JP6933936B2 - Molten salt electrolytic cell - Google Patents

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Description

本発明は、塩化マグネシウムを含有する溶融塩を電気分解して、金属を得る溶融塩電解法に用いられる溶融塩電解槽に関する。 The present invention relates to a molten salt electrolytic cell used in a molten salt electrolysis method for obtaining a metal by electrolyzing a molten salt containing magnesium chloride.

金属チタンは、工業的にはクロール法によって製造されたスポンジチタンをもとに製造されている。そして、このクロール法によるスポンジチタン製造工程は、塩化蒸留工程、還元分離工程、破砕工程及び電解工程の四工程に大別される。 Titanium metal is industrially produced based on titanium sponge produced by the Kroll process. The titanium sponge titanium production process by this Kroll process is roughly divided into four steps: a chloride distillation step, a reduction separation step, a crushing step, and an electrolysis step.

これらの工程の一つである電解工程は、四塩化チタンを金属マグネシウムで還元してスポンジチタンを製造する還元工程の副生成物である塩化マグネシウムを、溶融塩電気分解して、金属マグネシウムを再生する工程である。 In the electrolysis step, which is one of these steps, magnesium chloride, which is a by-product of the reduction step of reducing titanium tetrachloride with metallic magnesium to produce sponge titanium, is electrolyzed by molten salt to regenerate metallic magnesium. It is a process to do.

電解工程において用いられる溶融塩電解槽は、例えば、特許文献1に開示されているように、溶融塩の電気分解を行う電気分解室と、生成金属マグネシウムが回収されるメタル回収室と、から構成される。 The molten salt electrolytic cell used in the electrolysis step is composed of, for example, an electrolysis chamber for electrolyzing the molten salt and a metal recovery chamber for recovering the produced metallic magnesium, as disclosed in Patent Document 1. Will be done.

そして、溶融塩の電気分解により、塩素ガスが発生するので、生成塩素の回収については、排ガス配管を電気分解室の上部空間に接続させることや(特許文献2)、排ガス配管を電気分解室の上部空間とメタル回収室の上部空間の両方に接続させること(引用文献3)等が提案されている。 Chlorine gas is generated by the electrolysis of the molten salt. Therefore, for the recovery of the generated chlorine, the exhaust gas pipe is connected to the upper space of the electrolysis chamber (Patent Document 2), and the exhaust gas pipe is connected to the electrolysis chamber. It has been proposed to connect to both the upper space and the upper space of the metal recovery chamber (Reference 3).

特開2012−149301号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-149301 特表2004−502879号公報Japanese Patent Publication No. 2004-502879 特開2001−355089号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-35589

しかしながら、特許文献2や特許文献3に開示されている構造では、金属マグネシウムおよび溶融塩からの塩素の脱泡が不十分であるため、金属マグネシウムおよび溶融塩の流れに、塩素ガスが混ざり乱れが生じることで、電気分解によって分解した塩素と金属マグネシウムが再反応し、塩化マグネシウムとなり、再度電気分解しなくてはならず、電流が有効に使用されていない問題があった。また、塩素の脱泡が不十分なことで、塩素ガスが隔壁を超えてメタル回収室に入り込み、メタル回収室で塩素と金属マグネシウムの再反応し、電流効率が低下する問題や、メタル回収室に設置されている温度計や液面制御装置などの金属製装置を腐食させる問題があった。 However, in the structures disclosed in Patent Documents 2 and 3, chlorine gas is insufficiently defoamed from the metallic magnesium and the molten salt, so that chlorine gas is mixed and disturbed in the flow of the metallic magnesium and the molten salt. As a result, chlorine decomposed by electrolysis and metallic magnesium re-react to magnesium chloride, which must be electrolyzed again, and there is a problem that the current is not used effectively. In addition, due to insufficient defoaming of chlorine, chlorine gas enters the metal recovery chamber beyond the partition wall, and chlorine and metallic magnesium re-react in the metal recovery chamber, resulting in a decrease in current efficiency and the metal recovery chamber. There was a problem of corroding metal devices such as thermometers and liquid level control devices installed in.

従って、本発明の目的は、電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩からの塩素ガスの脱泡性が良好な溶融塩電解槽を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a molten salt electrolytic cell having good defoaming property of chlorine gas from metallic magnesium and molten salt produced in an electrolysis chamber.

上記課題は、以下に示す本発明により解決される。
すなわち、本発明(1)は、内側に角柱状の空間を有する陰極と、該陰極の内側に配置される角柱状の陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持される金属マグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、該メタル回収室側の陰極の上を通過し、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該メタル回収室側の陰極の外側端から該金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離が100〜500mmであり、
該陰極の高さが500〜2000mmであること、
を特徴とする溶融塩電解槽を提供するものである。
The above problem is solved by the present invention shown below.
That is, in the present invention (1), a cathode having a prismatic space inside, a prismatic anode arranged inside the cathode, and one or more multiple poles arranged between the cathode and the anode. A molten salt consisting of an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed and a metal recovery chamber having a metal magnesium holding portion in which the metallic magnesium generated by the electrolysis of the molten salt is held. It ’s an electrolytic tank,
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the metal recovery chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber pass over the cathode on the metal recovery chamber side and flow laterally. After that, a metal magnesium inflow route is formed, which flows downward through the vertical portion of the metal magnesium inflow route and then flows into the metal recovery chamber.
The distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is 100 to 500 mm.
The height of the cathode is 500 to 2000 mm.
The present invention provides a molten salt electrolytic cell characterized by the above.

また、本発明(2)は、前記陰極の高さ(A)に対する前記メタル回収室側の陰極の外側端から前記金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B)の比(B/A)が0.05〜0.6であることを特徴とする(1)の溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, in the present invention (2), the ratio (B) of the distance (B) from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path with respect to the height (A) of the cathode (B). / A) provides the molten salt electrolytic cell of (1), which is characterized by having a value of 0.05 to 0.6.

また、本発明(3)は、前記金属マグネシウム流入経路縦部の幅が50〜300mmであることを特徴とする(1)又は(2)いずれかの溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, the present invention (3) provides a molten salt electrolytic cell according to either (1) or (2), wherein the width of the vertical portion of the metallic magnesium inflow path is 50 to 300 mm.

また、本発明(4)は、前記金属マグネシウム流入経路縦部の幅(C)に対する前記メタル回収室側の陰極の外側端から前記金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離離(B)の比(B/C)が0.8〜10であることを特徴とする(1)〜(3)いずれかの溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, in the present invention (4), the distance (B) from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path with respect to the width (C) of the vertical portion of the metal magnesium inflow path. ) Is 0.8 to 10, and the molten salt electrolytic cell according to any one of (1) to (3) is provided.

また、本発明(5)は、断面視でL字又は逆L字形状の脱泡領域形成部材が、前記メタル回収室側の陰極の外側に、前記隔壁とは間隔を開けて配置されることにより、前記金属マグネシウム流入経路が形成されていることを特徴とする(1)〜(4)いずれかの溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, in the present invention (5), an L-shaped or inverted L-shaped defoaming region forming member in a cross-sectional view is arranged outside the cathode on the metal recovery chamber side at a distance from the partition wall. This provides the molten salt electrolytic cell according to any one of (1) to (4), wherein the metal magnesium inflow path is formed.

また、本発明(6)は、平板状の脱泡領域形成部材が、前記メタル回収室側の陰極の外側に、前記隔壁とは間隔を開けて配置されることにより、前記金属マグネシウム流入経路が形成されていることを特徴とする(1)〜(4)いずれかの溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, in the present invention (6), the flat plate-shaped defoaming region forming member is arranged on the outside of the cathode on the metal recovery chamber side at a distance from the partition wall, so that the metal magnesium inflow path is established. It provides the molten salt electrolytic cell according to any one of (1) to (4), which is characterized by being formed.

本発明によれば、電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩からの塩素ガスの脱泡性が良好な溶融塩電解槽を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a molten salt electrolytic cell having good defoaming property of chlorine gas from metallic magnesium and molten salt produced in an electrolysis chamber.

本発明の溶融塩電解槽の形態例を示す模式的な斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the morphological example of the molten salt electrolytic cell of this invention. 図1中の溶融塩電解槽の溶融塩流入経路及び金属マグネシウム流入経路を示す図である。It is a figure which shows the molten salt inflow path and the metal magnesium inflow path of the molten salt electrolytic cell in FIG. 図1中の溶融塩電解槽を垂直な面で切った端面図である。It is an end view which cut the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 by a vertical plane. 図1中の溶融塩電解槽を図3とは別の垂直な面で切った端面図である。It is an end view which cut the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 by the vertical plane different from FIG. 図3中の金属マグネシウム流入経路近傍の拡大図である。It is an enlarged view near the metal magnesium inflow path in FIG. 本発明の溶融塩電解槽の形態例を示す模式的な端面図である。It is a schematic end view which shows the morphological example of the molten salt electrolytic cell of this invention. 図6中の金属マグネシウム流入経路近傍の拡大図である。It is an enlarged view near the metal magnesium inflow path in FIG. メタル回収室側の陰極の上端と脱泡領域形成部材の上端との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between the upper end of the cathode on the metal recovery chamber side, and the upper end of a defoaming region forming member. メタル回収室側の陰極の上端と脱泡領域形成部材の上端との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship between the upper end of the cathode on the metal recovery chamber side, and the upper end of a defoaming region forming member. 脱泡領域形成部材の設置方法の形態例を示す端面図である。It is an end view which shows the form example of the installation method of the defoaming area forming member.

本発明の溶融塩電解槽は、内側に角柱状の空間を有する陰極と、該陰極の内側に配置される角柱状の陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持される金属マグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、該メタル回収室側の陰極の上を通過し、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該メタル回収室側の陰極の外側端から該金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離が100〜500mmであり、
該陰極の高さが500〜2000mmであること、
を特徴とする溶融塩電解槽である。
The molten salt electrolytic cell of the present invention has a cathode having a prismatic space inside, a prismatic anode arranged inside the cathode, and one or more duplexes arranged between the cathode and the anode. A molten salt consisting of an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed and a metal recovery chamber having a metal magnesium holding portion in which the metallic magnesium generated by the electrolysis of the molten salt is held. It ’s an electrolytic cell,
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the metal recovery chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber pass over the cathode on the metal recovery chamber side and flow laterally. After that, a metal magnesium inflow route is formed, which flows downward through the vertical portion of the metal magnesium inflow route and then flows into the metal recovery chamber.
The distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is 100 to 500 mm.
The height of the cathode is 500 to 2000 mm.
It is a molten salt electrolytic cell characterized by.

本発明の溶融塩電解槽について、図1〜図5を参照して説明する。図1は、本発明の溶融塩電解槽の形態例を示す模式的な斜視図であり、金属マグネシウムを製造するための溶融塩電解槽である。図2は、図1中の溶融塩電解槽の溶融塩流入経路及び金属マグネシウム流入経路を示す図である。図3は、図1中の溶融塩電解槽を垂直な面で切った端面図である。図4は、図1中の溶融塩電解槽を、図3とは別の垂直な面で切った端面図である。図5は、図4中の金属マグネシウム流入経路の近傍を拡大した図である。なお、図1では、説明の都合上、側壁2、炉床3及び蓋4については、輪郭のみを点線で記載する。 The molten salt electrolytic cell of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a morphological example of the molten salt electrolytic cell of the present invention, and is a molten salt electrolytic cell for producing metallic magnesium. FIG. 2 is a diagram showing a molten salt inflow path and a metallic magnesium inflow path of the molten salt electrolytic cell in FIG. FIG. 3 is an end view of the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 cut along a vertical plane. FIG. 4 is an end view of the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 cut by a vertical plane different from that in FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the metallic magnesium inflow path in FIG. In FIG. 1, for convenience of explanation, only the outlines of the side wall 2, the hearth 3, and the lid 4 are shown by dotted lines.

図1〜図4に示すように、溶融塩電解槽1の外側は、側壁2、炉床3及び蓋4で構成されている。側壁2及び炉床3は、耐火レンガで構築されており、また、蓋4は、キャスタブル耐火物で構築されている。また、図示しないが、メタル回収室22の上側部分の蓋4には、マグネシウム保持部14に貯まった金属マグネシウムを、連続的又は一定間隔毎若しくは不定期に、回収するためのマグネシウム回収口及び溶融塩が電気分解により消費されて少なくなったときに、溶融塩電解槽1内に溶融塩を補給するための溶融塩補給口が形成され、電気分解室21の上側部分の蓋4には、塩素ガスの回収口が形成されており、塩素ガスを外に排出するための塩素ガス排出管が付設されている。 As shown in FIGS. 1 to 4, the outside of the molten salt electrolytic cell 1 is composed of a side wall 2, a hearth 3, and a lid 4. The side wall 2 and the hearth 3 are constructed of refractory bricks, and the lid 4 is constructed of castable refractory. Further, although not shown, the lid 4 on the upper portion of the metal recovery chamber 22 has a magnesium recovery port and a molten metal for recovering the metallic magnesium stored in the magnesium holding portion 14 continuously, at regular intervals, or irregularly. When the amount of salt consumed by electrolysis is reduced, a molten salt replenishment port for replenishing the molten salt is formed in the molten salt electrolytic cell 1, and chlorine is formed on the lid 4 of the upper portion of the electrolysis chamber 21. A gas recovery port is formed, and a chlorine gas discharge pipe for discharging chlorine gas to the outside is attached.

溶融塩電解槽1の内側の上部は、隔壁5により、電気分解室21とメタル回収室22に分離されている。電気分解室21とメタル回収室22の境界部の下部には、メタル回収室22から電気分解室21に溶融塩が流入するための流入経路である溶融塩流入経路8が形成されている。電気分解室21とメタル回収室22の境界部の、溶融塩流入経路8より上の部分には、電気分解室22で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩がメタル回収室22に流入するための経路である金属マグネシウム流入経路7が形成されている。なお、電気分解室21とメタル回収室22の下部とは、それぞれの隔壁5より下側部分を指す。また、電気分解室21とメタル回収室22の境界部とは、横方向に見たときに、隔壁5が設置されている位置近傍から、メタル回収室22側の陰極25が設置されている位置近傍までの範囲を指す。 The upper part inside the molten salt electrolytic cell 1 is separated into an electrolysis chamber 21 and a metal recovery chamber 22 by a partition wall 5. At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22, a molten salt inflow route 8 which is an inflow route for the molten salt to flow from the metal recovery chamber 22 into the electrolysis chamber 21 is formed. At the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22, the portion above the molten salt inflow path 8 is a path for the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber 22 to flow into the metal recovery chamber 22. A certain metallic magnesium inflow route 7 is formed. The lower part of the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22 refers to a portion below each partition wall 5. Further, the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22 is a position where the cathode 25 on the metal recovery chamber 22 side is installed from the vicinity of the position where the partition wall 5 is installed when viewed in the lateral direction. Refers to the range up to the vicinity.

電気分解室21の上側には、1対以上の陰極25及び陽極23と、陰極25と陽極23の間に装入される1以上の複極24と、が設置されている。陰極25、陽極23及び複極24は、電気分解室21の側壁2側の下部に設けられている電極支持部151と、電気分解室21とメタル回収室22の境界部の下部に設けられている電極支持部152の上に設置されることにより、電気分解室21の上側に設置されている。そのため、電気分解室21は、下側に、溶融塩保持部26を有する。 On the upper side of the electrolysis chamber 21, one or more pairs of cathode 25 and anode 23, and one or more double poles 24 charged between the cathode 25 and the anode 23 are installed. The cathode 25, the anode 23, and the double electrode 24 are provided at the lower part of the electrode support portion 151 provided on the lower side of the side wall 2 side of the electrolysis chamber 21, and the lower part of the boundary portion between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22. By being installed on the electrode support portion 152, it is installed on the upper side of the electrolysis chamber 21. Therefore, the electrolysis chamber 21 has a molten salt holding portion 26 on the lower side.

陰極25の形状は、内側に角柱状の空間を有する形状である。そして、陰極25のうち、隔壁5の伸長方向に平行且つメタル回収室22に近い方の陰極が、メタル回収室側の陰極25aである。 The shape of the cathode 25 is a shape having a prismatic space inside. The cathode of the cathode 25 that is parallel to the extension direction of the partition wall 5 and is closer to the metal recovery chamber 22 is the cathode 25a on the metal recovery chamber side.

メタル回収室22の上側には、マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部14を有する。また、メタル回収室22の下側には、溶融塩保持部27を有する。 On the upper side of the metal recovery chamber 22, a magnesium holding portion 14 for holding magnesium is provided. Further, a molten salt holding portion 27 is provided below the metal recovery chamber 22.

金属マグネシウム流入経路7は、脱泡領域形成部材6aが、メタル回収室22側の陰極25の外側に、隔壁5との間に間隔を開けて配置されることにより、形成されている。脱泡領域形成部材6aは、電極支持部152の上に設置されている。 The metal magnesium inflow path 7 is formed by arranging the defoaming region forming member 6a on the outside of the cathode 25 on the metal recovery chamber 22 side with a space between the metal magnesium inflow path 7 and the partition wall 5. The defoaming region forming member 6a is installed on the electrode support portion 152.

図4に示すように、溶融塩電解を行っているときは、溶融塩電解槽1の電気分解室21の上側にある陰極25、陽極23及び複極24で、塩化マグネシウムを含有する溶融塩11が電気分解される。そのため、溶融塩電解槽1では、電気分解室21の上側にある陰極25、陽極23及び複極24の近傍で溶融塩11が電気分解されて溶融マグネシウムと塩素ガスが生成し、どちらも溶融塩より比重が小さいため、上側に移動する溶融塩の流れが発生し、電気分解室21の下側の溶融塩11が上側に移動し、その溶融塩の移動により、メタル回収室22の下側にある溶融塩11が、溶融塩流入経路8を通って、電気分解室21の下側に移動する溶融塩の流れ111が生じている。そして、電気分解室21の上側で電気分解により生成した金属マグネシウム10が、溶融塩とともに金属マグネシウム流入経路7を通って、メタル回収室22の上側に移動する金属マグネシウムの流れ101が生じている。メタル回収室22の上側に移動した金属マグネシウム10は、メタル回収室22の上部のマグネシウム保持部14に保持される。また、溶融塩11の電気分解により金属マグネシウム10と共に塩素ガス12が発生し、発生した塩素ガス12は、金属マグネシウムおよび溶融塩から脱泡して、浴面9から上部空間に移動し、図示しない蓋4に形成されている塩素ガス回収口及び塩素ガス排出管により、外に排出される。 As shown in FIG. 4, when molten salt electrolysis is being performed, the molten salt 11 containing magnesium chloride is used in the cathode 25, the anode 23, and the multi-pole 24 on the upper side of the electrolysis chamber 21 of the molten salt electrolytic cell 1. Is electrolyzed. Therefore, in the molten salt electrolytic tank 1, the molten salt 11 is electrolyzed in the vicinity of the cathode 25, the anode 23, and the compound pole 24 on the upper side of the electrolysis chamber 21 to generate molten magnesium and chlorine gas, both of which are molten salts. Since the specific gravity is smaller, a flow of molten salt that moves upward is generated, the molten salt 11 on the lower side of the electrolysis chamber 21 moves upward, and the movement of the molten salt causes the molten salt to move to the lower side of the metal recovery chamber 22. A flow 111 of molten salt is generated in which a certain molten salt 11 moves to the lower side of the electrolysis chamber 21 through the molten salt inflow path 8. Then, a flow 101 of metallic magnesium in which the metallic magnesium 10 generated by electrolysis on the upper side of the electrolysis chamber 21 moves to the upper side of the metal recovery chamber 22 through the metallic magnesium inflow path 7 together with the molten salt is generated. The metallic magnesium 10 that has moved to the upper side of the metal recovery chamber 22 is held by the magnesium holding portion 14 at the upper part of the metal recovery chamber 22. Further, chlorine gas 12 is generated together with the metallic magnesium 10 by the electrolysis of the molten salt 11, and the generated chlorine gas 12 is defoamed from the metallic magnesium and the molten salt and moves from the bath surface 9 to the upper space, which is not shown. It is discharged to the outside by the chlorine gas recovery port and the chlorine gas discharge pipe formed on the lid 4.

溶融塩電解槽1では、規定の厚みを有する脱泡領域形成部材6aが、メタル回収室22側の陰極25aの外側に、隔壁5との間に間隔を開けて設置されることにより、金属マグネシウム流入経路7が形成されている。そのため、図3に示すように、電気分解室21で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩は、メタル回収室22側の陰極25aの上を通過し、横方向(符号101aで示す向き)に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部7aを、下方(符号101bで示す向き)に流れてから、メタル回収室22に流入する。 In the molten salt electrolytic cell 1, a defoaming region forming member 6a having a specified thickness is installed on the outside of the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side at a distance from the partition wall 5, thereby causing metallic magnesium. The inflow path 7 is formed. Therefore, as shown in FIG. 3, the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber 21 pass over the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side and flow in the lateral direction (direction indicated by reference numeral 101a). , The metal magnesium inflow path vertical portion 7a flows downward (direction indicated by reference numeral 101b), and then flows into the metal recovery chamber 22.

そして、脱泡領域形成部材6aが規定の厚みを有するので、金属マグネシウムおよび溶融塩はその長さ分は、必ず横向きに流れる。このときに、塩素ガスが、金属マグネシウムおよび溶融塩から脱泡される。つまり、メタル回収室22側の陰極25aの外側に、規定の範囲で、金属マグネシウムおよび溶融塩が横向きに流れる領域を形成させて、その領域を、金属マグネシウムおよび溶融塩を通過させることにより、塩素ガスに金属マグネシウムおよび溶融塩から脱泡する時間的猶予を与え、塩素ガスが金属マグネシウムおよび溶融塩から脱泡され易くしている。 Since the defoamed region forming member 6a has a specified thickness, the lengths of the metallic magnesium and the molten salt always flow sideways. At this time, chlorine gas is defoamed from the metallic magnesium and the molten salt. That is, chlorine is formed by forming a region in which the metallic magnesium and the molten salt flow laterally within a specified range on the outside of the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side, and passing the metallic magnesium and the molten salt through the region. It gives the gas time to defoam from the metallic magnesium and the molten salt, making it easier for the chlorine gas to defoam from the metallic magnesium and the molten salt.

脱泡領域形成部材6aの上端から、その上の液面までの間に、部材がなければ、塩素ガスの脱泡が妨げられないが、脱泡領域形成部材6aの上の液面から蓋までの空間には、部材がないことが好ましい。 If there is no member between the upper end of the defoaming region forming member 6a and the liquid level above it, the defoaming of chlorine gas is not hindered, but from the liquid surface above the defoaming region forming member 6a to the lid. It is preferable that there is no member in the space of.

本発明の溶融塩電解槽は、内側に角柱状の空間を有する陰極と、該陰極の内側に配置される角柱状の陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持される金属マグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、該メタル回収室側の陰極の上を通過し、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該メタル回収室側の陰極の外側端から該金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離が100〜500mmであり、
該陰極の高さが500〜2000mmであること、
を特徴とする溶融塩電解槽である。
The molten salt electrolytic cell of the present invention has a cathode having a prismatic space inside, a prismatic anode arranged inside the cathode, and one or more duplexes arranged between the cathode and the anode. A molten salt consisting of an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed and a metal recovery chamber having a metal magnesium holding portion in which the metallic magnesium generated by the electrolysis of the molten salt is held. It ’s an electrolytic cell,
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the metal recovery chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber pass over the cathode on the metal recovery chamber side and flow laterally. After that, a metal magnesium inflow route is formed, which flows downward through the vertical portion of the metal magnesium inflow route and then flows into the metal recovery chamber.
The distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is 100 to 500 mm.
The height of the cathode is 500 to 2000 mm.
It is a molten salt electrolytic cell characterized by.

本発明の溶融塩電解槽は、耐火レンガで構築されている。例えば、本発明の溶融塩電解槽の側壁、炉床、電気分解室とメタル回収室の隔壁、電極の支持部材等は、耐火レンガで形成されている。耐火レンガは、650〜800℃の温度に対して耐熱性を有し、溶融塩及び生成金属に対して耐食性を有するものであればよく、耐火レンガの材質としては、通常、溶融塩電解槽の構築材料として用いられているものであれば、特に制限されず、耐火レンガの材質としては、例えば、Alレンガ、SiOレンガ、MgOレンガ等が挙げられる。 The molten salt electrolytic cell of the present invention is constructed of refractory bricks. For example, the side wall of the molten salt electrolytic cell of the present invention, the hearth, the partition wall between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, the support member for the electrode, and the like are made of refractory brick. The refractory brick may be any one having heat resistance to a temperature of 650 to 800 ° C. and corrosion resistance to molten salt and produced metal, and the material of the refractory brick is usually a molten salt electrolytic tank. The material of the refractory brick is not particularly limited as long as it is used as a construction material, and examples of the material of the refractory brick include Al 2 O 3 brick, SiO 2 brick, and Mg O brick.

本発明の溶融塩電解槽の側壁及び炉床は、内側を耐火レンガで構築し、外側を断熱レンガで構築する二重構造であってもよい。断熱レンガの材質としては、通常、溶融塩電解槽の構築材料として用いられているものであれば、特に制限されず、例えば、Alレンガ、SiOレンガ、MgOレンガ等が挙げられる。 The side wall and hearth of the molten salt electrolytic cell of the present invention may have a double structure in which the inside is constructed of fire-resistant bricks and the outside is constructed of heat-insulating bricks. The material of the heat insulating brick is not particularly limited as long as it is usually used as a material for constructing a molten salt electrolytic cell, and examples thereof include Al 2 O 3 brick, SiO 2 brick, and Mg O brick.

蓋は、キャスタブル耐火物で構築されている。キャスタブル耐火物の材質としては、通常、溶融塩電解槽の構築材料として用いられているものであれば、特に制限されず、例えば、Alキャスタブル、SiOキャスタブル等が挙げられる。蓋のうち、電気分解室の上を塞ぐ部分には、塩素ガスの回収口が形成されており、塩素ガスの回収管が付設されている。また、蓋のうち、メタル回収室の上を塞ぐ部分には、金属回収口及び溶融塩補給口が形成されている。 The lid is constructed of castable refractory. The material of the castable refractory is not particularly limited as long as it is usually used as a material for constructing a molten salt electrolytic cell, and examples thereof include Al 2 O 3 castable and SiO 2 castable. A chlorine gas recovery port is formed in the portion of the lid that closes the top of the electrolysis chamber, and a chlorine gas recovery pipe is attached. Further, a metal recovery port and a molten salt supply port are formed in a portion of the lid that closes the top of the metal recovery chamber.

本発明の溶融塩電解槽の内側の上部は、隔壁により、電気分解室とメタル回収室に分離されている。電気分解室とメタル回収室の境界部の下部には、メタル回収室から電気分解室に溶融塩が流入するための流入経路である溶融塩流入経路が形成されている。電気分解室とメタル回収室の境界部の、溶融塩流入経路より上の部分には、電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩がメタル回収室に流入するための経路である金属マグネシウム流入経路が形成されている。なお、電気分解室の下部とは、隔壁より下側の電気分解室の部分を指し、メタル回収室の下部とは、隔壁より下側のメタル回収室の部分を指す。また、電気分解室とメタル回収室の境界部とは、横方向に見たときに、隔壁が設置されている位置近傍から、メタル回収室側の陰極が設置されている位置近傍までの範囲を指す。本発明において、横方向とは、隔壁の伸長方向に対して垂直な面で見たときの左右方向を指し、上方及び下方とは、隔壁の伸長方向に対して垂直な面で見たときの上方向及び下方向を指す。また、横方向とは、水平方向のみを指すのではなく、略水平方向ということであり、本発明の効果を奏する範囲で、水平方向に対して多少の角度を有する方向も含まれる。また、下方とは、垂直方向のみを指すのではなく、略垂直方向ということであり、本発明の効果を奏する範囲で、垂直方向に対して多少の角度を有する方向も含まれる。 The upper part of the inside of the molten salt electrolytic cell of the present invention is separated into an electrolysis chamber and a metal recovery chamber by a partition wall. A molten salt inflow path, which is an inflow path for molten salt to flow from the metal recovery chamber to the electrolysis chamber, is formed in the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber. At the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, above the molten salt inflow path, the metal magnesium inflow path, which is the path for the metal magnesium and molten salt generated in the electrolysis chamber to flow into the metal recovery chamber. Is formed. The lower part of the electrolysis chamber refers to the portion of the electrolysis chamber below the partition wall, and the lower part of the metal recovery chamber refers to the portion of the metal recovery chamber below the partition wall. Further, the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is the range from the vicinity of the position where the partition wall is installed to the vicinity of the position where the cathode on the metal recovery chamber side is installed when viewed in the lateral direction. Point to. In the present invention, the lateral direction refers to the left-right direction when viewed in a plane perpendicular to the extension direction of the partition wall, and the upper and lower directions refer to the plane viewed in a plane perpendicular to the extension direction of the partition wall. Refers to the upward and downward directions. Further, the lateral direction does not mean only the horizontal direction, but is a substantially horizontal direction, and includes a direction having a slight angle with respect to the horizontal direction within the range in which the effect of the present invention is exhibited. Further, the term "downward" does not mean only the vertical direction, but means a substantially vertical direction, and includes a direction having a slight angle with respect to the vertical direction within the range in which the effect of the present invention is exhibited.

電気分解室の上側には、1対以上の陰極と陽極が設置されている。陰極は、内側に角柱状の空間を有する形状である。陽極は、陰極の内側に配置されている。陽極は、角柱状の形状である。陰極と陽極の間には、1以上の複極が装入されて設置されている。陰極の材質及び陽極の材質は、電気伝導性に優れ、塩素ガスや高温の溶融塩に対する化学的耐久性があれば、特に制限されず、また、陰極の材質と陽極の材質の組み合わせも、特に制限されない。陽極の材質としては、例えば、黒鉛等が挙げられる。また、陰極の材質としては、例えば、鉄、グラファイト等が挙げられる。複極の材質は、電気伝導性に優れ、塩素ガスや高温の溶融塩に対する化学的耐久性があれば、特に制限されず、例えば、黒鉛等が挙げられる。 A pair or more of cathodes and anodes are installed above the electrolysis chamber. The cathode has a shape having a prismatic space inside. The anode is located inside the cathode. The anode has a prismatic shape. One or more multi-poles are charged and installed between the cathode and the anode. The material of the cathode and the material of the anode are not particularly limited as long as they have excellent electrical conductivity and chemical durability against chlorine gas and high-temperature molten salt, and the combination of the material of the cathode and the material of the anode is particularly limited. Not limited. Examples of the material of the anode include graphite and the like. Further, as the material of the cathode, for example, iron, graphite and the like can be mentioned. The material of the multi-pole is not particularly limited as long as it has excellent electrical conductivity and chemical durability against chlorine gas and high-temperature molten salt, and examples thereof include graphite.

陰極の形状は、内側に角柱状の空間を有する形状ので、陰極には、隔壁の伸長方向に平行な部分と、隔壁の伸長方向に対して垂直な部分とがある。そして、本発明では、陰極のうち、隔壁の伸長方向に平行且つメタル回収室に近い方の陰極が、メタル回収室側の陰極である。 Since the shape of the cathode has a prismatic space inside, the cathode has a portion parallel to the extension direction of the partition wall and a portion perpendicular to the extension direction of the partition wall. In the present invention, the cathode of the cathode that is parallel to the extension direction of the partition wall and close to the metal recovery chamber is the cathode on the metal recovery chamber side.

陰極、陽極及び複極は、支持部材等の適切な支持部で、電気分解室の上側に支持される。そのため、電気分解室は、下側に、溶融塩保持部を有する。 The cathode, anode and duplex are supported above the electrolysis chamber by suitable supports such as support members. Therefore, the electrolysis chamber has a molten salt holding portion on the lower side.

メタル回収室は、上部に、溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持される金属マグネシウム保持部を有する。金属マグネシウム保持部は、金属マグネシウム流入経路の出口の位置より上のメタル回収室に形成される。また、メタル回収室は、下側に、溶融塩保持部を有する。 The metal recovery chamber has a metal magnesium holding portion at the upper part, which holds the metal magnesium produced by electrolysis of the molten salt. The metallic magnesium holding portion is formed in the metal recovery chamber above the position of the outlet of the metallic magnesium inflow path. Further, the metal recovery chamber has a molten salt holding portion on the lower side.

本発明の溶融塩電解槽を用いて、溶融塩電解を行っているときは、溶融塩電解槽の電気分解室の上側にある陰極、陽極及び複極で、溶融塩が電気分解される。そのため、溶融塩電解槽では、電気分解室の上側にある陰極、陽極及び複極の近傍で溶融塩が電気分解されて溶融マグネシウムと塩素ガスが発生し、どちらも溶融塩より比重が小さいため、上側に移動する溶融塩の流れが発生し、電気分解室の下側の溶融塩が上側に移動し、その溶融塩の移動により、メタル回収室の下側にある溶融塩が、溶融塩流入経路を通って、電気分解室の下側に移動する溶融塩の流れが生じている。そして、電気分解室の上側で電気分解により生成した金属マグネシウムが溶融塩とともに、金属マグネシウム流入経路を通って、メタル回収室の上側に移動する金属の流れが生じている。メタル回収室の上側に移動した金属マグネシウムは、メタル回収室の上部の金属マグネシウム保持部に保持される。また、溶融塩の電気分解により金属マグネシウムと共に塩素ガスが発生し、発生した塩素ガスは、金属から脱泡して、浴面から上部空間に移動し、蓋に形成されている塩素ガス回収口及び塩素ガス排出管により、外に排出される。 When molten salt electrolysis is being performed using the molten salt electrolytic cell of the present invention, the molten salt is electrolyzed at the cathode, anode and multipole above the electrolysis chamber of the molten salt electrolytic cell. Therefore, in the molten salt electrolysis tank, the molten salt is electrolyzed in the vicinity of the cathode, the anode and the dipole on the upper side of the electrolysis chamber to generate molten magnesium and chlorine gas, both of which have a lower specific gravity than the molten salt. A flow of molten salt that moves to the upper side is generated, the molten salt on the lower side of the electrolysis chamber moves to the upper side, and the movement of the molten salt causes the molten salt on the lower side of the metal recovery chamber to move to the molten salt inflow route. There is a flow of molten salt that travels through to the underside of the electrolysis chamber. Then, the metal magnesium generated by electrolysis on the upper side of the electrolysis chamber, together with the molten salt, moves to the upper side of the metal recovery chamber through the metal magnesium inflow path, and a flow of metal is generated. The metallic magnesium that has moved to the upper side of the metal recovery chamber is held by the metallic magnesium holding portion at the upper part of the metal recovery chamber. In addition, chlorine gas is generated together with metallic magnesium by electrolysis of the molten salt, and the generated chlorine gas defoams from the metal and moves from the bath surface to the upper space, and the chlorine gas recovery port formed on the lid and the chlorine gas recovery port. It is discharged to the outside by the chlorine gas discharge pipe.

電気分解室と該メタル回収室の境界部には、金属マグネシウムおよび溶融塩が下方に流れる金属マグネシウム流入経路縦部を有しており、且つ、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、該メタル回収室側の陰極の上を通過し、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されている。つまり、本発明の溶融塩電解槽では、電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、メタル回収室側の陰極の上を通過し、横方向に流れる領域が形成される。そして、金属マグネシウムおよび溶融塩が、一定距離を横方向に流れることにより、金属マグネシウムおよび溶融塩中の塩素ガスが脱泡され易くなる。なお、金属マグネシウム流入経路とは、メタル回収室側の陰極の外側から、メタル回収室の内側に至るまでの金属が流れる部分を指す。 At the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, there is a vertical portion of the metal magnesium inflow path through which the metallic magnesium and the molten salt flow downward, and the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber are present. A metal magnesium inflow path is formed, which passes over the cathode on the metal recovery chamber side, flows laterally, flows downward in the vertical portion of the metal magnesium inflow path, and then flows into the metal recovery chamber. That is, in the molten salt electrolytic cell of the present invention, a region is formed in which the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber pass over the cathode on the metal recovery chamber side and flow in the lateral direction. Then, as the metallic magnesium and the molten salt flow laterally over a certain distance, the chlorine gas in the metallic magnesium and the molten salt is easily defoamed. The metal magnesium inflow path refers to a portion through which metal flows from the outside of the cathode on the metal recovery chamber side to the inside of the metal recovery chamber.

そして、メタル回収室側の陰極の外側端から、金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離は、100〜500mm、好ましくは150〜300mmである。メタル回収室側の陰極の外側端から、金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離が、上記範囲にあることにより、メタル回収室側の陰極の外側端の外側に、金属マグネシウムおよび溶融塩が横向きに流れて、塩素ガスが脱泡されるのに十分な長さの塩素ガス脱泡領域が形成されるので、塩素ガスの金属マグネシウムおよび溶融塩からの脱泡性が良好になる。メタル回収室側の陰極の近傍で生成する金属マグネシウムおよびメタル回収室側の陰極付近を上がってきた溶融塩は、発生位置が金属マグネシウム流入経路に近いため、塩素ガスを脱泡するために十分な塩素ガス脱泡領域がないと、金属マグネシウムおよび溶融塩中に脱泡されなかった塩素ガスを含んだまま、金属マグネシウム流入経路に入ることになる。本発明では、電気分解室で生成し、メタル回収室側の陰極の上を通過した金属マグネシウムおよびメタル回収室側の陰極付近を上がってきた溶融塩が、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、且つ、メタル回収室側の陰極の外側端から、金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離が、100〜500mm、好ましくは150〜300mmに規定されているので、メタル回収室側の陰極の近傍で生成する金属およびメタル回収室側の陰極付近を上がってきた溶融塩から、塩素ガスが脱泡するために十分な塩素ガス脱泡領域が設けられている、言い換えると、塩素ガスに生成金属マグネシウムおよび溶融塩から脱泡するための時間的猶予が付与されている。そのため、本発明の溶融塩電解槽では、生成金属マグネシウムおよび溶融塩からの塩素ガスの脱泡性が良好となる。 The distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is 100 to 500 mm, preferably 150 to 300 mm. When the distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the end on the cathode side in the vertical portion of the metal magnesium inflow path is within the above range, the metal magnesium and molten metal are melted on the outside of the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side. Since the salt flows sideways to form a chlorine gas defoaming region long enough for the chlorine gas to be defoamed, the defoaming property of the chlorine gas from the metallic magnesium and the molten salt is improved. The metal magnesium generated near the cathode on the metal recovery chamber side and the molten salt rising near the cathode on the metal recovery chamber side are sufficient for defoaming chlorine gas because the generation position is close to the metal magnesium inflow path. Without the chlorine gas defoaming region, the metallic magnesium and the molten salt would enter the metallic magnesium inflow path with the undefoamed chlorine gas contained. In the present invention, the metallic magnesium generated in the electrolysis chamber and passing over the cathode on the metal recovery chamber side and the molten salt rising near the cathode on the metal recovery chamber side flow laterally and then flow into the metallic magnesium. A metal magnesium inflow path is formed that flows downward into the metal recovery chamber after flowing downward in the vertical portion of the path, and from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the end on the cathode side of the vertical portion of the metal magnesium inflow path. Since the distance is specified to be 100 to 500 mm, preferably 150 to 300 mm, chlorine gas is produced from the metal generated near the cathode on the metal recovery chamber side and the molten salt rising near the cathode on the metal recovery chamber side. There is sufficient chlorine gas defoaming area for defoaming, in other words, the chlorine gas is given time to defoam from the metal magnesium produced and the molten salt. Therefore, in the molten salt electrolytic cell of the present invention, the defoaming property of chlorine gas from the produced metallic magnesium and the molten salt becomes good.

なお、メタル回収室側の陰極の外側端から、金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離とは、図5に示すように、横方向に見たときに、メタル回収室側の陰極25の外側端の位置32から、金属マグネシウム流入経路縦部7aの陰極側端31の位置までの距離33を指す。 The distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end in the vertical portion of the metal magnesium inflow path is the cathode on the metal recovery chamber side when viewed in the horizontal direction, as shown in FIG. It refers to the distance 33 from the position 32 of the outer end of 25 to the position of the cathode side end 31 of the vertical portion 7a of the metal magnesium inflow path.

陰極の高さは、500〜2000mm、好ましくは800〜1500mmである。なお、陰極の高さとは、陰極の上端から下端までの長さを指す。 The height of the cathode is 500 to 2000 mm, preferably 800 to 1500 mm. The height of the cathode refers to the length from the upper end to the lower end of the cathode.

陰極の高さ(A)に対するメタル回収室側の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B)の比(B/A)は、好ましくは0.05〜0.6、特に好ましくは0.1〜0.4である。陰極の高さ(A)に対するメタル回収室側の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B)の比(B/A)が、上記範囲にあることにより、塩素ガスの生成金属マグネシウムおよび溶融塩からの脱泡性が良好になる。 The ratio (B / A) of the distance (B) from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end in the vertical portion of the metal magnesium inflow path to the height (A) of the cathode is preferably 0.05 to 0. 6.6, particularly preferably 0.1-0.4. The ratio (B / A) of the distance (B) from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the end on the cathode side in the vertical portion of the metal magnesium inflow path to the height (A) of the cathode is within the above range. Defoamability from the generated metallic magnesium and molten salt of chlorine gas is improved.

金属マグネシウム流入経路縦部の幅は、好ましくは50〜300mm、特に好ましくは100〜250mmである。金属マグネシウム流入経路縦部の幅が、上記範囲にあることのより、塩素ガスの金属からの脱泡性が良好になる。なお、金属マグネシウム流入経路縦部の幅とは、図5に示すように、隔壁の伸長方向に垂直な面において、横方向に見たときの金属マグネシウム流入経路縦部7aの幅34を指す。 The width of the vertical portion of the metallic magnesium inflow path is preferably 50 to 300 mm, particularly preferably 100 to 250 mm. Since the width of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is within the above range, the defoaming property of chlorine gas from the metal becomes good. As shown in FIG. 5, the width of the vertical portion of the metallic magnesium inflow path refers to the width 34 of the vertical portion 7a of the metallic magnesium inflow path when viewed in the horizontal direction on the plane perpendicular to the extension direction of the partition wall.

金属マグネシウム流入経路縦部の幅(C)に対するメタル回収室の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B)の比(B/C)は、好ましくは0.8〜10、特に好ましくは1〜3である。金属マグネシウム流入経路縦部の幅(C)に対するメタル回収室の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離離(B)の比(B/C)が、上記範囲にあることのより、塩素ガスの生成金属マグネシウムおよび溶融塩からの脱泡性が良好になる。 The ratio (B / C) of the distance (B) from the outer end of the cathode of the metal recovery chamber to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path to the width (C) of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is preferably 0. It is 8 to 10, particularly preferably 1 to 3. The ratio (B / C) of the distance (B) from the outer end of the cathode of the metal recovery chamber to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path to the width (C) of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is within the above range. From the above, the defoaming property from the generated metallic magnesium of chlorine gas and the molten salt is improved.

本発明の溶融塩電解槽では、塩素ガスが脱泡され易いように、塩素ガス脱泡領域の上の液面から蓋までの空間には、部材がないことが好ましい。 In the molten salt electrolytic cell of the present invention, it is preferable that there is no member in the space from the liquid surface to the lid above the chlorine gas defoaming region so that chlorine gas can be easily defoamed.

本発明の溶融塩電解槽において、金属マグネシウム流入経路は、金属マグネシウムが下方に流れる金属マグネシウム流入経路縦部を有し、且つ、電気分解室で生成し、メタル回収室側の陰極の上を通過した金属マグネシウムおよび溶融塩が、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、メタル回収室に流入する経路であれば、特に制限されない。 In the molten salt electrolytic tank of the present invention, the metallic magnesium inflow path has a vertical portion of the metallic magnesium inflow path through which metallic magnesium flows downward, is generated in the electrolysis chamber, and passes over the cathode on the metal recovery chamber side. The metal magnesium and the molten salt are not particularly limited as long as they flow in the lateral direction, then flow downward in the vertical portion of the metal magnesium inflow path, and then flow into the metal recovery chamber.

金属マグネシウム流入経路の形成方法としては、例えば、図1〜図5に示す形態例のように、所定の厚みを有する断面視L字又は逆L字形状の脱泡領域形成部材が、メタル回収室側の陰極25の外側に、隔壁とは間隔を開けて配置されることにより、金属マグネシウム流入経路を形成させる方法が挙げられる。つまり、本発明の溶融塩電解槽の形態例としては、隔壁の伸長方向に対して垂直な断面で見たときにL字又は逆L字形状の脱泡領域形成部材が、メタル回収室側の陰極の外側に、隔壁とは間隔を開けて配置されることにより、金属マグネシウム流入経路が形成されている溶融塩電解槽が挙げられる。 As a method of forming the metal magnesium inflow path, for example, as in the morphological examples shown in FIGS. 1 to 5, a defoaming region forming member having a predetermined thickness and having an L-shaped cross section or an inverted L-shape is used as a metal recovery chamber. A method of forming a metal magnesium inflow path by arranging the outside of the cathode 25 on the side at a distance from the partition wall can be mentioned. That is, as an example of the form of the molten salt electrolytic cell of the present invention, the defoaming region forming member having an L-shape or an inverted L-shape when viewed in a cross section perpendicular to the extension direction of the partition wall is on the metal recovery chamber side. An example is a molten salt electrolytic cell in which a metal magnesium inflow path is formed by arranging the outside of the cathode at a distance from the partition wall.

また、金属マグネシウム流入経路の形成方法としては、例えば、図6及び図7に示す形態例のように、所定の厚みを有する平板状(断面視I字状)の脱泡領域形成部材が、メタル回収室側の陰極25の外側に、隔壁とは間隔を開けて配置されることにより、金属マグネシウム流入経路を形成させる方法が挙げられる。つまり、本発明の溶融塩電解槽の形態例としては、平板状(隔壁の伸長方向に対して垂直な断面で見たときにI字状)の脱泡領域形成部材が、メタル回収室側の陰極の外側に、隔壁とは間隔を開けて配置されることにより、金属マグネシウム流入経路が形成されている溶融塩電解槽が挙げられる。 Further, as a method of forming the metal magnesium inflow path, for example, as in the morphological examples shown in FIGS. 6 and 7, a flat plate-shaped (I-shaped cross-sectional view) defoaming region forming member having a predetermined thickness is made of metal. A method of forming a metal magnesium inflow path by arranging the cathode 25 on the recovery chamber side at a distance from the partition wall can be mentioned. That is, as an example of the form of the molten salt electrolytic cell of the present invention, a flat plate-shaped (I-shaped when viewed in a cross section perpendicular to the extension direction of the partition wall) defoaming region forming member is on the metal recovery chamber side. An example is a molten salt electrolytic cell in which a metal magnesium inflow path is formed by arranging the outside of the cathode at a distance from the partition wall.

図6は、本発明の溶融塩電解槽の形態例を示す模式的な端面図である。図7は、図6中の金属マグネシウム流入経路近傍の拡大図である。溶融塩電解槽41の外側は、側壁2、炉床3及び蓋4で構成されている。また、図示しないが、メタル回収室22の上側部分の蓋4には、金属マグネシウム保持部14に貯まった金属マグネシウムを、連続的又は一定間隔毎若しくは不定期に、回収するための金属回収口が形成され、外気に触れないように、金属マグネシウムを取り出すための金属抜出管が付設されており、電気分解室21の上側部分の蓋4には、塩素ガスの回収口が形成されており、塩素ガスを外に排出するための塩素ガス排出管が付設されている。 FIG. 6 is a schematic end view showing a morphological example of the molten salt electrolytic cell of the present invention. FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the metallic magnesium inflow path in FIG. The outside of the molten salt electrolytic cell 41 is composed of a side wall 2, a hearth 3, and a lid 4. Further, although not shown, the lid 4 on the upper portion of the metal recovery chamber 22 has a metal recovery port for recovering the metal magnesium stored in the metal magnesium holding portion 14 continuously, at regular intervals, or irregularly. A metal extraction pipe for taking out metallic magnesium is attached so as to be formed so as not to come into contact with the outside air, and a chlorine gas recovery port is formed on the lid 4 of the upper portion of the electrolysis chamber 21. A chlorine gas discharge pipe is attached to discharge chlorine gas to the outside.

溶融塩電解槽41の内側の上部は、隔壁5により、電気分解室21とメタル回収室22に分離されている。電気分解室21とメタル回収室22の境界部の下部には、メタル回収室22から電気分解室21に溶融塩が流入するための流入経路である溶融塩流入経路8が形成されている。電気分解室21とメタル回収室22の境界部の、溶融塩流入経路8より上の部分には、電気分解室22で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩がメタル回収室22に流入するための経路である金属マグネシウム流入経路71が形成されている。 The upper part inside the molten salt electrolytic cell 41 is separated into an electrolysis chamber 21 and a metal recovery chamber 22 by a partition wall 5. At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22, a molten salt inflow route 8 which is an inflow route for the molten salt to flow from the metal recovery chamber 22 into the electrolysis chamber 21 is formed. At the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22, the portion above the molten salt inflow path 8 is a path for the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber 22 to flow into the metal recovery chamber 22. A certain metallic magnesium inflow path 71 is formed.

電気分解室21の上側には、1対以上の陰極25及び陽極23と、陰極25と陽極23の間に装入される1以上の複極24と、が設置されている。陰極25、陽極23及び複極24は、電気分解室21の側壁2側の下部に設けられている電極支持部151と、電気分解室21とメタル回収室22の境界部の下部に設けられている電極支持部152の上に設置されることにより、電気分解室21の上側に設置されている。そのため、電気分解室21は、下側に、溶融塩保持部261を有する。陰極25の形状は、内側に角柱状の空間を有する形状である。 On the upper side of the electrolysis chamber 21, one or more pairs of cathode 25 and anode 23, and one or more double poles 24 charged between the cathode 25 and the anode 23 are installed. The cathode 25, the anode 23, and the double electrode 24 are provided at the lower part of the electrode support portion 151 provided on the lower side of the side wall 2 side of the electrolysis chamber 21, and the lower part of the boundary portion between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22. By being installed on the electrode support portion 152, it is installed on the upper side of the electrolysis chamber 21. Therefore, the electrolysis chamber 21 has a molten salt holding portion 261 on the lower side. The shape of the cathode 25 is a shape having a prismatic space inside.

メタル回収室22の上側には、金属マグネシウムが保持される金属マグネシウム保持部141を有する。また、メタル回収室22の下側には、溶融塩保持部271を有する。 On the upper side of the metal recovery chamber 22, there is a metal magnesium holding portion 141 in which the metal magnesium is held. Further, a molten salt holding portion 271 is provided below the metal recovery chamber 22.

金属マグネシウム流入経路71は、平板状(断面視I字状)の脱泡領域形成部材6bが、メタル回収室22側の陰極25aの外側に、隔壁5との間に間隔を開けて配置されることにより、形成されている。脱泡領域形成部材6bは、電極支持部152の上に設置されている。 In the metal magnesium inflow path 71, a flat plate-shaped (I-shaped cross-sectional view) defoaming region forming member 6b is arranged outside the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side at intervals from the partition wall 5. By that, it is formed. The defoaming region forming member 6b is installed on the electrode support portion 152.

溶融塩電解槽41では、規定の厚みを有する脱泡領域形成部材6bが、メタル回収室22側の陰極25aの外側に、隔壁5との間に間隔を開けて設置されることにより、金属マグネシウム流入経路71が形成されている。そのため、図5に示すように、電気分解室21で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩は、メタル回収室22側の陰極25aの上を通過し、横方向(符号101aで示す向き)に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部71aを、下方(符号101bで示す向き)に流れてから、メタル回収室22に流入する。 In the molten salt electrolytic cell 41, the defoaming region forming member 6b having a specified thickness is installed on the outside of the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side at a distance from the partition wall 5, so that the metal magnesium is formed. The inflow path 71 is formed. Therefore, as shown in FIG. 5, the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber 21 pass over the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side and flow in the lateral direction (direction indicated by reference numeral 101a). , The metal magnesium inflow path vertical portion 71a flows downward (direction indicated by reference numeral 101b), and then flows into the metal recovery chamber 22.

そして、脱泡領域形成部材6bが規定の厚みを有するので、金属マグネシウムおよび溶融塩はその長さ分は、必ず横向きに流れる。このときに、塩素ガスが、金属マグネシウムおよび溶融塩から脱泡される。つまり、メタル回収室22側の陰極25aの外側に、規定の範囲で、金属マグネシウムおよび溶融塩が横向きに流れる塩素ガス脱泡領域が形成されている。 Since the defoamed region forming member 6b has a specified thickness, the lengths of the metallic magnesium and the molten salt always flow sideways. At this time, chlorine gas is defoamed from the metallic magnesium and the molten salt. That is, a chlorine gas defoaming region in which the metal magnesium and the molten salt flow laterally is formed on the outside of the cathode 25a on the metal recovery chamber 22 side within a specified range.

塩素ガスが脱泡され易いように、脱泡領域形成部材6bの上端から液面までの間には、部材がないことが好ましい。 It is preferable that there is no member between the upper end of the defoaming region forming member 6b and the liquid surface so that the chlorine gas can be easily defoamed.

脱泡領域形成部材の材質としては、陰極と隣接して設置する場合は、耐火レンガ、キャスタブル耐火物、窒化珪素が挙げられる。陰極と隣接せずに設置する場合は、耐火レンガ、キャスタブル耐火物、カーボン、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が挙げられる。 Examples of the material of the defoaming region forming member include refractory bricks, castable refractories, and silicon nitride when installed adjacent to the cathode. When installed not adjacent to the cathode, refractory bricks, castable refractories, carbon, silicon nitride, silicon carbide and the like can be mentioned.

メタル回収室側の陰極の上端位置と脱泡領域形成部材の上端位置の関係であるが、図1〜図5に示す形態例のように、メタル回収室側の陰極25aの上端の位置と、脱泡領域形成部材6aの上端の位置が同じであってもよいし、図8に示す形態例のように、メタル回収室側の陰極25aの上端の位置が、脱泡領域形成部材6cの上端の位置より上であってもよいし、図9に示す形態例のように、脱泡領域形成部材6dの上端の位置が、メタル回収室側の陰極25aの上端の位置より上であってもよい。なお、図8及び図9に示す形態例において、メタル回収室側の陰極の外側端から、金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離は、図8及び図9中に示す符号33の距離である。 Regarding the relationship between the upper end position of the cathode on the metal recovery chamber side and the upper end position of the defoaming region forming member, as in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the position of the upper end of the cathode 25a on the metal recovery chamber side and the position of the upper end. The position of the upper end of the defoaming region forming member 6a may be the same, or the position of the upper end of the cathode 25a on the metal recovery chamber side is the upper end of the defoaming region forming member 6c as in the embodiment shown in FIG. The position of the upper end of the defoaming region forming member 6d may be higher than the position of the upper end of the cathode 25a on the metal recovery chamber side, as in the embodiment shown in FIG. good. In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is indicated by reference numeral 33 in FIGS. 8 and 9. The distance.

図1〜図5に示す形態例では、メタル回収室側の陰極25aに接して、脱泡領域形成部材6aが設置されているが、本発明では、これに限定されない。例えば、図10に示す形態例のように、メタル回収室側の陰極25aの下部と脱泡領域形成部材6a下部との間を、閉塞用部材21で塞ぐ等の方法で、生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、メタル回収室側の陰極25aと脱泡領域形成部材6aとの間を流れないようにされているのであれば、メタル回収室側の陰極25aと脱泡領域形成部材6aとの間に隙間20があってもよい。つまり、本発明では、メタル回収室側の陰極と、脱泡領域形成部材との間に、隙間がなくてもよいし、あるいは、メタル回収室側の陰極と脱泡領域形成部材との間を生成金属マグネシウムおよび溶融塩が流れないのであれば、メタル回収室側の陰極と、脱泡領域形成部材との間に、隙間が合ってもよい。メタル回収室側の陰極と、脱泡領域形成部材との間の隙間は、脱泡領域形成部材及び陰極が熱膨張したときの緩衝用の隙間となる。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the defoaming region forming member 6a is installed in contact with the cathode 25a on the metal recovery chamber side, but the present invention is not limited to this. For example, as in the embodiment shown in FIG. 10, the metal magnesium produced by a method such as closing the space between the lower part of the cathode 25a on the metal recovery chamber side and the lower part of the defoaming region forming member 6a with the closing member 21 and the like. If the molten salt is prevented from flowing between the cathode 25a on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member 6a, it is between the cathode 25a on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member 6a. There may be a gap 20 in. That is, in the present invention, there may be no gap between the cathode on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member, or between the cathode on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member. If the produced metallic magnesium and the molten salt do not flow, there may be a gap between the cathode on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member. The gap between the cathode on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member serves as a cushioning gap when the defoaming region forming member and the cathode thermally expand.

本発明の溶融塩電解槽で溶融塩電解を行う溶融塩としては、電圧の印加により電気分解されて、金属マグネシウムを生成する溶融塩であればよく、塩化マグネシウムを含有する溶融塩である。つまり、本発明の溶融塩電解槽は、塩化マグネシウムを含有する溶融塩を電気分解して金属マグネシウムを製造する金属マグネシウムの製造用の溶融塩電解槽である。 The molten salt that undergoes molten salt electrolysis in the molten salt electrolytic cell of the present invention may be a molten salt that is electrolyzed by application of a voltage to produce metallic magnesium, and is a molten salt containing magnesium chloride. That is, the molten salt electrolytic cell of the present invention is a molten salt electrolytic cell for producing metallic magnesium that electrolyzes a molten salt containing magnesium chloride to produce metallic magnesium.

塩化マグネシウムを含有する溶融塩は、電気伝導度調整、比重調整、及び融点調節等のために、塩化カリウム、塩化カルシウム及び塩化ナトリウムのうち1以上を含有することができる。また、塩化マグネシウムを含有する溶融塩は、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム及び塩化ナトリウムの他に、マグネシウムのフッ化物、水酸化物、炭酸塩や硝酸塩等のマグネシウム塩、酸化マグネシウム、金属マグネシウムが含まれていてもよい。 The molten salt containing magnesium chloride can contain one or more of potassium chloride, calcium chloride and sodium chloride for adjusting the electrical conductivity, the specific gravity, the melting point, and the like. In addition to magnesium chloride, potassium chloride, calcium chloride and sodium chloride, the molten salts containing magnesium chloride include magnesium fluoride, hydroxides, magnesium salts such as carbonates and nitrates, magnesium oxide, and metallic magnesium. It may be included.

塩化マグネシウムを含有する溶融塩としては、電気伝導度、比重、融点、蒸気圧、粘性の点で、10〜30質量%の塩化マグネシウムと、20〜40質量%の塩化カルシウムと、40〜60質量%の塩化ナトリウムと、を含有する溶融塩が好ましく、20±5質量%の塩化マグネシウムと、30±5質量%の塩化カルシウムと、49±5質量%の塩化ナトリウムと、1±1質量%のフッ化マグネシウムと、を含有する溶融塩が特に好ましい。 Molten salts containing magnesium chloride include 10 to 30% by mass of magnesium chloride, 20 to 40% by mass of calcium chloride, and 40 to 60% by mass in terms of electrical conductivity, specific gravity, melting point, vapor pressure, and viscosity. Molten salt containing% sodium chloride is preferred, with 20 ± 5% by weight magnesium chloride, 30 ± 5% by weight calcium chloride, 49 ± 5% by weight sodium chloride, and 1 ± 1% by weight. A molten salt containing magnesium chloride and is particularly preferable.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but this is merely an example and does not limit the present invention.

(溶融塩電解槽の作製)
図1〜図5に示す構造の溶融塩電解槽であり、以下に示す詳細形状の溶融塩電解槽を作製した。
<溶融塩電解槽の構造>
・耐火レンガ:ロザイ工業社製 HIGH ROZX−98、Alが98.0質量%、SiOが0.5質量%
・モルタル:ロザイ工業社製 HR95モルタル、Alが95.0質量、SiOが3質量%
・電分解室:2m
・メタル回収室:1m
・単位電気分解セルの数:2
・陰極の形状:内側に四角柱状の空間を有する形状、高さ(A)800mm
・陽極の材質:黒鉛
・陰極の材質:鉄
・複極の材質:黒鉛
・陰極と陽極間の複極の数:2
・脱泡領域形成部材の材質:ロザイ工業社製耐火レンガ HIGH ROZX−98
・脱泡領域形成部材の厚み(X):表1に示す。
・メタル回収室側の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B):表1に示す。
・金属マグネシウム流入経路縦部の幅(C):表1に示す。
(Preparation of molten salt electrolytic cell)
The molten salt electrolytic cell having the structure shown in FIGS. 1 to 5 was produced, and the molten salt electrolytic cell having the detailed shape shown below was produced.
<Structure of molten salt electrolytic cell>
-Refractory bricks: HIGH ROZX-98, Al 2 O 3 manufactured by Rozai Kogyo Co., Ltd. 98.0% by mass, SiO 2 0.5% by mass
-Mortar: HR95 mortar manufactured by Rozai Kogyo Co., Ltd., Al 2 O 3 by 95.0 mass, SiO 2 by 3 mass%
・ Electrolysis room: 2m 3
・ Metal collection room: 1m 3
-Number of unit electrolysis cells: 2
-Cathode shape: A shape with a square columnar space inside, height (A) 800 mm
-Anode material: Graphite-Cathode material: Iron-Multipole material: Graphite-Number of double poles between cathode and anode: 2
-Material of defoaming area forming member: Refractory brick HIGH ROZX-98 manufactured by Rozai Kogyo Co., Ltd.
-Thickness (X) of the defoaming region forming member: Shown in Table 1.
-Distance (B) from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the end on the cathode side in the vertical portion of the metal magnesium inflow path: Table 1.
-Width of vertical portion of metallic magnesium inflow route (C): Shown in Table 1.

(実施例1〜4、比較例1〜3)
上記のようにして作製した溶融塩電解槽に、MgClが20質量%、CaClが30質量%、NaClが49質量%、MgFが1質量%の組成の溶融塩を2900kg投入した。
次いで、以下に示す条件で、溶融塩の電気分解を30日間行った。溶融塩の電気分解を継続している間は、金属マグネシウムの生成量に対応した塩化マグネシウムを補給するために、補給溶融塩として、クロール法による副生物の塩化マグネシウムを、電解槽に供給し、溶融塩中の塩化マグネシウムの含有量が15〜25質量%となるように調節した。
溶融塩の電気分解開始から30日後の電流効率を測定した。また、メタル回収室に、SS400製、厚さ50mm×横100mm×長さ500mmの鉄板を設置し、溶融塩の電気分解開始から30日後の鉄板の減肉量を測定した。その結果を表1に示す。
なお、表1中、比較例1では、脱泡領域形成部材を設置しなかった。
(Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3)
To the molten salt electrolytic cell prepared as described above, 2900 kg of a molten salt having a composition of 20% by mass of MgCl 2 , 30% by mass of CaCl 2 , 49% by mass of NaCl, and 1% by mass of MgF 2 was charged.
Then, the molten salt was electrolyzed for 30 days under the conditions shown below. While the electrolysis of the molten salt is being continued, in order to replenish magnesium chloride corresponding to the amount of metallic magnesium produced, magnesium chloride, which is a by-product of the Kroll process, is supplied to the electrolytic tank as a replenished molten salt. The content of magnesium chloride in the molten salt was adjusted to be 15 to 25% by mass.
The current efficiency was measured 30 days after the start of electrolysis of the molten salt. Further, an iron plate made of SS400 and having a thickness of 50 mm, a width of 100 mm and a length of 500 mm was installed in the metal recovery chamber, and the amount of thinning of the iron plate 30 days after the start of electrolysis of the molten salt was measured. The results are shown in Table 1.
In Table 1, in Comparative Example 1, the defoaming region forming member was not installed.

<溶融塩電解条件>
・溶融塩の温度:平均660℃
・陽極の浸漬長:800mm
・脱泡領域形成部材から液面までの距離:50mm
・印加電圧:10V
・電流密度:0.48A/cm
・理論Mg生産量:21.8kg/時間
・補給溶融塩:クロール法により副生した塩化マグネシウム
<Melted salt electrolysis conditions>
-Molten salt temperature: 660 ° C on average
・ Anode immersion length: 800 mm
・ Distance from defoaming region forming member to liquid level: 50 mm
・ Applied voltage: 10V
-Current density: 0.48 A / cm 2
-Theoretical Mg production: 21.8 kg / hour-Supply molten salt: Magnesium chloride produced by the Kroll process

Figure 0006933936
1)メタル回収室側の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離
2)金属マグネシウム流入経路縦部の幅
Figure 0006933936
1) Distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the end on the cathode side of the vertical part of the metal magnesium inflow path 2) Width of the vertical part of the metal magnesium inflow path

1、41 溶融塩電解槽
2 側壁
3 炉床
4 蓋
5 隔壁
6a、6b、6c、6d 金属マグネシウム流入経路形成部材
7、71 金属マグネシウム流入経路
7a、71a 金属マグネシウム流入経路縦部
8 溶融塩流入経路
9 浴面
10 金属マグネシウム
11 溶融塩
12 塩素ガス
14、141 マグネシウム保持部
20 隙間
21 電気分解室
22 メタル回収室
23 陽極
24 複極
25、25a 陰極
26、27、261、271 溶融塩保持部
31 金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端
32 メタル回収室側の陰極の外側端
33 メタル回収室側の陰極の外側端から金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離
34 金属マグネシウム流入経路縦部の幅
101、101a、101b 金属マグネシウムの流れ
111 溶融塩の流れ
151、152 電極支持部
1, 41 Molten salt electrolytic tank 2 Side wall 3 Hearth 4 Lid 5 Partition 6a, 6b, 6c, 6d Metal magnesium inflow path forming member 7, 71 Metal magnesium inflow path 7a, 71a Metal magnesium inflow path Vertical part 8 Molten salt inflow path 9 Bath surface 10 Metal magnesium 11 Molten salt 12 Chlorine gas 14,141 Magnesium holder 20 Gap 21 Electrolysis chamber 22 Metal recovery chamber 23 Anodic 24 Polypole 25, 25a Cathode 26, 27, 261, 271 Molten salt holder 31 Metal End of the vertical part of the magnesium inflow path on the cathode side 32 Outer end of the cathode on the side of the metal recovery chamber 33 Distance from the outer end of the cathode on the side of the metal recovery chamber to the end of the vertical part of the metal magnesium inflow path on the side of the cathode 34 Metal magnesium inflow path Vertical part Widths 101, 101a, 101b Metallic magnesium flow 111 Molten salt flow 151, 152 Electrode support

Claims (7)

内側に角柱状の空間を有する陰極と、該陰極の内側に配置される角柱状の陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持される金属マグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成し、該メタル回収室側の陰極の上を通過した金属マグネシウムおよび溶融塩が、横方向に流れた後、金属マグネシウム流入経路縦部を下方に流れてから、該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該金属マグネシウム流入経路は、脱泡領域形成部材が、該メタル回収室側の陰極の外側に、該隔壁とは間隔を開けて配置されることにより形成されており、該脱泡領域形成部材は、液面より下に設けられ、該脱泡領域形成部材の上の液面から蓋までの空間には部材がないこと、
該メタル回収室側の陰極の外側端から該金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離が100〜500mmであり、
該陰極の高さが500〜2000mmであること、
を特徴とする溶融塩電解槽。
A cathode having a prismatic space inside, a prismatic anode arranged inside the cathode, and one or more duplexes arranged between the cathode and the anode are installed, and molten salt is formed. A molten salt electrolysis tank comprising an electrolysis chamber for electrolysis and a metal recovery chamber having a metal magnesium holding portion for holding metal magnesium generated by electrolysis of the molten salt at the upper part.
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the metal recovery chamber and the molten salt inflow path are formed. At the boundary of the metal recovery chamber, above the molten salt inflow path, metallic magnesium and molten salt generated in the electrolysis chamber and passed over the cathode on the metal recovery chamber side flow laterally. After that, a metal magnesium inflow route is formed, which flows downward through the vertical portion of the metal magnesium inflow route and then flows into the metal recovery chamber.
The metal magnesium inflow path is formed by arranging a defoaming region forming member on the outside of the cathode on the metal recovery chamber side at a distance from the partition wall, and the defoaming region forming member is formed. , There is no member in the space from the liquid surface to the lid above the defoaming region forming member, which is provided below the liquid level.
The distance from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path is 100 to 500 mm.
The height of the cathode is 500 to 2000 mm.
A molten salt electrolytic cell characterized by.
前記陰極の高さ(A)に対する前記メタル回収室側の陰極の外側端から前記金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B)の比(B/A)が0.05〜0.6であることを特徴とする請求項1記載の溶融塩電解槽。 The ratio (B / A) of the distance (B) from the outer end of the cathode on the metal recovery chamber side to the cathode side end of the vertical portion of the metal magnesium inflow path to the height (A) of the cathode is 0.05 to 0. The molten salt electrolytic cell according to claim 1, wherein the temperature is 6. 前記金属マグネシウム流入経路縦部の幅が50〜300mmであることを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載の溶融塩電解槽。 The molten salt electrolytic cell according to claim 1 or 2, wherein the width of the vertical portion of the metallic magnesium inflow path is 50 to 300 mm. 前記金属マグネシウム流入経路縦部の幅(C)に対する前記メタル回収室側の陰極の外側端から前記金属マグネシウム流入経路縦部の陰極側端までの距離(B)の比(B/C)が0.8〜10であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の溶融塩電解槽。 The ratio of the distance from the outer end of the cathode of the metal recovery chamber side with respect to the magnesium metal inflow path longitudinal portions of the width (C) to the cathode side end of the metal magnesium inflow path longitudinal portions (B) (B / C) is The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 3, which is 0.8 to 10. 前記脱泡領域形成部材は、断面視でL字又は逆L字形状であるか、あるいは、平板状であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の溶融塩電解槽。 The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the defoaming region forming member has an L-shape, an inverted L-shape , or a flat plate shape in a cross-sectional view. 前記メタル回収室側の陰極と、前記脱泡領域形成部材との間に、隙間が設けられていることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の溶融塩電解槽。The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 5, wherein a gap is provided between the cathode on the metal recovery chamber side and the defoaming region forming member. 前記脱泡領域形成部材の上端から液面までの間には部材がないことを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載の溶融塩電解槽。The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 6, wherein there is no member between the upper end of the defoaming region forming member and the liquid level.
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