JP7017361B2 - 溶融塩電解槽 - Google Patents
溶融塩電解槽 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7017361B2 JP7017361B2 JP2017192828A JP2017192828A JP7017361B2 JP 7017361 B2 JP7017361 B2 JP 7017361B2 JP 2017192828 A JP2017192828 A JP 2017192828A JP 2017192828 A JP2017192828 A JP 2017192828A JP 7017361 B2 JP7017361 B2 JP 7017361B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten salt
- electrolytic cell
- protective sleeve
- molten
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
具体的には、保護スリーブは、炭素、窒化珪素または炭化珪素を含んで構成されることが好ましい。
また、保護スリーブの厚みは、5mm~100mmであることが好ましい。
ここでは、前記鋼製器具は、電解槽の前記貯留室内に配置することができる。
図1に例示する溶融塩電解槽1は、たとえば主としてAl2O3等の耐火煉瓦その他の適切な材料からなる容器形状を有し、その内部に供給された溶融塩が貯留してなる溶融塩浴で、溶融塩を電気分解するとともに、その電気分解により溶融金属が生成される電解槽2と、図2に図1のII-II線に沿う断面図で示すように、電解槽2内に溶融塩浴の深さ方向と平行に並べて配置した略平板形状の陽極3a及び陰極3bを含む電極3と、電解槽2内の温度調整を行う温度調整管4とを備えてなる。
この実施形態の溶融塩電解槽1では、電極3がさらに、図2に示すように、陽極3aと陰極3bとの間に配置されて、陽極3a及び陰極3b間への電圧の印加によって分極する、これも実質的に平板形状の二枚のバイポーラ電極3c、3dを有し、これにより電気分解の生成効率の向上等を図っているも、このようなバイポーラ電極3c、3dは必ずしも必要ではない。
この温度調整管4は、その周囲を構成する管壁面が鉄を含有する材料からなり、この発明でいう鋼製器具に相当する。なお、温度調整管4以外の鋼製器具については後述する。
さらに鋭意検討の結果、温度調整管4は一般に鋼等の鉄を含有する材料により構成されるが、腐食は、鉄の塩化という単独の反応だけでなく、鉄の塩化および、その後の鉄塩化物の酸化という複数段階の反応により加速的に生じることを究明した。すなわち、気液界面GL近傍の管部分の外面では、第一段階の反応として、はじめに、Fe+Cl2→FeCl2および3FeCl2+2O2→Fe3O4+3Cl2と、2Fe+3Cl2→2FeCl3および6FeCl3+4O2→2Fe3O4+9Cl2の反応が生じ、次いで、2Fe3O4+3Mg+2O2→3MgFe2O4の反応が生じていることが解かった。
このような鋼製の温度調整管では上述した腐食の問題が生じ得る。後述する他の鋼製器具を構成する鋼についても同様である。
このことによれば、温度調整管4の当該管部分は、その周囲を取り囲む保護スリーブ8によって、塩素や酸素との接触が抑制されるので、上述した反応に基づく温度調整管4の当該管部分の腐食を有効に防止することができて、温度調整管4の寿命を延ばすことができる。
図5(a)に示すところでは、温度調整管4の外面で保護スリーブ8の下端部の直下位置に、同側面視で「L」字形状を有し保護スリーブ8を下端部側から支持するスリーブ支持部材9を取り付けて設けている。
耐食材料として具体的には、炭素、窒化珪素、炭化珪素等を挙げることができる。なかでも、耐腐食性に優れる炭素、窒化珪素、炭化珪素が好ましく、さらに価格面から、炭素、特にグラファイトが一層好適である。保護スリーブ8の少なくとも外周面およびその他の露出部分が、このような材料からなるものであればよい。
多孔質材料の具体例としては、炭素、窒化珪素、炭化珪素等を挙げることができる。
これらの鋼製器具は、電解槽2内で溶融塩浴の貯留室2bに浸漬させて配置されて、少なくとも周囲が鉄を含有する材料からなるものであり、温度調整管4について上述したところと同様の損傷の問題が生じ得る。したがって、このような鋼製器具の、溶融金属の気液界面GLに位置する界面近傍部分の外面を覆って保護スリーブ8を配置することにより、そこの腐食による損傷の発生を有効に防止することができる。
なお図6~9に示すところでは、いずれの鋼製器具10~13の周囲に設けた保護スリーブ8の下端側にも、先述したようなスリーブ支持部材9を設けているも、かかるスリーブ支持部材9の配設は任意である。
いずれの溶融塩電解槽も、電解槽を構成する内壁がAl2O3の含有率が95%以上の煉瓦からなる電解槽で、電解室が2m3、貯留室が1m3であり、囲い型電極の電極構造で、黒鉛製の陽極及び陰極ならびに二枚のバイポーラ電極を用いてN数をN3とした。電気分解初期の電極間距離は1cmとした。なお、貯留室のサイズは、1.6m×0.4m×H1.6m(液層1.3+気層0.3)=1.02m3とした。
温度調整管は、円形の横断面を有する直管状の主管を二本設けた形状とし、主管は、STPG370製、外径165mm、肉厚11mmである。
保護スリーブは、グラファイト製、内径170mm、外径190mm、肉厚10mm、高さ200mmである。保護スリーブの内径は、温度調整管の主管の外径の103%の大きさである。
3ヶ月経過後および6ヶ月経過後のいずれの時期においても、サンプル中へのFeの含有量は、実施例よりも比較例で多く、比較例の装置では、温度調整管の腐食により金属マグネシウム中にFe等が混入したことが示唆された。
したがって、実施例の装置では、温度調整管の管部分の腐食による厚み減少が抑制されることが解かった。
2 電解槽
2a 電解室
2b 貯留室
3 電極
3a 陽極
3b 陰極
3c、3d バイポーラ電極
4 温度調整管(鋼製器具)
5 隔壁
5a 溶融塩循環路
5b 溶融金属流路
6 主管
7 枝管
8 保護スリーブ
9 スリーブ支持部材
10 温度計(鋼製器具)
11 レベル計(鋼製器具)
12 浴面調整器(鋼製器具)
13 溶融塩投入パイプ(鋼製器具)
14 電熱対
15 鋼製チューブ
16 蓋部材
GL 溶融金属の気液界面
GLmax 気液界面の変動幅上限値
GLmin 気液界面の変動幅下限値
La 保護スリーブの気液界面の上方側に位置する部分の軸線方向長さ
Lb 保護スリーブの気液界面の下方側に位置する部分の軸線方向長さ
Claims (9)
- 内部を溶融塩浴とし、溶融塩を電気分解するとともに、電気分解により溶融金属が生成される電解槽と、電解槽内に配置した陽極及び陰極を含む電極と、電解槽内で溶融塩浴に浸漬させて配置されて、少なくとも周囲が鉄を含有する材料からなる鋼製器具とを備える溶融塩電解槽であって、
前記鋼製器具に、該鋼製器具の、少なくとも溶融金属の気液界面に位置する界面近傍部分の外面を覆う保護スリーブが設けられており、
前記保護スリーブの厚みが5mm~100mmであり、
前記鋼製器具が、電解槽内の温度調整を行う温度調整管であり、前記保護スリーブの内径が、温度調整管の当該界面近傍部分の外径に対して101~110%の大きさである溶融塩電解槽。 - 保護スリーブが耐塩素材料を含んで構成されてなる請求項1に記載の溶融塩電解槽。
- 保護スリーブが、炭素、窒化珪素または炭化珪素を含んで構成されてなる請求項1又は2に記載の溶融塩電解槽。
- 前記保護スリーブが、溶融塩浴の深さ方向で溶融金属の気液界面を隔てて上下各々10mm~500mmの範囲にわたって配置されてなる請求項1~3のいずれか一項に記載の溶融塩電解槽。
- 電解槽の内部に配置された隔壁をさらに備え、前記隔壁により、電解槽の内部が、前記電極が配置される電解室と、電解室での電気分解により得られた溶融金属が流入する貯留室とに区画されてなる請求項1~4のいずれか一項に記載の溶融塩電解槽。
- 前記鋼製器具が、電解槽の前記貯留室内に配置されてなる請求項5に記載の溶融塩電解槽。
- 溶融塩が塩素を含む請求項1~6のいずれか一項に記載の溶融塩電解槽。
- 溶融塩が溶融塩化マグネシウムである請求項7に記載の溶融塩電解槽。
- 前記保護スリーブが、多孔質材料を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の溶融塩電解槽。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017192828A JP7017361B2 (ja) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | 溶融塩電解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017192828A JP7017361B2 (ja) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | 溶融塩電解槽 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019065355A JP2019065355A (ja) | 2019-04-25 |
JP7017361B2 true JP7017361B2 (ja) | 2022-02-08 |
Family
ID=66339196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017192828A Active JP7017361B2 (ja) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | 溶融塩電解槽 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7017361B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101452069B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-10-16 | 포스코에너지 주식회사 | 연료전지용 전개질기 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7206160B2 (ja) * | 2019-06-26 | 2023-01-17 | 東邦チタニウム株式会社 | 溶融塩電解槽及びこれを用いた金属の製造方法。 |
JP7453109B2 (ja) | 2020-09-18 | 2024-03-19 | 東邦チタニウム株式会社 | 溶融物送りパイプの通路区画構造、及び、金属マグネシウムの製造方法 |
CN115595578B (zh) * | 2022-10-27 | 2024-06-25 | 江阴市珞珈绿碳科技有限公司 | 一种用于熔融碳酸盐电解体系的电解槽材料及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004307914A (ja) | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Sumitomo Titanium Corp | 溶融塩用熱交換器及びこれを使用するTi材の製造方法 |
JP2005089801A (ja) | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Toho Titanium Co Ltd | 金属製造装置およびその温度制御方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2910811C2 (de) * | 1979-02-16 | 1982-02-18 | Schweizerische Aluminium AG, 3965 Chippis | Stromzuleitereinrichtung für Elektroden |
US4420381A (en) * | 1981-02-26 | 1983-12-13 | Alcan International Limited | Electrolytic method and cell for metal production |
JP3057574B2 (ja) * | 1990-10-31 | 2000-06-26 | 東邦チタニウム株式会社 | 金属製造用電解槽の浴温度調節方法とその装置 |
-
2017
- 2017-10-02 JP JP2017192828A patent/JP7017361B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004307914A (ja) | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Sumitomo Titanium Corp | 溶融塩用熱交換器及びこれを使用するTi材の製造方法 |
JP2005089801A (ja) | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Toho Titanium Co Ltd | 金属製造装置およびその温度制御方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101452069B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-10-16 | 포스코에너지 주식회사 | 연료전지용 전개질기 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019065355A (ja) | 2019-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7017361B2 (ja) | 溶融塩電解槽 | |
JP6465816B2 (ja) | HClを生成する水素ガス拡散陽極の集成装置及び当該集成装置を含む電解セル | |
NO130606B (ja) | ||
JPWO2007034605A1 (ja) | 還元性金属の溶融塩電解装置およびその電解方法並びに還元性金属を用いた高融点金属の製造方法 | |
US7504010B2 (en) | Anode for electrolysis of aluminum | |
WO2020085066A1 (ja) | フッ素ガス製造装置 | |
JP5933057B2 (ja) | 三フッ化窒素の効率的な製造のための電解装置、システム及び方法 | |
JP7129828B2 (ja) | 溶融塩電解方法および、金属マグネシウムの製造方法 | |
US896429A (en) | Electrode for electric furnaces. | |
US20150159286A1 (en) | Electrolytic cell for production of rare earth metals | |
JP7061519B2 (ja) | 溶融塩の水分低減方法、溶融塩電解方法および、溶融金属の製造方法 | |
JP7166086B2 (ja) | 溶融塩中の水量推定方法及び、溶融金属の製造方法 | |
JP6997617B2 (ja) | 溶融塩電解方法、溶融金属の製造方法および、溶融塩電解槽 | |
JP7333223B2 (ja) | 溶融塩電解槽、溶融塩固化層の形成方法、金属の製造方法 | |
US2950236A (en) | Electrolytic production of magnesium metal | |
US2880151A (en) | Electrolytic production of magnesium metal | |
JP2021116985A (ja) | 熱交換器、溶融塩電解槽、金属の製造方法 | |
JP7206160B2 (ja) | 溶融塩電解槽及びこれを用いた金属の製造方法。 | |
JP3952296B2 (ja) | 溶融塩用熱交換器及びこれを使用するTi材の製造方法 | |
JP2010116602A (ja) | 金属製造用電解装置およびその運転方法 | |
US541465A (en) | yatttin | |
JP6645928B2 (ja) | 金属珪素の不動態膜の除去方法並びに四塩化珪素の製造方法及び装置 | |
JP2021091941A (ja) | コンテナ、コンテナの使用方法、スポンジチタンの製造方法、及び溶融マグネシウムの製造方法 | |
JP2021021131A (ja) | 電極、溶融塩電解装置、溶融塩電解方法及び、金属の製造方法 | |
JPWO2008038405A1 (ja) | 金属製造用溶融塩電解槽およびこれを用いた金属の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200917 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210714 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210803 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210930 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220118 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220127 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7017361 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |