JPS6046192B2 - Manufacturing method of magnesium and chlorine - Google Patents

Manufacturing method of magnesium and chlorine

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JPS6046192B2
JPS6046192B2 JP11524977A JP11524977A JPS6046192B2 JP S6046192 B2 JPS6046192 B2 JP S6046192B2 JP 11524977 A JP11524977 A JP 11524977A JP 11524977 A JP11524977 A JP 11524977A JP S6046192 B2 JPS6046192 B2 JP S6046192B2
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mol
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アンドレイ・ボリソヴイツチ・イワノフ
アレクセイ・ヴアシリエヴイツチ・ヴアシリエフ
オレグ・ニコラエヴイツチ・ロマネンコ
セルゲイ・ペトロヴイツチ・コサレフ
ウラデイミ−ル・ゲオルギ−ヴイツチ・オフチヤレンコ
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FUSESO NAUCHINO ISUSUREDO I PUROEKUTONO INST ARYUMINIEBOI MAGUNIEBOI I EREKUTORODONOI PUROMU
KARUSHUSUKOE PUROIZUBODOSUTOBENNOE OBIEDEINENIE FURORUBINIRU
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FUSESO NAUCHINO ISUSUREDO I PUROEKUTONO INST ARYUMINIEBOI MAGUNIEBOI I EREKUTORODONOI PUROMU
KARUSHUSUKOE PUROIZUBODOSUTOBENNOE OBIEDEINENIE FURORUBINIRU
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冶金に有用なマグネシウム及び塩素を電気化学
的に製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for electrochemically producing magnesium and chlorine useful in metallurgy.

軽金属、マグネシウムは、種々の建築物の製造に用いる
軽合金の成分として、並びに金属の腐蝕に対する陰極保
護用電極用材料、化学還元剤、例えば、チタン製造にお
いて使用する還元剤、鉄に可鍛性を与える添加剤として
用いられる。
Magnesium, a light metal, is used as a component of light alloys used in the manufacture of various buildings, as well as as a material for electrodes for cathodic protection against corrosion of metals, as a chemical reducing agent, e.g. as a reducing agent used in the production of titanium, and as a malleable material for iron. It is used as an additive to give

化学的に活性なガスである塩素は、例えば塩化ビニル、
四塩化炭素、次亜塩素酸カルシウムの製造に有用である
Chlorine, which is a chemically active gas, is used for example in vinyl chloride,
Useful in the production of carbon tetrachloride and calcium hypochlorite.

電解浴に過剰に蓄積された塩は−カリウム肥料として有
用である。〔従来の技術〕 工業的に実施するマグネシウム及び塩素の電気分解によ
る製造方法は当業界でいくつか知られている。
Salts accumulated in excess in the electrolytic bath are useful as -potassium fertilizers. [Prior Art] Several industrial methods of manufacturing magnesium and chlorine by electrolysis are known in the art.

これらの方法は主として電気分解を行う、。塩化マグネ
シウムを含有する塩混合物の組成によつて相互に区別さ
れている。前記従来技術の一方法においては、四塩化チ
タンを金属マグネシウムによつて還元する際に得られる
、少量の不純物を含む溶融塩化マグネシウム!が電気分
解される。
These methods primarily involve electrolysis. They are distinguished from each other by the composition of the salt mixture containing magnesium chloride. In one method of the prior art, molten magnesium chloride containing small amounts of impurities is obtained when titanium tetrachloride is reduced by magnesium metal! is electrolyzed.

この溶融塩電解生成物、即ち、マグネシウム及び塩素は
主としてチタンの製造に用いられる。別法では、塩化マ
グネシウムの水溶液からニニノ 特公 昭60−461
921申付 健Ξ 審判官渋井 宥 程で製造される塩であつて、塩化マグネシウムを主成分
として含む無水塩の溶融物を電気分解する。
The molten salt electrolysis products, namely magnesium and chlorine, are used primarily in the production of titanium. Another method is to use an aqueous solution of magnesium chloride.
921 Request by Ken Ξ Judge Shibui Electrolyzes a melt of anhydrous salt, which is produced by a process of appropriation and contains magnesium chloride as a main component.

すなわち、第一工程において塩化マグネシウム溶液を噴
霧乾燥し、第二工程において、得られた粉末を溶融し、
前記溶融物を800ないし900℃の範囲内の温度に加
熱すると、マグネシウムが沈降して塩化マグネシウムを
70ないし80重量%含有する溶融無水塩が生成する。
次いで、この塩を溶融塩電解に送る。しかしながら、こ
の方法は塩化マヨグネシウムの実質的な損失が大きく且
つ所要資本投下量も大きいために工業的に大規模に実施
されるに至つていない。工業的に最も多く用いられるマ
グネシウムと塩素とを製造する方法は、マグネシウム、
カリウム及びナトリウムの各塩化物をKCl:MgC1
That is, in the first step, the magnesium chloride solution is spray-dried, and in the second step, the obtained powder is melted,
When the melt is heated to a temperature in the range of 800 to 900° C., the magnesium precipitates to form a molten anhydrous salt containing 70 to 80% by weight of magnesium chloride.
This salt is then sent to molten salt electrolysis. However, this method has not been implemented on an industrial scale because of the substantial loss of mayognesium chloride and the required capital investment. The method of manufacturing magnesium and chlorine that is most commonly used industrially is to produce magnesium,
Potassium and sodium chlorides are KCl:MgCl
.

■0.9■1ないし5、0:1、好ましくは1.05:
1ないし1.25: 1、及びKCl:NaC1■4
.0: 1ないし7.0■1のモル比で含有する溶融無
水塩混合物を電解することからなる。この溶融塩混合物
は下記の方法で製造される。まず、主としてカーナリツ
トMgC12・ KCl・由。Oを含み、塩化ナトリウ
ム及び通常過剰量の塩化カリウムをも含む固体の塩を調
製する。前記固体の塩は天然産出のカーナリツトを再結
晶するか、もしくは塩化カリウムを塩化マグネシウム水
溶液と反能させることによつて調製できる。その後、こ
の固体塩は、脱水して水分含量が2ないし4重量%にす
るが、これは煙道ガスにこの塩を接触させることによつ
て実施する。カーナリツト中に実質的にすべての塩化マ
グネシウムが含まれ、そしてこの塩化マグネシウムは加
水分解を受け難いため、前記固体の塩は流動化床で脱水
することができる。前記脱水固体塩中のマグネシアの含
量は2重量%を越えない。この脱水塩を溶融し、そして
塩素て処理する。こうして製造された溶融無水塩混合物
は、塩化マグネシウムを6ないし1踵量%、塩化カリウ
ムを82ないし75重量%、そして塩化ナトリウムを8
ないし15重量%含有する無水溶融電解質を入れた電解
槽に取瓶から回分式で注ぎ入れる。
■0.9■1 to 5, 0:1, preferably 1.05:
1 to 1.25: 1, and KCl:NaC1■4
.. It consists of electrolyzing a molten anhydrous salt mixture containing a molar ratio of 0:1 to 7.01. This molten salt mixture is produced by the following method. First, mainly Carnalite MgC12/KCl/Yu. A solid salt is prepared containing O, and also sodium chloride and usually an excess of potassium chloride. The solid salts can be prepared by recrystallizing naturally occurring carnalites or by reacting potassium chloride with an aqueous magnesium chloride solution. The solid salt is then dehydrated to a water content of 2 to 4% by weight by contacting the salt with flue gas. Since substantially all of the magnesium chloride is contained in the carnate and this magnesium chloride is not susceptible to hydrolysis, the solid salt can be dehydrated in a fluidized bed. The content of magnesia in the dehydrated solid salt does not exceed 2% by weight. The dehydrated salt is melted and treated with chlorine. The molten anhydrous salt mixture thus produced contains 6 to 1% by weight of magnesium chloride, 82 to 75% by weight of potassium chloride, and 8% by weight of sodium chloride.
The solution is poured into an electrolytic cell containing an anhydrous molten electrolyte containing 15% to 15% by weight from a ladle in a batchwise manner.

前記電解質を710ないし740℃の範囲内の温度に保
つて連続的に直流電流を通し、その結果溶融金属、即ち
、マグネシウムがステイール陰極で発生し、そして塩素
ガスがグラファイト陽極で遊離する。マグネシウムは、
陰極から表面に浮上しそきて電解槽に蓄積し、そこから
真空取瓶によつて定期的に排出し、そして精錬工程及び
鋳造巧程に送る。前記塩素ガスは電解槽から連続的に吸
取られ、そして圧縮機に送られる。塩化マグネシウムの
みが溶融塩電解されるので、カリウム及びナトリウムの
塩化物が電解槽に蓄積され、そしてこれらの電解質の濃
度が徐々に増す。この電解槽中の電解質を最大許容量未
満に保つために、過剰に蓄積された溶融塩をポンプで定
期的にくみ出し、そしてステイール容器に送り込み、そ
こでこの塩を結晶化し、そして冷却する。温度を400
℃未満に冷却した前記塩を粉砕し、そしてカーナリツト
を製造するためまたはカリウム肥料として用いる。塩化
マグネシウムの損質量を減らす為に、過剰に蓄積された
前記塩は、出発溶融物を注いだ後数時間してポンプで出
すが、その時、電気分解(ElectrOlyticd
ecOmpOsitiOn)の結果として、電解質中の
塩化マグネシウムの含量が最小許容量に即ち、MgCl
.鍾量%にまで低下する。
The electrolyte is maintained at a temperature in the range of 710 to 740° C. and a direct current is passed continuously, so that molten metal, ie magnesium, is generated at the Steele cathode and chlorine gas is liberated at the graphite anode. Magnesium is
It floats to the surface from the cathode and accumulates in the electrolytic cell, from where it is periodically drained via vacuum bottles and sent to the smelting and casting processes. The chlorine gas is continuously drawn from the electrolyzer and sent to the compressor. Since only magnesium chloride is molten salt electrolyzed, potassium and sodium chlorides accumulate in the electrolytic cell and the concentration of these electrolytes gradually increases. In order to keep the electrolyte in the cell below the maximum permissible amount, the excess accumulated molten salt is periodically pumped out and sent to a steel vessel where it is crystallized and cooled. temperature to 400
The salt, cooled below 0.degree. C., is ground and used for making carnalites or as potassium fertilizer. In order to reduce the amount of magnesium chloride lost, the excess accumulated salt is pumped out several hours after pouring the starting melt, when electrolysis (ElectrOlytic
As a result of MgCl
.. The amount decreases to %.

マグネシウム、カリウム及びナトリウムの各塩化物を、
KCl:MgCl2のモル比が0.9:1ないし5.0
:1となるような割合で、同様な塩化物を含有する電解
質中に送ることからなる、上述のようなマグネシウム及
び塩素の製法は確かに基本的な欠点を有する。
Magnesium, potassium and sodium chlorides,
The molar ratio of KCl:MgCl2 is 0.9:1 to 5.0
The process for preparing magnesium and chlorine as described above, which consists in feeding them in a ratio of 1:1 into an electrolyte containing similar chlorides, does indeed have fundamental drawbacks.

マグネシウム、カリウム及びナトリウムの塩化物を前記
量て包含する電解質の融点は700゜Cを越えるので、
710℃未満の電解質温度で溶融塩電解を実施すること
はできない。
Since the melting point of the electrolyte containing the above amounts of magnesium, potassium and sodium chlorides exceeds 700°C,
Molten salt electrolysis cannot be carried out at electrolyte temperatures below 710°C.

710℃未満の電解質温度ては、前記塩が電解槽の底及
び内壁に晶出し、そしてこの晶出物が蓄積して、このた
めに正常な電解操作に支障を来たすのである。
At electrolyte temperatures below 710° C., the salts crystallize on the bottom and inner walls of the electrolytic cell, and the crystallized substances accumulate, thereby interfering with normal electrolytic operation.

こうして前記電解質の循環は損われ、電解質の表面にお
ける金属マグネシウムの焼けが激しくなり、析出物を通
して電極間に短絡を生じる。さらに、酸化物及び金属の
固体粒子が析出する結果として徐徐に蓄積された軟泥を
電解槽の底から拭う操作も邪魔される。もし、この電解
質の温度を720′C及びそれ以上に保つことができる
ならば、前記析出物は電解槽の壁及び表面で生長するこ
とはない。
The circulation of the electrolyte is thus impaired, the burning of the metallic magnesium on the surface of the electrolyte becomes severe, and short circuits occur between the electrodes through deposits. Furthermore, the operation of wiping the bottom of the electrolyzer from the ooze that has gradually accumulated as a result of the precipitation of solid particles of oxides and metals is also hindered. If the temperature of this electrolyte can be maintained at 720'C and above, the deposits will not grow on the walls and surfaces of the electrolytic cell.

しかし、他の重大な不利益が生する。すなわち、温度の
上昇に伴つてマグネシウムの塩素化の速度が高められ、
かつ金属鉄及びその酸化物のような有害な不純物のため
に、電流効率が低下する。前記電流効率の低下は1℃に
つき0.2%に到る。従つて、得られたマグネシウムの
単位質量当たりの電力消費量は増加し、そして電解槽の
出力は低下する。電極、グラファイト陽極及びステイー
ル陰極の有効寿命も低下する。こうするうちに、前記電
極は一様でなく摩耗するため、並列接続した電気化学的
電解槽の間の電流配分が混乱して、比電力消費量の増加
及び電解槽の出力低下を来たす。その上、電解質にナト
リウム及びカリウムの塩化物が上記の量で存在すること
は、塩化カリウムが不十分な導電率(1.70hm−1
cm−1のオーダー)を有することにより、比電力消費
量を更に増加する結果となる。
However, other significant disadvantages arise. That is, as the temperature increases, the rate of magnesium chlorination increases,
And the current efficiency decreases due to harmful impurities such as metallic iron and its oxides. The decrease in current efficiency amounts to 0.2% per 1°C. Therefore, the power consumption per unit mass of magnesium obtained increases and the output of the electrolytic cell decreases. The useful life of the electrodes, graphite anodes and steel cathodes is also reduced. In the course of this, the electrodes wear unevenly, which disrupts the current distribution between the parallel connected electrochemical cells, leading to an increase in specific power consumption and a reduction in the output of the cells. Moreover, the presence of sodium and potassium chlorides in the electrolyte in the above amounts indicates that potassium chloride has insufficient conductivity (1.70 hm-1
of the order of cm-1) results in a further increase in specific power consumption.

電解質中の6重量%に当たる塩化マグネシウムの含量は
この従来技術の方法に関して許容最小限度である。
A content of magnesium chloride of 6% by weight in the electrolyte is the minimum acceptable limit for this prior art process.

これは塩化マグネシウムの含量が低いと、電解質の融点
が730℃を越えるからである。結果として、析出物が
増大することを避けるために、温度条件を730℃より
上に確保することが必要であるが、このことが実質的な
技術的パラメーターを損うことになる。他方で、電解質
中のMgCl2の前記最小含量を6重量%未満に低下す
ることが非常に望ましい。このことは、電解浴に過j剰
に蓄積された排出塩と共に塩化マグネシウムの損失量を
減らすことになる。〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、従来技術の方法に固有の前記不利益を
克服することてある。
This is because when the content of magnesium chloride is low, the melting point of the electrolyte exceeds 730°C. As a result, it is necessary to ensure temperature conditions above 730° C. in order to avoid an increase in precipitates, which compromises substantial technical parameters. On the other hand, it is highly desirable to reduce said minimum content of MgCl2 in the electrolyte to less than 6% by weight. This will reduce the amount of magnesium chloride lost as well as excess salts accumulated in the electrolytic bath. PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION The object of the invention is to overcome the aforementioned disadvantages inherent in the methods of the prior art.

本発明の主な目的は、得られたマグネシウムの単位質量
当たりの電力消費量を低下できる、マグネシウム及び塩
素の製法を提供するにある。
The main object of the present invention is to provide a method for producing magnesium and chlorine that can reduce power consumption per unit mass of magnesium obtained.

本発明の別の目的は、電解槽の有効寿命を延長できるマ
グネシウム及び塩素の製法を提供するに)ある。出発原
料の比消費量を減らすことができるマグネシウム及び塩
素の製法を提供することが本発明のさらに他の目的であ
る。
Another object of the present invention is to provide a method for producing magnesium and chlorine which can extend the useful life of an electrolytic cell. It is yet another object of the present invention to provide a process for producing magnesium and chlorine which allows the specific consumption of starting materials to be reduced.

本発明は、確実に電力及び出発原料の比消費率を減らし
、かつ、電解槽の有効寿命を長くするような電解質組成
を利用できるマグネシウム及び塩素の製法を提供するも
のである。
The present invention provides a method for producing magnesium and chlorine that utilizes an electrolyte composition that reliably reduces the specific consumption of power and starting materials and increases the useful life of the electrolyzer.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上述の目的は、無水状態の塩化マグネシウム、塩化カリ
ウム及び塩化ナトリウムからなり、塩化カリウムの塩化
マグネシウムに対するモル比が0.9ないし5.0の範
囲にある混合物の溶融物を電解浴に供給して、電解する
ことからなるマグネシウムと塩素を製造する方法におい
て、電解浴中の塩化カリウムの塩化ナトリウムに対する
モル比を1.2ないし2.7の範囲、かつ、塩化ナトリ
ウム含量を19ないし3踵量%の範囲に保持しつつ、電
気分解することを特徴とするマグネシウムと塩素とを製
造する方法によつて達成される。
The above object is to supply an electrolytic bath with a melt of a mixture consisting of magnesium chloride, potassium chloride and sodium chloride in anhydrous state, the molar ratio of potassium chloride to magnesium chloride being in the range of 0.9 to 5.0. A method for producing magnesium and chlorine comprising electrolysis, wherein the molar ratio of potassium chloride to sodium chloride in the electrolytic bath is in the range of 1.2 to 2.7, and the sodium chloride content is 19 to 3% by weight. This is achieved by a method for producing magnesium and chlorine, which is characterized by electrolysis while maintaining the above range.

この組成では、電解質の融点が670℃を越えないので
、この溶融塩電解は670ないし710℃の範囲内の温
度において、電解槽の底及ひ内側壁に析出物を生じるこ
となく実施できる。
With this composition, the melting point of the electrolyte does not exceed 670°C, so this molten salt electrolysis can be carried out at temperatures in the range of 670 to 710°C without forming deposits on the bottom and inside walls of the electrolytic cell.

前記溶融塩電解は670ないし690℃の範囲内の温度
において実施することが望ましい。
The molten salt electrolysis is preferably performed at a temperature in the range of 670 to 690°C.

結果的に、従来技術の方法と比較して、電解質温度を3
0ないし50゜C低くでき、こうして、電流効率を5な
いし8%向上てきる。
As a result, compared to prior art methods, the electrolyte temperature was reduced by 3.
The current efficiency can be improved by 5 to 8%.

この温度低下によつて電解質の導電率は一定の低下を来
たすにもかかわらず、その導電率は塩化ナトリウムの含
量が増した為に従来技術の方法におけるより、0.15
一0.3?Hm−1cm−1増大する。結果として、溶
融塩電解の間の比電力消費量は従来技術の方法における
ものより、マグネシウム1トン当たり1000−.15
00kW−Hrだけ低くなる。電極の有効寿命も増大し
、こうして電極の消耗速度及び電解浴の平均オーム抵抗
を減じ、かつ、比電力消費量を更に低めることに寄与す
る。電解浴の上蓋及び他の構造部材の有効寿命も長くな
り、労働条件も改善され.る。本発明のさらに他の利点
及び目的は下記に示すこのマグネシウム及び塩素の製造
方法の詳しい説明並びにこの方法の具体例から完全に明
らかになるであろう。
Although this temperature drop causes a certain decrease in the conductivity of the electrolyte, the conductivity is 0.15% lower than in the prior art method due to the increased sodium chloride content.
10.3? Hm-1 cm-1 increases. As a result, the specific power consumption during molten salt electrolysis is 1000-.00-./ton magnesium than in prior art methods. 15
It becomes lower by 00kW-Hr. The useful life of the electrodes is also increased, thus reducing the rate of electrode wear and the average ohmic resistance of the electrolytic bath, and contributing to further lower specific power consumption. The useful life of the electrolytic bath top and other structural components is also extended, and working conditions are improved. Ru. Further advantages and objects of the present invention will become more fully apparent from the detailed description and examples of this process for producing magnesium and chlorine below.

電解浴に、定期的にもしくは連続的に、一緒にもしくは
別々に、同時にもしくは引続いて、固体もしくは溶融状
態の、マグネシウム、カリウム及びナトリウムの各塩化
物を、KCl:MgCl。
Magnesium, potassium and sodium chlorides, in solid or molten state, are added to the electrolytic bath periodically or continuously, together or separately, simultaneously or sequentially, in the form of KCl:MgCl.

が0.9〜5.0(モル比)範囲、好ましくは、1.0
5:1.25:1(モル比)範囲で、そしてKCl:N
aClが2.7:1ないし1.2:1(モル比)の範囲
で導入する。この塩の組成が経時的に変化しやすいなら
ば、前記モル比は7日間以上の時間的間隔に亘つて決定
する。前記塩化物は、溶融無水塩混合物の形態で、同時
にかつ回分式で取瓶から電解槽へ供給する態様が最も好
ましい。前記塩混合物は慣用の方法で調製するが、ただ
し、KCl:NaCl比を所要範囲フ以内にするために
、前記塩混合物の任意製造工程で所要量の塩化ナトリウ
ムを前記塩混合物に添加する。溶融する前もしくはその
間に、脱水してその水分含量を2ないし4重量%にした
固体の塩に、塩化ナトリウムを添加することが望ましい
。・こうすると、塩化カリウムも同時に添加でき、こう
してKCl:MgCl2のモル比を2:1もしくはそれ
以上に上げ、この結果、マグネシア及び塩素処理する為
の溶融塩混合物の処理用塩素の消費量を低下させること
ができる。しかしながら、このことは溶融塩電解処理場
で取扱う前記塩の量の増加を考慮に入れれば、溶融塩の
取瓶での輸送に困難を来たすことは確実である。この点
について、取瓶から電解槽への前記回分式充填を実施す
るために、下記の組成の溶融塩混合物を利用することが
望ましい:MgCl。
is in the range of 0.9 to 5.0 (molar ratio), preferably 1.0
in the range of 5:1.25:1 (molar ratio), and KCl:N
aCl is introduced in a range of 2.7:1 to 1.2:1 (molar ratio). If the composition of the salt is subject to change over time, the molar ratios are determined over a time interval of 7 days or more. Most preferably, the chloride is supplied in the form of a molten anhydrous salt mixture simultaneously and in batches from the ladle to the electrolytic cell. The salt mixture is prepared in a conventional manner, with the proviso that the required amount of sodium chloride is added to the salt mixture during any step of its preparation in order to bring the KCl:NaCl ratio within the required range. It is desirable to add sodium chloride to the solid salt, which has been dehydrated to a water content of 2 to 4% by weight, before or during melting. In this way, potassium chloride can also be added at the same time, thus increasing the molar ratio of KCl:MgCl2 to 2:1 or higher, thereby reducing the consumption of chlorine for treating molten salt mixtures for magnesia and chlorination. can be done. However, if we take into account the increase in the amount of salt handled at the molten salt electrolytic treatment plant, this will definitely cause difficulties in transporting the molten salt in bottles. In this regard, in order to carry out said batch filling of the electrolyzer from the ladle, it is desirable to utilize a molten salt mixture of the following composition: MgCl.

48〜3鍾量%(39〜31モル%)、KCl43〜3
5重量%(45〜36モル%)、NaCll2〜24重
量%(16〜32モル%)、MgOO.2〜0.5重量
%(イ).4〜0.9モル%)、含有されている他の不
純物1重量%以下。
48-3 mol% (39-31 mol%), KCl43-3
5% by weight (45-36 mol%), NaCl 2-24% by weight (16-32 mol%), MgOO. 2 to 0.5% by weight (a). 4 to 0.9 mol%), and other impurities contained within 1% by weight.

電解槽に注ぎ込まれる前記溶融塩の混合物の量は電解
を受ける槽中の電解質が下記の組成を有するように調節
する。
The amount of the molten salt mixture poured into the electrolytic cell is adjusted so that the electrolyte in the cell undergoing electrolysis has the following composition:

MgCl22.5〜14重量%(1.9〜9.7モル%
)、KCl76〜5鍾量%(73〜46モル%)、Na
Cll9〜3鍾量%(1.7〜4.3モル%)、他の不
純物(主にCaCl2)2重量%(1.4モル%)以下
MgCl22.5-14% by weight (1.9-9.7 mol%
), KCl 76-5 mol% (73-46 mol%), Na
Cl9 to 3% by weight (1.7 to 4.3 mol%), other impurities (mainly CaCl2) 2% by weight or less (1.4 mol%).

なお、電解すべき溶融塩混合物中においてINaCl
量が19〜3踵量%存在することは重要てある。
Note that in the molten salt mixture to be electrolyzed, INaCl
It is significant that the amount is present at 19-3% by weight.

NaCl量が1踵量%未満であると混合物の溶融温度が
700′Cより高くなり、電解槽中に塩が析出し易い。
NaCl量が3鍾量%を超々るとNaClの分解を招く
。直流電流をこの電解質に連続的に通しながら、その温
度を好ましくは670ないし690℃の範囲以内に保つ
If the amount of NaCl is less than 1% by weight, the melting temperature of the mixture will be higher than 700'C, and salt will easily precipitate in the electrolytic cell.
If the amount of NaCl exceeds 3%, NaCl decomposes. A direct current is passed continuously through the electrolyte while maintaining its temperature preferably within the range of 670 to 690°C.

前記溶融金属即ちマグネシウム(その融点は650℃で
ある)はステイール陰極で発生し、一方のガス状の塩素
はグラファイト陽極で放出される。溶融マグネシウムは
前記組成の電解質より40ないし50k9/77t′だ
け密度が低い。そのために、これは陰極表面に蓄積及び
凝集する一方、マグネシウム滴が浮上し、そして合併し
て電解質表面に浮上する液体金属の緻密な層を形成する
。この液,体金属を真空取瓶で定期的に廃棄し、そして
精錬及び鋳造工程に送る。塩素ガスは電解槽から連続し
て脱気し、そして圧縮機に送つて、液化するか、もしく
は篤にマグネシウム及び塩素を製造するために電解槽に
注ぐ前に溶融塩混合物の調製のために送る。電解槽へ溶
融塩を注ぎ込む時間は、電解質の化学分析データ及びそ
の浴における液位によつて決まる。
The molten metal, magnesium (its melting point is 650° C.), is generated at the Steil cathode, while gaseous chlorine is released at the graphite anode. Molten magnesium is 40 to 50k9/77t' less dense than an electrolyte of the above composition. Therefore, it accumulates and aggregates on the cathode surface, while the magnesium droplets float and merge to form a dense layer of liquid metal that floats on the electrolyte surface. This liquid and body metal are periodically discarded in vacuum bottles and sent to the smelting and casting process. The chlorine gas is continuously degassed from the electrolyzer and sent to a compressor for liquefaction or for the preparation of a molten salt mixture before being poured into the electrolyser for further production of magnesium and chlorine. . The time for pouring the molten salt into the electrolytic cell is determined by the chemical analysis data of the electrolyte and the liquid level in the bath.

過剰に蓄積された溶融塩は、電解質の許容される最高液
位に溶融塩混合物を注いだ数時間後に電解浴からポンプ
でくみ出し、そして最小許容液位まで下げる。溶融塩は
遠心ポンプでもしくは真空取瓶でくみ出してステイール
容器に注ぎ入れ、そこで結晶化させる。この結晶塩を粉
砕し、そしてカリウム肥料として用いるかもしくはカー
ナリツトの製造に用いる。電解質中に過剰に蓄積した塩
をカリウム肥料として用いるとき、前記電解質に、Na
Clに対するKClのモル比の上限、即ち2.7に近い
モル比で塩化カリウムを供給することが好ましい。
Excess accumulated molten salt is pumped out of the electrolytic bath several hours after pouring the molten salt mixture to the highest permissible level of the electrolyte and lowered to the lowest permissible level. The molten salt is pumped with a centrifugal pump or a vacuum bottle and poured into a steel container where it is crystallized. This crystalline salt is ground and used as potassium fertilizer or for the production of carnalites. When salt excessively accumulated in an electrolyte is used as a potassium fertilizer, Na is added to the electrolyte.
It is preferred to supply potassium chloride at the upper limit of the molar ratio of KCl to Cl, ie close to 2.7.

前記塩をカーナリツトの製造に使用する場合には、Na
Clに対するKClのモル比はその下限、即ち1.2に
近く設定することが望ましい。両者の場合、過剰に蓄積
された溶融塩化物は好ましくは電解質中の塩化マグネシ
ウム含量が2.5ないし4.5重量%の範囲内において
排出すべきであり、こうして、前記塩化物について塩化
マグネシウムの損失を可能な限り最小限にすることがで
きる。このことはカリウム肥料として使用するのに最も
重要てあるが、回収ストックを溶融塩電解用に調製する
のに二重の出費を要すること及び塩化マグネシウムの余
分な損失が不可避であることを考慮すると、カーナリツ
ト製造への利用も重要でもある。KCl:NaClのモ
ル比が上記限界を外れると、従来技術の方法に存する不
利益が生じるか、(KCl:NaClが2.7より大で
あるとき)、前記電解質組成の調整に用いる塩化ナトリ
ウムの分解を招く(KCl:NaClが1.2未満であ
るとき)。
When the salt is used for the production of carnalites, Na
It is desirable to set the molar ratio of KCl to Cl close to its lower limit, that is, 1.2. In both cases, the excess accumulated molten chloride should preferably be discharged within the range of 2.5 to 4.5% by weight of magnesium chloride in the electrolyte, thus reducing the amount of magnesium chloride for said chloride. Losses can be minimized as much as possible. This is of paramount importance for use as potassium fertilizer, considering the double expense and unavoidable extra loss of magnesium chloride in preparing the recovered stock for molten salt electrolysis. , its use in carnalite production is also important. If the molar ratio of KCl:NaCl deviates from the above-mentioned limits, either the disadvantages present in the prior art methods arise or (when KCl:NaCl is greater than 2.7) the amount of sodium chloride used to adjust the electrolyte composition increases. leading to decomposition (when KCl:NaCl is less than 1.2).

前記KCl:NaCl比は2.2ないし1.5の範囲以
内に保つことが好ましい。本発明に従う電解質の温度の
好ましい限界を外れることは、電流効率の低下(Tが6
90℃より高いとき)、もしくは、電解槽の底及び内壁
に電解質の析出及びスラッジの生成のいずれかを来たす
(Tが670℃未満のとき)。
Preferably, the KCl:NaCl ratio is maintained within the range of 2.2 to 1.5. Exceeding the preferred limits of the temperature of the electrolyte according to the present invention results in a decrease in current efficiency (T = 6
(when T is higher than 90°C), or electrolyte precipitation and sludge formation on the bottom and inner walls of the electrolytic cell (when T is lower than 670°C).

電解槽から取出す溶融塩中の塩化マグネシウム含量が好
ましい限界を越えることは、塩化マグネシウムの損失量
の増加をもたらすか(この含量が4.5重量%より大な
らば)、または電流効率の激しい低下のいずれかを招く
(この含量が2.5重量%未満ならば)。
Exceeding the preferred limit of the magnesium chloride content in the molten salt withdrawn from the electrolyzer will either lead to an increased amount of magnesium chloride loss (if this content is greater than 4.5% by weight) or a severe reduction in current efficiency. (if this content is less than 2.5% by weight).

〔実施例〕〔Example〕

例1 主成分の組成がMgCl243±1重量%(約36モル
%)、KCl38±1重量%(約40モル%)、NaC
Il8±1重量%(約24モル%)である無水溶融塩混
合物(700±10℃においてKCl:MgCl2=1
.13,KC1:NaCl=1.65の平均モル比に対
応する)を取瓶から電解槽に周期的に注ぎ入れた。
Example 1 The composition of the main components is MgCl243±1% by weight (about 36 mol%), KCl38±1% by weight (about 40 mol%), NaC
An anhydrous molten salt mixture (KCl:MgCl2=1 at 700±10°C) with Il8±1% by weight (about 24 mol%)
.. 13, corresponding to an average molar ratio of KC1:NaCl=1.65) was periodically poured from the bottle into the electrolytic cell.

その温度を680±5℃に保ちながら、電解質に直流電
流を絶えず通したところ、その組成が下記の通りとなつ
た。MgCl.3ないし14重量%(2.2ないし10
.4モルノ%)、KCl65−59重量%(60.8な
いし55.8%)、NaCl3l−2踵量%(37.0
ないし33.8モル%)。KCl/NaClモル比=約
1.650得られた金属、即ち、マグネシウムを真空取
瓶で前記電解槽から周期的に排出し、そして精錬及7び
鋳造工程へ移した。
When a direct current was constantly passed through the electrolyte while keeping the temperature at 680±5°C, the composition was as follows. MgCl. 3 to 14% by weight (2.2 to 10
.. 4 mol%), KCl65-59% by weight (60.8 to 55.8%), NaCl3l-2 heel weight% (37.0
to 33.8 mol%). KCl/NaCl molar ratio=approximately 1.650 The obtained metal, namely magnesium, was periodically discharged from the electrolytic cell in a vacuum bottle and transferred to the refining and casting process.

圧縮機で圧縮したガス状塩素は主に化学薬品の製造に配
送した。従来技術のプロセスと比較して電解質の温度が
30ないし40℃低下する為に、電流効率を約7%上げ
ることができた。
The gaseous chlorine compressed by the compressor was mainly delivered to the manufacturing of chemicals. The current efficiency could be increased by about 7% due to a 30-40° C. reduction in electrolyte temperature compared to the prior art process.

更に、前記溶融塩電解における比電力消費量は取得マグ
ネシウム1トン当たり、1300kWt−Hr低下した
。MgCl。を3.0±0.2重量%含む過剰に蓄積さ
れた溶融塩を1日1回電解槽からとり出し、そしてカー
ナリツトの製造工程へ移した。例2 固体の無水カーナリツト、固体の塩化ナトリウム及び固
体の塩化カリウムを電解槽に別々に装填した:無水カー
ナリツトだけを3時間に亘つて装填し、次の3時間の間
に、塩化ナトリウム及び塩化カリウムだけを装填した。
Furthermore, the specific power consumption in the molten salt electrolysis was reduced by 1300 kWt-Hr per ton of magnesium obtained. MgCl. The excess accumulated molten salt containing 3.0±0.2% by weight was removed from the electrolytic cell once a day and transferred to the carnalite manufacturing process. Example 2 Solid anhydrous carnalites, solid sodium chloride and solid potassium chloride were charged separately into an electrolytic cell: only the anhydrous carnalites were charged over a period of 3 hours and during the next 3 hours sodium chloride and potassium chloride were charged. I just loaded it.

その後、この装填サイクルをくりかえした。7日間以上
の期間に亘つて電解槽ヘカーナリツトの形及び遊離の形
の両方て供給した塩化物の量のモル比はKCl:MgC
l2=1.1,KC1:NaCl=2.7であつた。
This loading cycle was then repeated. The molar ratio of the amounts of chloride fed to the electrolyzer in both carnal and free form over a period of 7 days was KCl:MgC.
l2=1.1, KC1:NaCl=2.7.

この電解質の組成は下記の通りである。MgCl24.
3〜7.唾量%(3.2〜5.3モル%),KCl74
〜7踵量%(71〜70モル%),NaCl2l〜2鍾
量%(26〜25モル%),KCl/NaClモル比=
2.7。
The composition of this electrolyte is as follows. MgCl24.
3-7. Saliva volume% (3.2-5.3 mol%), KCl74
~7 heel weight% (71-70 mol%), NaCl2l~2 mol% (26-25 mol%), KCl/NaCl molar ratio =
2.7.

前記電解質に通した直流電流をこの電解質の温度が68
5±5℃に保たれるように調節した。
When the temperature of this electrolyte is 68°C, the direct current passed through the electrolyte is
The temperature was adjusted to be maintained at 5±5°C.

生じたマグネシウム及び塩素をこの電解質から除いた。
従来技術のプロセスと比較し、前記電解質温度がおよそ
30℃低下するために、電流効率は約7%増加すること
ができた。前記溶融塩電解における比電力消費量はマグ
ネシウム1トン当たり1300kwt−Hr減小した。
過剰に蓄積した溶融塩を電解質中の塩化マグネシウムの
含量4.3±0.鍾量%で1日1回電解質からポンプで
くみ出した。結晶化及ひ粉砕後得られた塩をカリウム肥
料として用いた。例3組成がMgCl242±1重量%
(約34モル%),KCl35±1重量%(約36モル
%),NaCl23±1重量%(約30モル%)(70
0±10′Cの温度において平均モル比がKCl:Mg
Cl2=1.05,KC1:NaCI=1.2に対応す
る)である無水溶融塩混合物を電解槽に回分式で注ぎ込
んだ。
The resulting magnesium and chlorine were removed from the electrolyte.
Compared to the prior art process, the current efficiency could be increased by about 7% because the electrolyte temperature was lowered by about 30°C. The specific power consumption in the molten salt electrolysis was reduced by 1300 kwt-Hr per ton of magnesium.
The excessively accumulated molten salt is removed when the magnesium chloride content in the electrolyte is 4.3±0. The electrolyte was pumped once a day in % slag. The salt obtained after crystallization and grinding was used as potassium fertilizer. Example 3 Composition is MgCl242±1% by weight
(approximately 34 mol%), KCl 35 ± 1% by weight (approximately 36 mol%), NaCl 23 ± 1% by weight (approximately 30 mol%) (70
At a temperature of 0±10'C, the average molar ratio is KCl:Mg
An anhydrous molten salt mixture (corresponding to Cl2=1.05, KC1:NaCI=1.2) was poured batchwise into the electrolytic cell.

直流電流をこの電解槽に絶えず通してその温度を675
±5℃に保つた。この電解質は次の組成を有していた:
MgCl22.5〜1.2重量%(2〜9モル%),K
CI59〜5踵量%(54〜50モル%),NaCl3
8〜34重量%(44〜41モル%),KCl/NaC
lモル比=1.2。得られたマグネシウム及び塩素は更
に次の処理工程へ送つた。過剰に蓄積された溶融塩を1
日2回MgCl2含有量2.7±0.鍾量%において1
日2回電解槽からポンプで取出し、そしてカーナリツト
製造の工程に再循環させた。前記例1及び2に記載のも
のと類似の利点がこの例の操作においても達成された。
例4下記の組成:MgCl244±1重量%(約37モ
ル%),KCl43±1重量%(約46%),NaCl
l2±1重量%(約17%)(700±10℃の温度に
おいて平均モル比はKCl:MgCl.=1.25,K
C1:NaCl=2.7に相当する)の無水溶融塩を電
解槽に回分式で注ぎ込んだ。
A direct current is continuously passed through this electrolytic cell to raise its temperature to 675.
It was kept at ±5°C. This electrolyte had the following composition:
MgCl22.5-1.2% by weight (2-9 mol%), K
CI59-5 heel weight% (54-50 mol%), NaCl3
8-34 wt% (44-41 mol%), KCl/NaC
l molar ratio = 1.2. The obtained magnesium and chlorine were further sent to the next treatment step. Excess accumulated molten salt
Twice a day MgCl2 content 2.7±0. 1 in weightage%
The electrolyzer was pumped out twice a day and recycled into the carnalite manufacturing process. Advantages similar to those described in Examples 1 and 2 above were achieved in the operation of this example.
Example 4 The following composition: MgCl244±1% by weight (approximately 37 mol%), KCl43±1% by weight (approximately 46%), NaCl
l2±1% by weight (approximately 17%) (at a temperature of 700±10°C, the average molar ratio is KCl:MgCl.=1.25, K
An anhydrous molten salt of C1 (corresponding to NaCl=2.7) was poured into the electrolytic cell in a batch manner.

直流電流を絶えず電解質に通してその温度を685±5
゜Cに保つた。この電解質の組成は次の通りである。N
4gCl24.3〜1踵量%(3〜9モル%)、KCl
74〜6踵量%(72〜67モル%),NaCl2l−
1踵量%(25〜24モル%)、9KC1/NaClモ
ル比=2.7。
A direct current is constantly passed through the electrolyte to raise its temperature to 685±5.
It was kept at °C. The composition of this electrolyte is as follows. N
4gCl24.3-1% (3-9mol%), KCl
74-6 heel weight% (72-67 mol%), NaCl2l-
1 heel weight% (25-24 mol%), 9KC1/NaCl molar ratio = 2.7.

得られたマグネシウム及び塩素を次の処理工程に送つた
。過剰に蓄積された溶融塩をMgCl2含有量4.5±
0.2重量%において1日1回電解槽からポンプで送一
つた。結晶及び粉砕の後に、こうして製造された塩をカ
リウム肥)料として用いた。この例におい一ζも上記例
1及び2に記載のものと同じ利点が達成された。例5 次の組成:KCl45±1重量%(約50モル%),N
aCl8±1重量%(約11モル%),MgCI246
±1重量%(約39モル%)を有する700±10℃の
無水溶融塩を電解槽に回分て注ぎ込み、更に固体の塩化
ナトリウムを追加して装填した。
The obtained magnesium and chlorine were sent to the next processing step. MgCl2 content 4.5±
At 0.2% by weight it was pumped from the electrolyzer once a day. After crystallization and grinding, the salt thus produced was used as potassium fertilizer. In this example the same advantages as described in Examples 1 and 2 above were achieved with 1ζ. Example 5 The following composition: KCl45±1% by weight (approximately 50 mol%), N
aCl8±1% by weight (approximately 11 mol%), MgCI246
Anhydrous molten salt at 700±10° C. with ±1% by weight (approximately 39 mol%) was poured into the electrolytic cell in batches, and solid sodium chloride was additionally charged.

溶融及び固体の両方の状態で7日以上の期間に亘つて電
気分解に供給した塩化物のモル比は次の通りであつた:
KCl:MgCl2=1.25;KCl:NaCl=1
.2。この電解質を通過する直流電流は電解質の温度を
675±5℃に保つように調節した。前記電解質は次の
組成を有していた。MgCl22.5〜1踵量%(2〜
9モル%),KCl52〜5踵量%(51〜50モル%
),NaCl38〜34重量%(47〜41モル%),
KCl/NaClモル比=1.2。
The molar ratios of chloride fed to the electrolysis in both molten and solid state over a period of 7 days were as follows:
KCl:MgCl2=1.25; KCl:NaCl=1
.. 2. The direct current passing through the electrolyte was regulated to maintain the electrolyte temperature at 675±5°C. The electrolyte had the following composition. MgCl22.5~1 heel amount% (2~
9 mol%), KCl52-5 mol% (51-50 mol%
), NaCl38-34% by weight (47-41 mol%),
KCl/NaCl molar ratio = 1.2.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 無水状態の塩化マグネシウム、塩化カリウムおよび
塩化ナトリウムからなり、塩化カリウムの塩化マグネシ
ウムに対するモル比が0.9〜5.0の範囲にある混合
物の溶融物を電解浴に供給して、電気分解することから
なるマグネシウムと塩素とを製造する方法において、電
解浴中の塩化ナトリウムの含有量を19〜38重量%且
つ塩化カリウムの塩化ナトリウムに対するモル比を1.
2〜2.7の範囲に保持しつつ電気分解することを特徴
とするマグネシウムと塩素とを製造する方法。 2 電気分解を670ないし690℃の範囲の温度で実
施する特許請求の範囲第1項記載の製法。
[Claims] 1. Supplying a molten mixture of anhydrous magnesium chloride, potassium chloride and sodium chloride, in which the molar ratio of potassium chloride to magnesium chloride is in the range of 0.9 to 5.0, to an electrolytic bath. In the method for producing magnesium and chlorine by electrolysis, the content of sodium chloride in the electrolytic bath is 19 to 38% by weight, and the molar ratio of potassium chloride to sodium chloride is 1.
A method for producing magnesium and chlorine, which comprises performing electrolysis while maintaining the concentration in the range of 2 to 2.7. 2. The method according to claim 1, wherein the electrolysis is carried out at a temperature in the range of 670 to 690°C.
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