JP7129828B2 - 溶融塩電解方法および、金属マグネシウムの製造方法 - Google Patents
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Description
この溶融塩浴の温度上昇は、一旦電気分解された金属マグネシウムと塩素が塩化マグネシウムに戻る反応を生じさせ、それにより電流効率を低下させる。またこの場合、電解槽の外壁を構成する煉瓦等の熱損傷のおそれがある。さらには、温度が上昇した溶融塩が煉瓦等の外壁の隙間を通過して溶融塩浴の漏洩が発生することも懸念される。
またここで、この発明の溶融塩電解方法では、混合物供給工程で前記混合物を溶融塩浴に供給する際の、当該混合物の温度を、前記溶融塩浴の温度との差が±10℃以内になる温度とすることが好ましい。
なお、この発明の溶融塩電解方法では、前記溶融塩浴の温度を651℃以上に維持することができる。
図1に縦断面図で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、その内部に貯留された塩化マグネシウム及び支持塩を含む溶融塩からなる溶融塩浴で、溶融塩中の塩化マグネシウムの電気分解が行われる電解槽2を備える。また溶融塩電解槽1は、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部分を有する陽極3a及び陰極3bを含む電極3を備えるものである。なお、溶融塩電解槽1はさらに、図示しないが、貯留室2b等に配置されて、電解槽2内の温度調整を行う熱交換器としての温度調整管等を備えることがある。
このように混合物Ms中に支持塩をある程度含ませることにより、晶出温度の低下によって混合物Msの温度を下げることができて、補給時の溶融塩浴の大きな温度上昇を有効に抑制することができる。また、塩化マグネシウムを上記の範囲で含むものとすることにより、浴抽出工程および混合物供給工程の作業量の増大による作業性の低下を抑制することができる。
なお、溶融塩浴の温度上昇を抑制しつつ塩化マグネシウムを補給するに当り、浴抽出工程、混合物生成工程及び混合物供給工程の一連の工程を一回行っても、塩化マグネシウムの所要の補給量に達しない場合は、当該一連の工程を複数回にわたって繰り返し行うことができる。
電流効率=電解槽から回収した金属マグネシウム質量/理論金属マグネシウム生産量
理論金属マグネシウム生産量は、ファラデーの法則から求める金属の理論生成量であり、以下の式により算出する。
理論金属マグネシウム生産量 =((電流(A)×通電時間(秒))/(マグネシウムイオンの電荷数n×ファラデー定数F))×(電気分解回数N)×マグネシウムの原子量
実施例2と実施例3を比較すると、溶融塩浴から抜き取った溶融塩の質量に対する補給用塩化マグネシウムの質量の比を大きくした実施例2のほうが、仮に同じ量の塩化マグネシウムを供給するとしても混合物の量を少なくできるため、溶融塩浴の温度上昇を抑制できて、電流効率が向上したことが解かる。
2 電解槽
2a 電解室
2b 貯留室
3 電極
3a 陽極
3b 陰極
3c バイポーラ電極
4 隔壁
4a 溶融塩循環路
4b 溶融金属流路
5 混合タンク
5a 導管
Ps 一部の溶融塩
Rs 補給用塩化マグネシウム
Ms 混合物
Claims (9)
- 塩化マグネシウム及び支持塩を含む溶融塩の溶融塩浴で、電極への通電に基いて前記塩化マグネシウムを電気分解し、該電気分解により金属マグネシウムを得る溶融塩電解方法であって、溶融塩浴に塩化マグネシウムを補給するに当り、
前記溶融塩浴から、塩化マグネシウム及び支持塩を含む溶融塩の一部を抜き取る浴抽出工程と、浴抽出工程で抜き取った溶融塩を補給用塩化マグネシウムと混合し、前記溶融塩と補給用塩化マグネシウムとの混合物とする混合物生成工程と、前記混合物を塩化マグネシウムの融点以下の温度で、前記溶融塩浴に供給する混合物供給工程とを含み、
前記補給用塩化マグネシウムとして、クロール法で生成された塩化マグネシウムを使用する溶融塩電解方法。 - 混合物供給工程で前記混合物を溶融塩浴に供給する際の、当該混合物の温度を、645℃~700℃とする請求項1に記載の溶融塩電解方法。
- 混合物供給工程で前記混合物を溶融塩浴に供給する際の、当該混合物の温度を、前記溶融塩浴の温度との差が±10℃以内になる温度とする請求項1又は2に記載の溶融塩電解方法。
- 前記溶融塩浴の温度を651℃以上に維持する請求項1~3のいずれか一項に記載の溶融塩電解方法。
- 混合物生成工程の前記混合物が、塩化マグネシウムを10質量%~95質量%、支持塩を5質量%~90質量%で含む請求項1~4のいずれか一項に記載の溶融塩電解方法。
- 前記支持塩が、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、フッ化マグネシウム及びフッ化カルシウムからなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項1~5のいずれか一項に記載の溶融塩電解方法。
- 浴抽出工程で前記溶融塩浴から抜き取る溶融塩に対する、混合物生成工程で当該溶融塩に混合させる補給用塩化マグネシウムの質量比を、1.0~10.0とする請求項1~6のいずれか一項に記載の溶融塩電解方法。
- 前記混合物供給工程で、前記混合物を前記溶融塩浴に、金属マグネシウムよりも深い位置で供給する、請求項1~7のいずれか一項に記載の溶融塩電解方法。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の溶融塩電解方法を用いて、溶融塩から金属マグネシウムを製造する、金属マグネシウムの製造方法。
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