃度を超えて過飽和になると、溶解しきれなくなったCaが溶融塩中に細かく分散した状態で析出し、析出したCaは溶融塩に溶解したCaよりも活性を有するため、例えばイットリアを含む隔膜18を腐食させ、電解槽10の寿命を縮める一因となるからである。   Further, it is desirable that the molten salt injected into the cathode chamber 22 is in such an amount that the Ca concentration produced in the cathode chamber 22 by electrolysis is less than the saturation concentration even when it is completely dissolved. When the Ca concentration exceeds the saturation concentration and becomes supersaturated, Ca that cannot be completely dissolved is precipitated in a finely dispersed state in the molten salt, and the precipitated Ca is more active than Ca dissolved in the molten salt. This is because it corrodes the diaphragm 18 containing, thereby reducing the life of the electrolytic cell 10.

次に、前記(3)に記載のTiの製造方法について説明する。   Next, the Ti manufacturing method described in (3) will be described.

図3は、本発明のTiの製造方法を実施する際の工程例を示す図である。図3に示すように、このTi製造工程は、CaCl2を含み且つCaが溶解した溶融塩中のCaとTiCl4を反応させて前記溶融塩中に金属Tiの粒子であるTi粒子を生成させる還元工程31と、前記溶融塩中に生成したTi粒子を前記溶融塩から分離する分離工程32と、Ti粒子の生成に伴ってCa濃度の低下した溶融塩を電気分解することによりCa濃度を高める電解工程とを有する。本発明のTiの製造方法では、この電解工程において、上述の本発明の電解方法を適用するため、図3にはこの電解方法の実施に用いる電解槽10が組み込まれている。 FIG. 3 is a diagram showing an example of steps in carrying out the Ti manufacturing method of the present invention. As shown in FIG. 3, in this Ti manufacturing process, Ca in a molten salt containing CaCl 2 and dissolved therein is reacted with TiCl 4 to generate Ti particles that are particles of metallic Ti in the molten salt. Reduction step 31, separation step 32 for separating Ti particles generated in the molten salt from the molten salt, and increasing the Ca concentration by electrolyzing the molten salt whose Ca concentration has decreased with the generation of Ti particles An electrolysis process. In the Ti production method of the present invention, in order to apply the above-described electrolysis method of the present invention in this electrolysis step, an electrolytic cell 10 used for carrying out this electrolysis method is incorporated in FIG.

電解槽10におけるCaCl2の電気分解によってCa濃度の高められた溶融塩は、電解槽10の陰極側排出口17bから排出され、還元工程31へ移送される。 The molten salt whose Ca concentration is increased by electrolysis of CaCl 2 in the electrolytic cell 10 is discharged from the cathode side outlet 17 b of the electrolytic cell 10 and transferred to the reduction step 31.

還元工程31で、Ca濃度の高められた溶融塩中のCaにTiCl4のガスを反応させると、還元反応によって溶融塩中にTi粒子が生成する。溶融塩中での還元反応が進行すると、溶融塩中のCaが消費され、Ti粒子とともにCaCl2も生成する。 In the reduction step 31, when TiCl 4 gas is reacted with Ca in the molten salt having an increased Ca concentration, Ti particles are generated in the molten salt by the reduction reaction. When the reduction reaction in the molten salt proceeds, Ca in the molten salt is consumed, and CaCl 2 is generated together with Ti particles.

還元工程31で生成したTi粒子は溶融塩とともに分離工程32へ移送され、Ti粒子は溶融塩から分離される。分離には、高温デカンターや液体サイクロンを利用することができる。   The Ti particles generated in the reduction step 31 are transferred to the separation step 32 together with the molten salt, and the Ti particles are separated from the molten salt. For the separation, a high-temperature decanter or a hydrocyclone can be used.

分離工程32で溶融塩から分離されたTi粒子は溶解工程33で加熱溶解され、インゴット34とされる。   The Ti particles separated from the molten salt in the separation step 32 are heated and dissolved in the dissolution step 33 to form an ingot 34.

一方、Ti粒子が分離された、Ca濃度の低下した溶融塩は、電解工程に移送され、電解槽10の陰極側注入口15bから注入される。そして、電気分解によって再びCa濃度が高められ、還元工程31へ移送される。   On the other hand, the molten salt having a reduced Ca concentration from which the Ti particles have been separated is transferred to the electrolysis process and injected from the cathode side injection port 15 b of the electrolytic cell 10. Then, the Ca concentration is increased again by electrolysis and transferred to the reduction step 31.

Tiの製造工程を、図4に示すように構成することにより、電解工程において効率よくCa濃度を高めることができるため、還元工程でのTi粒子の生成効率およびTiのインゴットの製造効率を向上させることができる。   By configuring the Ti production process as shown in FIG. 4, the Ca concentration can be increased efficiently in the electrolysis process, so the Ti particle production efficiency and the Ti ingot production efficiency in the reduction process are improved. be able to.

本発明の溶融塩電解方法の効果を確認するため、下記の溶融塩電解試験を行い、その結果を評価した。   In order to confirm the effect of the molten salt electrolysis method of the present invention, the following molten salt electrolysis test was conducted and the results were evaluated.

1.溶融塩電解条件
前記図1に示す装置を用いて溶融塩について電気分解を行った。電気分解条件は表1に示す通りとした。表1における差圧とは、陽極側注入口における圧力から陰極側注入口における圧力を引いた値である。陽極は内径100mmのカーボン、陰極は直径10mmのFe、隔膜は内径50mm、厚さ5mmのものを用いた。溶融塩の温度は850℃とし、陰極電流密度は1.0〜20A/cm2とした。また、陰極室における溶融塩の流量は10L/minとし、陰極側注入口における圧力を0.015MPaとした。
1. Molten salt electrolysis conditions The molten salt was electrolyzed using the apparatus shown in FIG. The electrolysis conditions were as shown in Table 1. The differential pressure in Table 1 is a value obtained by subtracting the pressure at the cathode side inlet from the pressure at the anode side inlet. The anode used was carbon having an inner diameter of 100 mm, the cathode used was Fe having a diameter of 10 mm, and the diaphragm was used having an inner diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm. The temperature of the molten salt was 850 ° C., and the cathode current density was 1.0 to 20 A / cm 2 . The flow rate of the molten salt in the cathode chamber was 10 L / min, and the pressure at the cathode side inlet was 0.015 MPa.

Figure 2009197277
Figure 2009197277

本発明の実施例1および4では、陽極側注入口における圧力と陰極側注入口における圧力とが同一となるように、実施例2および3では、差圧が表中の値となるように、陽極室における溶融塩の流量を調整した。比較例は、陽極室へは溶融塩を流さなかったため、陽極室における溶融塩の流量0とした。比較例において、陽極室における溶融塩の流量が0であるにも関わらず陽極側注入口における圧力が発生したのは、注入口が下方にあるため溶融塩の深さ分の静水圧が発生したためである。   In Examples 1 and 4 of the present invention, the pressure at the anode side inlet and the pressure at the cathode side inlet are the same, and in Examples 2 and 3, the differential pressure is the value in the table. The flow rate of the molten salt in the anode chamber was adjusted. In the comparative example, since the molten salt did not flow into the anode chamber, the flow rate of the molten salt in the anode chamber was set to zero. In the comparative example, although the flow rate of the molten salt in the anode chamber was 0, the pressure at the anode side inlet was generated because the hydrostatic pressure corresponding to the depth of the molten salt was generated because the inlet was below. It is.

2.試験結果
上記条件で行った電気分解について、電流効率を評価指標として評価を行った。電流効率は、表1に注入された電気分解条件と併せて示した。
2. Test Results The electrolysis performed under the above conditions was evaluated using the current efficiency as an evaluation index. The current efficiency is shown together with the electrolysis conditions injected in Table 1.

表1に示すように、本発明の実施例1〜4ではいずれも電流効率が88%以上と、比較例の75%と比べて良好な値であった。差圧を0.001MPa以上とした実施例2および3では92%と、より良好な値であった。   As shown in Table 1, in all of Examples 1 to 4 of the present invention, the current efficiency was 88% or more, which was a good value compared with 75% of the comparative example. In Examples 2 and 3 in which the differential pressure was 0.001 MPa or more, it was 92%, which was a better value.

差圧を0.001MPa以上とした実施例2および3の方が差圧を0とした実施例1および4よりも電流効率が良好な値であった理由としては、陽極側注入口の圧力が陰極側注入口よりも高い場合には陰極室から隔壁を介して陽極室へCaが流入するのを十分に抑制できたのに対して、同じ圧力ではわずかに陽極室へCaが流入したためと考えられる。   The reason why the current efficiency was better in Examples 2 and 3 in which the differential pressure was 0.001 MPa or more than in Examples 1 and 4 in which the differential pressure was 0 was that the pressure at the anode side inlet was When it was higher than the cathode side inlet, Ca could be sufficiently suppressed from flowing from the cathode chamber to the anode chamber via the partition wall, whereas it was thought that Ca slightly flowed into the anode chamber at the same pressure. It is done.

本発明の溶融塩の電気分解方法は、電解槽中において溶融塩を陽極室内および陰極室内で同一方向に流動させることにより、隔離体にかかる応力を低減することができ、隔離体を薄くできるため電流効率を向上させることができる。さらに、陽極側注入口における圧力を陰極側注入口における圧力よりも高くすることにより、陰極室から陽極室への溶融塩の流入によるバックリアクションを防止し、電流効率をより向上させることができる。   The molten salt electrolysis method of the present invention is capable of reducing stress applied to the separator and reducing the thickness of the separator by causing the molten salt to flow in the same direction in the anode chamber and the cathode chamber in the electrolytic cell. Current efficiency can be improved. Furthermore, by making the pressure at the anode side inlet higher than the pressure at the cathode side inlet, back reaction due to the inflow of molten salt from the cathode chamber to the anode chamber can be prevented, and the current efficiency can be further improved.

本発明の電解槽は、溶融塩を陽極室内および陰極室内で同一方向に流動させることができるため、隔離体にかかる応力を低減することができる。また、本発明のTiの製造方法は、金属Tiに限られず、溶融塩として合金成分を含有するものを用いることにより、合金Tiの製造に利用することも可能である。   The electrolytic cell of the present invention can reduce the stress applied to the separator because the molten salt can flow in the same direction in the anode chamber and the cathode chamber. Further, the Ti production method of the present invention is not limited to metal Ti, and can be used for production of alloy Ti by using a molten salt containing an alloy component.

本発明のCa濃度交換方法が行われるCa調整槽の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Ca adjustment tank in which the Ca density | concentration exchange method of this invention is performed. セラミックスからなる隔膜の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the diaphragm which consists of ceramics. 本発明のTiの製造方法を実施する際の工程例を示す図である。It is a figure which shows the example of a process at the time of implementing the manufacturing method of Ti of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 電解槽
11 電解槽容器
12 陽極
13 陰極
14 底板
15 注入口
15a 陽極側注入口
15b 陰極側注入口
16 蓋
17 排出口
17a 陽極側排出口
17b 陰極側排出口
18 隔膜
18a 隔膜部品
18b 段差
18c 段差
18d スペーサー
18e 段差
21 陽極室
22 陰極室
23 陽極側ポンプ
24 陰極側ポンプ
25 配管
26 タンク
31 還元工程
32 分離工程
33 溶解工程
34 インゴット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolytic cell 11 Electrolytic cell container 12 Anode 13 Cathode 14 Bottom plate 15 Inlet 15a Anode side injection port 15b Cathode side injection port 16 Lid 17 Discharge port 17a Anode side discharge port 17b Cathode side discharge port 18 Diaphragm 18a Diaphragm part 18b Step 18c Step 18d Spacer 18e Step 21 Anode chamber 22 Cathode chamber 23 Anode-side pump 24 Cathode-side pump 25 Piping 26 Tank 31 Reduction process 32 Separation process 33 Melting process 34 Ingot

Claims (9)

陽極と、前記陽極に対向する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置された隔離体と、
前記隔離体によって隔てられた、前記陽極を有する陽極室と、前記陰極を有する陰極室とを備え、
前記陽極室および前記陰極室の一端にそれぞれ溶融塩の注入口を、前記陽極室および前記陰極室の他端にそれぞれ前記溶融塩の排出口を有し、前記溶融塩を電気分解する電解槽において、
前記陽極室および前記陰極室の注入口から前記溶融塩を、前記陽極室内および前記陰極室内を同一方向に流動し、且つ前記陽極室の注入口における圧力が前記陰極室の注入口における圧力以上となるように注入することを特徴とする溶融塩の電解方法。
An anode, a cathode facing the anode, and a separator disposed between the anode and the cathode;
An anode chamber having the anode and a cathode chamber having the cathode, separated by the separator;
In an electrolytic cell for electrolyzing the molten salt, having an inlet for molten salt at one end of the anode chamber and the cathode chamber, respectively, and an outlet for the molten salt at the other end of the anode chamber and the cathode chamber, respectively. ,
The molten salt flows from the inlet of the anode chamber and the cathode chamber in the same direction in the anode chamber and the cathode chamber, and the pressure at the inlet of the anode chamber is equal to or higher than the pressure at the inlet of the cathode chamber. A molten salt electrolysis method, wherein the molten salt is injected so that
前記陽極室の注入口における圧力が前記陰極室の注入口における圧力よりも大きくなるように前記溶融塩を注入することを特徴とする請求項1に記載の溶融塩の電解方法。   2. The molten salt electrolysis method according to claim 1, wherein the molten salt is injected so that the pressure at the inlet of the anode chamber is larger than the pressure at the inlet of the cathode chamber. 前記溶融塩の流動方向が鉛直上向きであることを特徴とする請求項1または2に記載の溶融塩の電解方法。   The molten salt electrolysis method according to claim 1 or 2, wherein the flow direction of the molten salt is vertically upward. 前記溶融塩がCaCl2を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の溶融塩の電解方法。 The molten salt electrolysis method according to claim 1, wherein the molten salt contains CaCl 2 . 電気分解によって上昇する前記陰極室内の溶融塩中のCa濃度が飽和濃度以下となるように前記溶融塩を注入することを特徴とする請求項4に記載の溶融塩の電解方法。   5. The molten salt electrolysis method according to claim 4, wherein the molten salt is injected so that a Ca concentration in the molten salt in the cathode chamber rising by electrolysis is equal to or lower than a saturated concentration. 前記陰極室に注入される溶融塩にCaが溶解し、前記陽極室に注入される溶融塩にCaが溶解していないことを特徴とする請求項4または5に記載の溶融塩の電解方法。   The molten salt electrolysis method according to claim 4 or 5, wherein Ca is dissolved in the molten salt injected into the cathode chamber, and Ca is not dissolved in the molten salt injected into the anode chamber. 陽極および前記陽極に対向する陰極を有し、溶融塩を電気分解する電解槽であって、
前記陽極と前記陰極との間に配置された隔離体と、前記隔離体によって隔てられた、前記陽極を有する陽極室と、前記陰極を有する陰極室とを備え、
前記陽極室および前記陰極室の一端にそれぞれ溶融塩の注入口、前記陽極室および前記陰極室の他端に前記溶融塩の排出口を有し、前記陽極室内および前記陰極室内において、前記溶融塩を同一方向に流動させることを特徴とする電解槽。
An electrolytic cell having an anode and a cathode facing the anode, and electrolyzing molten salt,
A separator disposed between the anode and the cathode, an anode chamber having the anode, and a cathode chamber having the cathode, separated by the separator,
One end of each of the anode chamber and the cathode chamber has an inlet for molten salt, and the other end of the anode chamber and the cathode chamber has an outlet for the molten salt, and the molten salt is disposed in the anode chamber and the cathode chamber. An electrolyzer characterized by flowing in the same direction.
前記隔離体が、金属焼結体からなる隔膜であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の溶融塩の電解方法または請求項6に記載の電解槽。   The said separator is a diaphragm which consists of a metal sintered compact, The electrolytic method of the molten salt in any one of Claims 1-5, or the electrolytic cell of Claim 6. CaCl2を含有し且つCaが溶解した第1の溶融塩を反応容器に導入し、前記溶融塩中のCaによってTiCl4を還元させて前記第1の溶融塩中にTi粒子を生成させる還元工程と、
前記Ti粒子を前記第1の溶融塩から分離する分離工程と、
前記第1の溶融塩を電気分解してCaを生成することにより前記第1の溶融塩中のCa濃度を上昇させる電解工程とを有するTiの製造方法において、
前記電解工程において、請求項1〜5および8のいずれかに記載の溶融塩の電解方法を適用し、前記陰極室には前記第1の溶融塩を注入し、前記陽極室内にはCaCl2を含有し且つCaが溶解していない第2の溶融塩を注入することを特徴とするTiの製造方法。
A reduction step of introducing a first molten salt containing CaCl 2 and dissolving Ca into a reaction vessel, and reducing TiCl 4 with Ca in the molten salt to generate Ti particles in the first molten salt. When,
Separating the Ti particles from the first molten salt;
In the method for producing Ti, comprising electrolyzing the first molten salt to generate Ca by increasing the Ca concentration in the first molten salt,
In the electrolysis step, the method for electrolyzing a molten salt according to any one of claims 1 to 5 and 8 is applied, the first molten salt is injected into the cathode chamber, and CaCl 2 is injected into the anode chamber. A method for producing Ti, comprising injecting a second molten salt containing Ca and not dissolved therein.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8747644B2 (en) 2009-05-12 2014-06-10 Metalysis Limited Apparatus and method for reduction of a solid feedstock
KR101485018B1 (en) * 2014-05-07 2015-01-28 (주) 시온텍 Chlorine-dioxide gas generator and Chlorine-dioxide gas generation system
US9725815B2 (en) 2010-11-18 2017-08-08 Metalysis Limited Electrolysis apparatus
CN107287624A (en) * 2017-08-22 2017-10-24 攀钢集团研究院有限公司 Prepare the process and its electrolytic cell assembly of vanadium chromium Titanium Powder

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8747644B2 (en) 2009-05-12 2014-06-10 Metalysis Limited Apparatus and method for reduction of a solid feedstock
US8992758B2 (en) 2009-05-12 2015-03-31 Metalysis Limited Apparatus and method for reduction of a solid feedstock
US9725815B2 (en) 2010-11-18 2017-08-08 Metalysis Limited Electrolysis apparatus
KR101485018B1 (en) * 2014-05-07 2015-01-28 (주) 시온텍 Chlorine-dioxide gas generator and Chlorine-dioxide gas generation system
CN107287624A (en) * 2017-08-22 2017-10-24 攀钢集团研究院有限公司 Prepare the process and its electrolytic cell assembly of vanadium chromium Titanium Powder

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