JPWO2007034605A1 - Reducing metal molten salt electrolysis apparatus, electrolysis method thereof, and method for producing refractory metal using reducing metal - Google Patents

Reducing metal molten salt electrolysis apparatus, electrolysis method thereof, and method for producing refractory metal using reducing metal Download PDF

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Abstract

溶融塩電解によって効率良く還元性金属を製造する溶融塩電解装置、およびこれを用いた還元性金属の電解方法を提供する。還元性金属の塩化物を含む溶融塩を満たし、陽極および陰極を浸漬配置した電解槽を備えた還元性金属の溶融塩電解装置であって、陽極の周囲を取り囲む陽極側隔壁および陰極の周囲を取り囲む陰極側隔壁を配置したことを特徴とする還元性金属の溶融塩電解装置、およびこの装置を用いた還元性金属の製造方法。A molten salt electrolysis apparatus for efficiently producing a reducing metal by molten salt electrolysis, and a reducing metal electrolysis method using the molten salt electrolysis apparatus are provided. A reducing metal molten salt electrolyzer comprising an electrolytic cell filled with a molten salt containing a reducing metal chloride and having an anode and a cathode immersed therein, the anode side partition surrounding the periphery of the anode and the periphery of the cathode A molten metal electrolysis apparatus for reducing metal, characterized in that a surrounding cathode-side partition wall is disposed, and a method for producing the reducing metal using this apparatus.

Description

本発明は、溶融塩電解によって金属塩化物から還元性金属を得る電解装置およびその電解方法に関する。   The present invention relates to an electrolysis apparatus for obtaining a reducing metal from a metal chloride by molten salt electrolysis and an electrolysis method thereof.

金属チタンは、従来航空機用材料や部品に多く用いられており、また、近年、用途開発が進み、建材や道路、あるいはスポーツ用品等に幅広く用いられている。従来、単体の金属チタンは、四塩化チタンを溶融マグネシウムで還元してスポンジチタンを得るクロール法により製造されており、種々の改良の積み重ねにより製造コストの削減が図られてきた。しかしながら、クロール法は、一連の操作を非連続的に繰り返すバッチプロセスであるため、効率化にも限界があった。   Titanium metal has been widely used for aircraft materials and parts in the past, and in recent years, application development has progressed and it is widely used for building materials, roads, sports equipment, and the like. Conventionally, single metal titanium has been produced by a crawl method in which titanium tetrachloride is reduced with molten magnesium to obtain sponge titanium, and production costs have been reduced by accumulating various improvements. However, since the crawl method is a batch process that repeats a series of operations discontinuously, there is a limit to the efficiency.

上記のような状況に対し、溶融塩中にて酸化チタンを金属カルシウムで還元して直接金属チタンを製造するという方法(例えば特許文献1、2参照)や、カルシウム等の金属または合金を含む還元剤を製造し、この還元剤から放出される電子によってチタン化合物を還元して金属チタンを得るEMR法(例えば、特許文献3参照)が開示されている。   For the above situation, a method of directly producing titanium metal by reducing titanium oxide with metallic calcium in molten salt (for example, see Patent Documents 1 and 2), or a reduction including a metal or alloy such as calcium An EMR method (see, for example, Patent Document 3) is disclosed in which an agent is produced and a titanium compound is reduced by electrons emitted from the reducing agent to obtain titanium metal.

これらの方法では、電解反応後に反応系中から金属チタンを回収した後、電解反応で副生した酸化カルシウムを塩化カルシウムに溶解させ、溶融塩電解することにより金属カルシウムを回収し、これを金属チタンの製造工程で再利用している。   In these methods, after recovering titanium metal from the reaction system after the electrolytic reaction, calcium oxide by-produced in the electrolytic reaction is dissolved in calcium chloride, and the metal calcium is recovered by molten salt electrolysis. It is reused in the manufacturing process.

前記工程における電解浴の温度は、金属カルシウムの融点以上に保持されているので、電解反応で生成した金属カルシウムは液体状態で存在する。しかしながら、溶融カルシウムは、塩化カルシウムに対する溶解度が高いため容易に塩化カルシウム中に溶解・散逸し、金属カルシウムの収率が低下するという問題を有していた。   Since the temperature of the electrolytic bath in the above process is maintained above the melting point of metallic calcium, metallic calcium produced by the electrolytic reaction exists in a liquid state. However, since molten calcium has high solubility in calcium chloride, it has a problem that it is easily dissolved and dissipated in calcium chloride and the yield of metallic calcium is reduced.

これに対し、金属カルシウムよりも低い融点を持つ複合溶融塩を用い、固体状態で金属カルシウムを陰極に析出させる試みが開示されている(例えば、特許文献4参照)。しかしながら、この方法では、複合溶融塩を特別に準備することが必要であり、コストの増大という問題は解決されていない。   On the other hand, an attempt to deposit metallic calcium on the cathode in a solid state using a composite molten salt having a melting point lower than that of metallic calcium has been disclosed (for example, see Patent Document 4). However, this method requires special preparation of the composite molten salt, and the problem of increased cost has not been solved.

また、溶融塩電解により生成した金属カルシウムは、電解反応で副生した塩素ガスと接触すると逆反応を起こして塩化カルシウムに戻るために、前記した逆反応は電流効率を低下させる原因となっていた。   In addition, when calcium calcium produced by molten salt electrolysis is contacted with the chlorine gas produced as a by-product in the electrolytic reaction, the reverse reaction occurs and returns to calcium chloride. Therefore, the reverse reaction described above causes a decrease in current efficiency. .

このように、従来の方法では、金属カルシウム等の活性金属を効率良く回収することが困難であり、仮に可能であってもコストが高いという問題を有していた。   As described above, the conventional method has a problem that it is difficult to efficiently recover active metals such as metallic calcium, and the cost is high even if possible.

WO99/064638号WO99 / 064638 特開2003−129268号公報JP 2003-129268 A 特開2003−306725号公報JP 2003-306725 A US3226311号US3226311

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、例えば金属チタンの酸化物あるいは塩化物を還元するために用いる還元性金属を製造するための装置および方法であって、特に、溶融塩電解によって効率良く還元性金属を製造する溶融塩電解装置、およびこれを用いた還元性金属の電解方法並びに前記還元性金属を用いた高融点金属の製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an apparatus and method for producing a reducing metal used for reducing, for example, oxides or chlorides of metallic titanium, and in particular, molten salt electrolysis It is an object of the present invention to provide a molten salt electrolysis apparatus that efficiently produces a reducing metal, a method for electrolyzing a reducing metal using the same, and a method for producing a refractory metal using the reducing metal.

かかる実情に鑑みて鋭意検討を重ねてきたところ、還元性金属の溶融電解槽を構成する陽極および陰極の周囲をそれぞれ独立に取り囲むような隔壁を配置することにより、高い電流効率を維持しつつ還元性金属を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of extensive studies in view of such circumstances, reduction is achieved while maintaining high current efficiency by arranging partition walls that surround each of the anode and cathode constituting the reducible metal melting electrolyzer. The present inventors have found that a conductive metal can be produced, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、還元性金属の塩化物を含む溶融塩を満たし、陽極および陰極を浸漬配置した電解槽を備えた還元性金属の溶融塩電解装置であって、陽極の周囲を取り囲む陽極側隔壁および陰極の周囲を取り囲む陰極側隔壁を配置したことを特徴としている。   That is, the present invention relates to a reducible metal molten salt electrolyzer comprising an electrolytic cell filled with a reductive metal chloride-containing molten salt and having an anode and a cathode immersed therein, the anode side surrounding the anode. A cathode-side partition wall surrounding the partition wall and the cathode is arranged.

上記構成によれば、陽極および陰極の周囲が隔壁によって取り囲まれているので、生成する塩素ガスおよび還元性金属が電解浴中に拡散して生起される逆反応を抑制することができる。さらに、陰極側隔壁の内側に還元性金属が歩留まり良く蓄積されるので、これを効率的に回収することができ、結果として高効率な溶融塩電解を行うことができる。   According to the above configuration, since the periphery of the anode and the cathode is surrounded by the partition walls, it is possible to suppress the reverse reaction caused by diffusion of the generated chlorine gas and the reducing metal into the electrolytic bath. Furthermore, since the reducing metal is accumulated in the inside of the cathode-side partition wall with a high yield, it can be efficiently recovered, and as a result, highly efficient molten salt electrolysis can be performed.

また、本発明は、陽極側隔壁および陰極側隔壁に溶融塩が流通可能な開口部を有することを好ましい形態としている。このような形態によれば、隔壁によって塩素ガスおよび還元性金属の拡散は抑制しつつ、開口部を経由することによって溶融塩を流通させることができるから、溶融塩電解反応の効率低下を抑制することができる。   Moreover, this invention makes it a preferable form to have an opening part which can distribute | circulate molten salt to an anode side partition and a cathode side partition. According to such a form, since the molten salt can be circulated through the opening while suppressing the diffusion of the chlorine gas and the reducing metal by the partition wall, the decrease in the efficiency of the molten salt electrolysis reaction is suppressed. be able to.

陽極側隔壁は、電解槽の底部まで延在し、かつ陽極側隔壁が多孔体で構成されていることを好ましい形態としている。このような形態によれば、生成する塩素ガスは気泡となるので多孔体を通過せずに電解浴面に浮上し、一方で電解浴はこの多孔体を通過することができるので塩化物イオンと陽極が接触して反応を進行させることができる。   The anode side partition wall extends to the bottom of the electrolytic cell, and the anode side partition wall is preferably made of a porous body. According to such a form, the generated chlorine gas becomes bubbles, so that it floats on the surface of the electrolytic bath without passing through the porous body, while the electrolytic bath can pass through the porous body, so that chloride ions and The reaction can proceed by contacting the anode.

また、陽極側隔壁を金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物で構成し、陰極側隔壁を金属、金属窒化物または金属炭化物で構成されていることを好ましい形態としている。このような形態によれば陽極側隔壁においては、塩素ガスによる腐食を抑制でき、陰極側隔壁においては生成する還元性金属による腐食を効果的に回避することができる。   In addition, it is preferable that the anode side partition is made of metal oxide, metal nitride or metal carbide, and the cathode side partition is made of metal, metal nitride or metal carbide. According to such a configuration, corrosion due to chlorine gas can be suppressed in the anode-side partition, and corrosion due to the reducing metal produced can be effectively avoided in the cathode-side partition.

加えて、本発明に係る還元性金属の製造方法は、前記した溶融塩電解装置を用いることを特徴とするものである。本発明の溶融塩電解装置を用いることにより、高い電流効率を維持しつつ、純度の高い還元性金属を効率よく製造することができる。   In addition, the method for producing a reducing metal according to the present invention uses the above-described molten salt electrolysis apparatus. By using the molten salt electrolysis apparatus of the present invention, it is possible to efficiently produce a highly pure reducing metal while maintaining high current efficiency.

また、本発明は、前記方法で製造された還元性金属により、チタン、ジルコニウム、タンタルおよびニオブから選ばれる高融点金属の塩化物を還元することを特徴とするものである。   Further, the present invention is characterized in that a chloride of a refractory metal selected from titanium, zirconium, tantalum and niobium is reduced by the reducing metal produced by the above method.

本発明の溶融塩電解装置の第1および第2実施態様を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the 1st and 2nd embodiment of the molten salt electrolysis apparatus of this invention. 本発明の溶融塩電解装置の第3実施態様を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the 3rd embodiment of the molten salt electrolysis apparatus of this invention. 本発明の溶融塩電解装置の第4実施態様を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the 4th embodiment of the molten salt electrolysis apparatus of this invention. 本発明の溶融塩電解装置の第5実施態様を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the 5th embodiment of the molten salt electrolysis apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 溶融塩電解装置
11 電解槽
12 電解浴
21 陽極
22 陰極
31 陽極側隔壁
32 陰極側隔壁
33 陰極側隔壁開口部
34 槽隔壁
35 槽隔壁開口部
36 陽極側隔壁開口部
37 隔壁
37a セラミクス層
37b メタル層
41 塩素ガス
42 金属カルシウム濃化層
51 電解浴供給管
52 塩素ガス抜き出し管
53 カルシウム濃化層抜き出し管
54 電解浴抜き出し管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten salt electrolysis apparatus 11 Electrolysis tank 12 Electrolytic bath 21 Anode 22 Cathode 31 Anode side partition 32 Cathode side partition 33 Cathode side partition opening 34 Tank partition 35 Tank partition opening 36 Anode side partition opening 37 Partition 37a Ceramics layer 37b Metal Layer 41 Chlorine gas 42 Metal calcium concentration layer 51 Electrolytic bath supply pipe 52 Chlorine gas extraction pipe 53 Calcium concentration layer extraction pipe 54 Electrolysis bath extraction pipe

本発明の好ましい実施形態について図面を用いて以下に説明する。図1は本発明を実施するための好適な溶融塩電解装置の構成例を表している。本実施態様において用いられる電解浴と生成する還元性金属の組み合わせとしては任意のものが使用可能であるが、電解浴が塩化カルシウム、生成する還元性金属が金属カルシウムであり、かつ電解浴の温度を金属カルシウムの融点以下として、金属カルシウムを固体状態で回収する場合(第1実施態様)を例にとり説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration example of a preferred molten salt electrolysis apparatus for carrying out the present invention. Any combination of the electrolytic bath and the reducing metal to be produced can be used in this embodiment, but the electrolytic bath is calcium chloride, the reducing metal to be produced is metallic calcium, and the temperature of the electrolytic bath. A case where the metal calcium is recovered in a solid state with the melting point of the metal calcium being equal to or lower than the melting point (first embodiment) will be described as an example.

図1において溶融塩電解装置1aは、電解槽11中に溶融塩化カルシウムからなる電解浴12を満たして構成され、陽極21および陰極22が電解浴12に浸漬配置されている。また、陽極21の周囲を取り囲むように陽極側隔壁31が、陰極22の周囲を取り囲むように陰極側隔壁32がそれぞれ浸漬配置されている。陽極側隔壁31は多孔質体からなり、電解浴12は、陽極側隔壁31が取り囲む陽極21側と外側を浸透拡散して移動することができる。一方、陰極側隔壁32は緻密な物質で構成され、電解浴12は浸透拡散することができないが、陰極22下方近傍にて陰極側隔壁32が取り囲む陰極22側と外側に連通した陰極側隔壁開口部33が設けられている。   In FIG. 1, the molten salt electrolysis apparatus 1 a is configured by filling an electrolytic bath 12 made of molten calcium chloride in an electrolytic bath 11, and an anode 21 and a cathode 22 are immersed in the electrolytic bath 12. An anode side partition wall 31 is disposed so as to surround the periphery of the anode 21, and a cathode side partition wall 32 is disposed so as to surround the periphery of the cathode 22. The anode-side partition wall 31 is made of a porous material, and the electrolytic bath 12 can move by permeating and diffusing the anode 21 side and the outside surrounded by the anode-side partition wall 31. On the other hand, the cathode-side partition wall 32 is made of a dense material, and the electrolytic bath 12 cannot permeate and diffuse. However, the cathode-side partition wall opening communicated with the cathode 22 side surrounded by the cathode-side partition wall 32 and the outside in the vicinity of the cathode 22 below. A portion 33 is provided.

次に、この装置の動作を説明する。まず、図示しない加熱手段によって、溶融塩電解槽1を塩化カルシウムの融点以上に加熱して、電解浴12を溶融状態とする。次に、陽極21および陰極22間に所定の直流電圧を印加して、電解浴12の溶融塩電解を開始する。電解浴12に含まれる塩化物イオンは、陽極側隔壁31を通過して陽極21に引きつけられ、電子を電極に与えて塩素ガス41を生成する。生成した塩素ガス41は、回収されて例えば塩素化工程等の図示しない他の工程に移送されて別途再利用される。一方、電解浴12中のカルシウムイオンは、陰極側隔壁開口部33を通過して陰極22に引きつけられ、電子を受け取って金属カルシウムを生成する。電解浴12は金属カルシウムの融点以下に保持されているので、金属カルシウムは固体状態で析出し、電解浴液面に浮上するので、これを回収して図示しないチタンの還元工程に移送されて用いられる。   Next, the operation of this apparatus will be described. First, the molten salt electrolyzer 1 is heated to a melting point or higher of calcium chloride by a heating means (not shown) to bring the electrolytic bath 12 into a molten state. Next, a predetermined DC voltage is applied between the anode 21 and the cathode 22 to start molten salt electrolysis of the electrolytic bath 12. Chloride ions contained in the electrolytic bath 12 pass through the anode-side partition wall 31 and are attracted to the anode 21, and give electrons to the electrode to generate chlorine gas 41. The generated chlorine gas 41 is collected, transferred to another process (not shown) such as a chlorination process, and reused separately. On the other hand, calcium ions in the electrolytic bath 12 pass through the cathode side partition opening 33 and are attracted to the cathode 22 to receive electrons and generate metallic calcium. Since the electrolytic bath 12 is kept below the melting point of the metallic calcium, the metallic calcium precipitates in a solid state and floats on the electrolytic bath liquid surface, which is recovered and transferred to a titanium reduction step (not shown). It is done.

上記構成の溶融塩電解装置1aによれば、陽極21において生成した塩素ガス41の気泡は陽極側隔壁31に阻まれて陰極22方向に拡散することが抑制され、そのほとんどが電解浴液面方向に浮上する。また、陰極22において生成した固体金属カルシウムは、その一部が電解浴12に溶解するが、陰極側隔壁32に阻まれて陽極21方向に拡散することが抑制される。このように、電極を取り囲む隔壁によって、生成した塩素ガスおよび金属カルシウムが拡散して互いに接触し、逆反応を引き起こすことが抑制されるため、溶融塩電解の効率が向上する。   According to the molten salt electrolyzer 1a having the above-described configuration, the bubbles of the chlorine gas 41 generated in the anode 21 are prevented from diffusing in the direction of the cathode 22 by being blocked by the anode-side partition wall 31, and most of them are in the electrolytic bath liquid surface direction. To surface. A part of the solid metallic calcium produced in the cathode 22 is dissolved in the electrolytic bath 12, but is prevented from diffusing in the direction of the anode 21 by being blocked by the cathode side partition wall 32. As described above, since the generated chlorine gas and metallic calcium are diffused and come into contact with each other and cause a reverse reaction by the partition wall surrounding the electrode, the efficiency of molten salt electrolysis is improved.

また、図1の装置において、第2実施態様として、電解浴の温度を金属カルシウムの融点以上として金属カルシウムを溶融状態で回収することも可能である。その場合は、電気分解によって生成した金属カルシウムは、生成後、すぐに陰極側隔壁32の内側に存在する電解浴に溶解し、塩化カルシウムを含有してなる金属カルシウム濃化層42を形成する。金属カルシウム濃化層42は、適宜抜き出されて図示しないチタンの還元工程に移送され、用いられる。   Moreover, in the apparatus of FIG. 1, as a 2nd embodiment, it is also possible to collect | recover metallic calcium in a molten state by making the temperature of an electrolytic bath into more than melting | fusing point of metallic calcium. In that case, the metallic calcium produced by electrolysis is immediately dissolved in the electrolytic bath existing inside the cathode side partition wall 32 after the production to form a metallic calcium concentrated layer 42 containing calcium chloride. The metallic calcium concentrated layer 42 is appropriately extracted and transferred to a titanium reduction process (not shown) for use.

上記構成の第2実施態様の溶融塩電解装置1においても、第1実施態様と同様に、陽極21において生成した塩素ガス41の気泡は陽極側隔壁31に阻まれて陰極22方向に拡散することが抑制され、そのほとんどが電解浴液面方向に浮上する。また、陰極22において生成した金属カルシウムは、陰極側隔壁32に阻まれて陽極21方向に拡散することが抑制される。結果的に、塩素ガスおよび金属カルシウムが逆反応を引き起こすことが抑制されるため、溶融塩電解の効率が向上する。   Also in the molten salt electrolysis apparatus 1 of the second embodiment having the above configuration, the bubbles of the chlorine gas 41 generated in the anode 21 are blocked by the anode-side partition wall 31 and diffused in the direction of the cathode 22 as in the first embodiment. Is suppressed, and most of them float in the direction of the electrolytic bath liquid surface. Further, the calcium metal produced at the cathode 22 is prevented from diffusing in the direction of the anode 21 by being blocked by the cathode-side partition wall 32. As a result, since chlorine gas and metallic calcium are prevented from causing a reverse reaction, the efficiency of molten salt electrolysis is improved.

次に、本発明の溶融塩電解装置の構成要素について、さらに詳細に説明する。
電解槽
電解槽11は、操業時の高温に耐えることができ、かつ溶融塩化カルシウムや溶融金属カルシウムと反応し難い材料で構成しておくことが好ましく、具体的には、金属チタンやタンタルあるいはニオブで構成することが好ましい。
Next, the components of the molten salt electrolysis apparatus of the present invention will be described in more detail.
The electrolytic cell 11 is preferably made of a material that can withstand high temperatures during operation and hardly reacts with molten calcium chloride or molten metal calcium. Specifically, titanium, tantalum, or niobium is used. It is preferable to comprise.

電解浴
電解浴12の温度は、金属カルシウムを溶融状態で回収する場合と固体で回収する場合で異なってくる。金属カルシウムを溶融状態で回収する場合には、金属カルシウムの融点よりも高い温度域で溶融塩電解を行うことが好ましく、具体的には、金属カルシウムの融点よりも5℃〜50℃高い温度域を選択することが好ましい。金属カルシウムの融点は845℃であるので、電解浴の温度は、850℃〜895℃である。また、加熱に要するコストや塩化カルシウムの蒸発を考慮して、5℃〜20℃の範囲がより好ましいとされる。塩化カルシウムの融点は780℃であり金属カルシウムの融点よりも低いので金属カルシウムが溶融状態に保持される限り、塩化カルシウムも溶融状態に保持される。
Electrolytic bath The temperature of the electrolytic bath 12 differs depending on whether metallic calcium is recovered in a molten state or when it is recovered as a solid. When recovering metallic calcium in a molten state, it is preferable to perform molten salt electrolysis in a temperature range higher than the melting point of metallic calcium, specifically, a temperature range higher by 5 ° C. to 50 ° C. than the melting point of metallic calcium. Is preferably selected. Since the melting point of metallic calcium is 845 ° C, the temperature of the electrolytic bath is 850 ° C to 895 ° C. Further, considering the cost required for heating and the evaporation of calcium chloride, the range of 5 ° C. to 20 ° C. is more preferable. Since the melting point of calcium chloride is 780 ° C., which is lower than the melting point of metallic calcium, as long as metallic calcium is kept in a molten state, calcium chloride is also kept in a molten state.

一方、金属カルシウムを固体で回収する場合には、電解浴の温度を塩化カルシウムの融点以上であって、金属カルシウムの融点以下の温度範囲に保持することが好ましく、具体的には、金属カルシウムの融点である845℃以下であり、塩化カルシウムの融点以上の温度範囲となる。ただし、陰極で生成する金属カルシウムは塩化カルシウムに溶解し、拡散しやすいため、できれば、塩化カルシウムの融点直上の温度で電解することが好ましい。具体的には、785℃〜800℃で電解することが好ましい。   On the other hand, when recovering metallic calcium as a solid, it is preferable to maintain the temperature of the electrolytic bath in a temperature range not lower than the melting point of calcium chloride and not higher than the melting point of metallic calcium. The melting point is 845 ° C. or lower, which is a temperature range higher than the melting point of calcium chloride. However, since the calcium metal produced at the cathode dissolves in calcium chloride and easily diffuses, it is preferable to perform electrolysis at a temperature just above the melting point of calcium chloride if possible. Specifically, electrolysis is preferably performed at 785 ° C to 800 ° C.

電解浴は、塩化カルシウムの単浴のみならず、塩化カリウムやフッ化カルシウムとの混合塩とすることで電解浴の融点を低下させることができる。その結果、電解温度も塩化カルシウム単浴の場合に比べて低下させることができ、固体の金属カルシウムの析出を容易にすることができる。例えば、塩化カルシウムに対する塩化カリウムやフッ化カルシウムは、5〜20モル%程度添加するだけで十分な効果を発揮することができる。   The electrolytic bath can reduce the melting point of the electrolytic bath by using not only a single bath of calcium chloride but also a mixed salt with potassium chloride or calcium fluoride. As a result, the electrolysis temperature can be lowered as compared with the case of a single calcium chloride bath, and precipitation of solid metallic calcium can be facilitated. For example, potassium chloride or calcium fluoride with respect to calcium chloride can exert a sufficient effect only by adding about 5 to 20 mol%.

陽極
陽極は電解浴に浸漬配置されており、電解浴を構成する塩化カルシウムの電解により塩素ガスが発生する。電解浴の温度は800℃付近の高温にあるため、陽極は高温の塩素ガスや塩化カルシウムに曝される。このため高温の塩素ガスや溶融塩に耐える材料で構成することが好ましく、工業的にはグラファイトが好ましい。グラファイトは比較的安価で加工が容易であり、しかも高温の溶融塩や塩素ガスに対する耐食性に優れており本発明の陽極に好適である。
The anode and the anode are immersed in the electrolytic bath, and chlorine gas is generated by the electrolysis of calcium chloride constituting the electrolytic bath. Since the temperature of the electrolytic bath is at a high temperature around 800 ° C., the anode is exposed to high-temperature chlorine gas or calcium chloride. Therefore, it is preferable to use a material that can withstand high-temperature chlorine gas and molten salt, and industrially, graphite is preferable. Graphite is relatively inexpensive and easy to process, and has excellent corrosion resistance against high-temperature molten salt and chlorine gas, and is suitable for the anode of the present invention.

陰極
陰極は電解浴に浸漬配置されており、塩化カルシウムの電解により金属カルシウムが析出する。金属カルシウムは還元性を示すので、溶融塩化カルシウムに耐える材料でしかも電気伝導性にすぐれている材料であれば特に制限はなく、例えば炭素鋼やステンレス鋼で構成することができる。陰極の先端部は、できるだけ粗い表面状態を呈するように予め加工しておくことが好ましい。具体的には、サンドブラスト処理を施しておくことが好ましい。また、表面に予めネジを切っておくことも好ましい。このような表面処理を行うことで、金属カルシウムの陰極への析出を容易にすることが可能となる。
The cathode is immersed in an electrolytic bath, and calcium metal is deposited by electrolysis of calcium chloride. Since metallic calcium exhibits reducibility, there is no particular limitation as long as it is a material that can withstand molten calcium chloride and has excellent electrical conductivity, and can be composed of, for example, carbon steel or stainless steel. The tip of the cathode is preferably processed in advance so as to exhibit as rough a surface state as possible. Specifically, it is preferable to perform sandblasting. It is also preferable to cut a screw on the surface in advance. By performing such a surface treatment, it becomes possible to facilitate the deposition of metallic calcium on the cathode.

陽極側隔壁
陽極側隔壁は、陽極で発生する塩素ガスが陰極で生成する金属カルシウムと反応して塩化カルシウムに戻る逆反応を抑制するために設けるものであり、陽極の周囲を取り囲むように配置することが好ましい。ただし、陽極側隔壁で仕切られた外部の電解浴が陽極側隔壁の内部に移動できないと電解反応を継続することができない。このため、図1に示したような開口部を有しない陽極側隔壁を装着する場合には、陽極側隔壁中を塩素ガスは拡散しないが、電解浴は移動できるような多孔体で構成しておくことが好ましい。
Anode-side partition The anode-side partition is provided to suppress a reverse reaction in which chlorine gas generated at the anode reacts with metallic calcium generated at the cathode and returns to calcium chloride, and is arranged so as to surround the periphery of the anode. It is preferable. However, the electrolytic reaction cannot be continued unless the external electrolytic bath partitioned by the anode-side partition wall can move into the anode-side partition wall. For this reason, when the anode side partition wall having no opening as shown in FIG. 1 is mounted, chlorine gas does not diffuse in the anode side partition wall, but the electrolytic bath is made of a porous body that can move. It is preferable to keep it.

多孔体の材質は、塩素ガスや溶融塩に対して耐食性のある金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物から選択することが好ましい。金属酸化物としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシア、あるいはこれらのセラミクスからなる複合体で、また金属窒化物としては窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、または窒化タンタルから選択して構成することが好適である。更には、金属炭化物としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタルから選択して構成することが好ましい。また、多孔体の気孔率は、5〜30%の範囲にあることが好ましい。このような気孔率を有する多孔質体を用いることで、陽極で生成する塩素ガスの拡散を抑制しつつ、電解浴の移動を容易にすることができる。   The material of the porous body is preferably selected from metal oxides, metal nitrides or metal carbides that are corrosion resistant to chlorine gas or molten salt. The metal oxide is alumina, silica, zirconia, magnesia, or a composite made of these ceramics, and the metal nitride is selected from silicon nitride, boron nitride, titanium nitride, zirconium nitride, or tantalum nitride. It is preferable to do. Furthermore, the metal carbide is preferably selected from silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, and tantalum carbide. Further, the porosity of the porous body is preferably in the range of 5 to 30%. By using a porous body having such a porosity, it is possible to facilitate the movement of the electrolytic bath while suppressing the diffusion of chlorine gas generated at the anode.

陰極側隔壁
陰極側隔壁についても、陰極の周囲を取り囲むように配置することが好ましく、このような隔壁を配置することで、陰極で生成する金属カルシウムの拡散を効果的に抑制することができる。陰極側隔壁は、陽極側隔壁と同様に多孔質体で構成することができるが、塩素ガスは気泡となって大気中へ浮上して系中から除去されるのに対し、金属カルシウムは電解浴中に浮遊して留まるため、浸透して陽極に向かって拡散するおそれがある。そのため、できる限り緻密な材料で構成しておくことが好ましい。また、陰極側隔壁をセラミクスで構成すると溶融カルシウムで還元腐食される場合が多いので、金属、金属窒化物または金属炭化物で構成することが好ましい。前記金属としては耐食性のあるステンレス鋼やチタン、ニオブあるいはタンタルでまた金属窒化物としては窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、または窒化タンタルから選択することが好ましい。更に、金属炭化物としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタルから構成することが好ましい。
The cathode side barrier rib is also preferably arranged so as to surround the periphery of the cathode, and by disposing such a barrier wall, diffusion of metallic calcium generated at the cathode can be effectively suppressed. The cathode-side partition can be composed of a porous body like the anode-side partition, but the chlorine gas floats into the atmosphere and is removed from the system, whereas the metal calcium is an electrolytic bath. Since it stays floating inside, there is a possibility that it may permeate and diffuse toward the anode. Therefore, it is preferable that the material is made as dense as possible. In addition, when the cathode-side partition is made of ceramic, it is often reduced and corroded by molten calcium. Therefore, the cathode-side partition wall is preferably made of metal, metal nitride, or metal carbide. The metal is preferably selected from stainless steel, titanium, niobium or tantalum having corrosion resistance, and the metal nitride is selected from silicon nitride, boron nitride, titanium nitride, zirconium nitride or tantalum nitride. Further, the metal carbide is preferably composed of silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, and tantalum carbide.

陰極側隔壁は、前記陰極で生成する金属カルシウムの拡散を抑制するため、できる限り緻密であることが好ましい形態としている。しかしながら、電解浴の移動を容易ならしめるために陰極側隔壁には開口部を設けておくことが好ましい。前記陰極側隔壁開口部は、陰極の下端部より下方に10mm以上隔てたところに配置することが好ましい。陰極側隔壁開口部を電極の先端部より下方10mm以内の範囲に配置すると、浴面から下方に拡散してきた金属カルシウムが開口部より陰極側隔壁の外側に散逸して好ましくないからである。また、陰極側隔壁が円筒である場合には、複数の開口部を設けておくことがより好ましい。   The cathode side barrier rib is preferably as dense as possible in order to suppress diffusion of metallic calcium generated at the cathode. However, it is preferable to provide an opening in the cathode side partition in order to facilitate the movement of the electrolytic bath. The cathode-side partition opening is preferably disposed at a distance of 10 mm or more below the lower end of the cathode. This is because if the cathode side partition opening is disposed within 10 mm below the tip of the electrode, metallic calcium diffused downward from the bath surface is dissipated from the opening to the outside of the cathode side partition, which is not preferable. Moreover, when the cathode side partition is a cylinder, it is more preferable to provide a plurality of openings.

陰極側隔壁で囲まれた電解浴には電解反応で生成した金属カルシウムが単体または塩化カルシウムに溶解した金属カルシウムの濃化層が形成される。前記金属カルシウム濃化層は、速やかに電解槽から別の容器に抜き出すことにより、例えば、チタン酸化物やチタン塩化物の直接還元剤として用いることができる。   In the electrolytic bath surrounded by the cathode side barrier rib, a concentrated layer of metallic calcium in which metallic calcium generated by the electrolytic reaction is dissolved alone or in calcium chloride is formed. The said metal calcium concentration layer can be used as a direct reducing agent of a titanium oxide or a titanium chloride, for example by rapidly extracting from an electrolytic cell to another container.

図2は、本発明に係る別の好ましい態様(第3実施態様)における電解装置1bを表している。本実施態様においては、陽極側隔壁31と陰極側隔壁32との間に槽隔壁34を設けている。槽隔壁34は、電解浴12に浸漬配置することで、陰極側隔壁32から流出した金属カルシウムが陽極側に拡散移動する現象を効果的に抑制することができる。また、陽極側隔壁31から流出した塩素ガスが陰極に向かって拡散する現象も、より効果的に抑制することができる。   FIG. 2 shows an electrolyzer 1b in another preferred embodiment (third embodiment) according to the present invention. In this embodiment, a tank partition 34 is provided between the anode side partition 31 and the cathode side partition 32. By immersing the tank partition wall 34 in the electrolytic bath 12, it is possible to effectively suppress the phenomenon in which the metallic calcium flowing out from the cathode side partition wall 32 diffuses and moves to the anode side. Moreover, the phenomenon that the chlorine gas flowing out from the anode-side partition wall 31 diffuses toward the cathode can be more effectively suppressed.

また、電解浴12中に浸漬配置している槽隔壁34には、電解浴12が移動可能な槽隔壁開口部35を設けておくことが好ましい。このような開口部を設けておくことで陽極および陰極への浴の移動を円滑に進めることができる。   Moreover, it is preferable to provide a tank partition opening 35 through which the electrolytic bath 12 can move in the tank partition 34 immersed in the electrolytic bath 12. By providing such an opening, it is possible to smoothly move the bath to the anode and the cathode.

図3は、本発明を実機に適用した場合の好ましい実施態様(第4実施態様)における電解装置1cを表している。本実施態様では、第3実施態様に、さらに各種の供給管および抜き出し管が追加配置されている。具体的には、電解浴12を供給する電解浴供給管51と、金属カルシウム濃化層42を抜き出して次工程に送る金属カルシウム濃化層抜き出し管53と、電解浴抜き出し管54を追加して配置している。また、第1および第2実施態様における陽極側隔壁31を陽極21の全体を覆うような形状に変更し、陽極31で生成した塩素ガス41を漏れなく系外へ抜き出すことができる塩素ガス抜き出し管52として配置されている。   FIG. 3 shows an electrolyzer 1c in a preferred embodiment (fourth embodiment) when the present invention is applied to an actual machine. In this embodiment, various supply pipes and extraction pipes are additionally arranged in the third embodiment. Specifically, an electrolytic bath supply pipe 51 for supplying the electrolytic bath 12, a metallic calcium concentrated layer extraction pipe 53 that extracts the metallic calcium concentrated layer 42 and sends it to the next process, and an electrolytic bath extraction pipe 54 are added. It is arranged. Further, the anode side partition wall 31 in the first and second embodiments is changed to a shape that covers the entire anode 21, and the chlorine gas extraction pipe that can extract the chlorine gas 41 generated at the anode 31 out of the system without leakage. 52 is arranged.

さらに、陽極側隔壁31(52)の下端には、電解浴12が移動可能なように陽極側隔壁開口部36を設けている。実機を想定した本実施態様では、電解浴12の浸透拡散を回避するために陽極側隔壁31を緻密な金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物で構成することが好ましく、中でも、金属窒化物で構成することがより好ましいとされる。   Further, an anode side partition opening 36 is provided at the lower end of the anode side partition 31 (52) so that the electrolytic bath 12 can move. In the present embodiment assuming an actual machine, in order to avoid permeation and diffusion of the electrolytic bath 12, the anode-side partition wall 31 is preferably composed of a dense metal oxide, metal nitride, or metal carbide. It is more preferable to configure.

陽極側隔壁31と槽隔壁34および陰極側隔壁32のそれぞれに設けている電解浴流通用の開口部36、35および33の高さは、同一ではなく、段違いになるように配置しておくことが好ましい。このような開口部の配置にすることで、陰極22で生成した金属カルシウムあるいは金属カルシウム濃化層42が開口部に到達したとしても陽極21までの電解浴12の流れは上下に蛇行するため陽極で発生する塩素ガスとの逆反応を効果的に回避することができる。   The heights of the electrolytic bath circulation openings 36, 35, and 33 provided in each of the anode-side partition wall 31, the tank partition wall 34, and the cathode-side partition wall 32 are not the same, but are arranged to be stepped. Is preferred. With this arrangement of openings, the flow of the electrolytic bath 12 to the anode 21 meanders up and down even when the metal calcium or metal calcium concentrated layer 42 generated at the cathode 22 reaches the opening. The reverse reaction with the chlorine gas generated in can be effectively avoided.

図4は、本発明に係る別の好ましい実施態様(第5実施態様)における電解装置1dを表している。本実施態様は、電解槽11、陽極21、陰極22、隔壁37および電解浴12から構成されており、前記第1〜4実施態様と基本的な仕様は同じである。ただし、本実施態様においては、前記第1〜4実施態様における陽極側隔壁31および陰極側隔壁32が互いに接合され、隔壁37として一枚で構成されており、隔壁37は、陽極側のセラミクス層37aおよび陰極側のメタル層37bからなるクラッド材で構成されていることが前記第1〜4実施態様とは異なる。   FIG. 4 shows an electrolyzer 1d in another preferred embodiment (fifth embodiment) according to the present invention. This embodiment is composed of an electrolytic cell 11, an anode 21, a cathode 22, a partition wall 37 and an electrolytic bath 12, and the basic specifications are the same as those of the first to fourth embodiments. However, in this embodiment, the anode-side partition wall 31 and the cathode-side partition wall 32 in the first to fourth embodiments are joined together to form a single partition wall 37. The partition wall 37 is a ceramic layer on the anode side. It differs from the said 1st-4th embodiment that it is comprised with the clad material which consists of 37a and the metal layer 37b by the side of a cathode.

隔壁37を構成するセラミクス層37aおよびメタル層37bは、前記した陽極側隔壁31および陰極側隔壁32を構成する材料と同じ材料で構成することが好ましい。更に、前記セラミクス層37aは、金属酸化物で構成することがより好ましい形態である。なお、前記セラミクス層37aを金属窒化物で構成する場合には、メタル層37bは必ずしも必要ではなく前記セラミクス層37aの単体で構成することができる。   The ceramic layer 37a and the metal layer 37b constituting the partition wall 37 are preferably made of the same material as that of the anode side partition wall 31 and the cathode side partition wall 32 described above. Furthermore, the ceramic layer 37a is more preferably formed of a metal oxide. When the ceramic layer 37a is made of a metal nitride, the metal layer 37b is not always necessary and can be made of the ceramic layer 37a alone.

本実施態様では、電解浴中に浸漬されている隔壁37は一枚のみであるので、陽極21と陰極22との間の電気抵抗は複数の隔壁を浸漬した前記の実施態様に比べて小さくなる。その結果、溶融塩の電解に要する電力も少なくて済み、金属カルシウムの電力原単位を低減できるという効果を奏する。   In this embodiment, since only one partition wall 37 is immersed in the electrolytic bath, the electrical resistance between the anode 21 and the cathode 22 is smaller than that in the above embodiment in which a plurality of partition walls are immersed. . As a result, less power is required for electrolysis of the molten salt, and the power consumption of metallic calcium can be reduced.

以上述べた本発明の各実施態様を用いることにより、従来技術では困難とされてきた塩化カルシウムの溶融塩電解による金属カルシウムを効率よく製造することができる。   By using each embodiment of the present invention described above, it is possible to efficiently produce calcium metal by molten salt electrolysis of calcium chloride, which has been difficult in the prior art.

また、前記の方法で製造された金属カルシウムを四塩化チタンの還元剤として用いることで金属チタンを製造することができる。前記四塩化チタンに代えて、ジルコニウムやタンタルあるいはニオブの塩化物の還元剤として用いることで、金属ジルコニウムや金属タンタルあるいは金属ニオブも効率良く製造することができる。   Moreover, metal titanium can be manufactured by using the metal calcium manufactured by the said method as a reducing agent of titanium tetrachloride. By using it as a reducing agent for the chloride of zirconium, tantalum or niobium instead of titanium tetrachloride, metal zirconium, metal tantalum or metal niobium can also be produced efficiently.

以下の実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
[実施例1]
下記の装置構成を有する図1に示す電解装置を用い、電解浴として塩化カルシウム(100%)を投入し、電解浴の温度を880℃に保持した。
装置構成
電解槽:チタン製ルツボ
陽極:グラファイト
陰極:炭素鋼
陽極側隔壁:窒化ケイ素管
陰極側隔壁:金属チタン管
結果
上記条件で塩化カルシウムの溶融塩電解を行ったところ、陰極の浴面近傍に金属カルシウムと思われる黒色の溶体が生成した。溶融塩電解により回収された金属カルシウムと通電量から計算される理論析出金属量と比較して求めた電流効率は、75%であった。回収された金属カルシウムを分析したところ、純度は、80%であった。
The following examples illustrate the invention in more detail.
[Example 1]
Using the electrolytic apparatus shown in FIG. 1 having the following apparatus configuration, calcium chloride (100%) was added as an electrolytic bath, and the temperature of the electrolytic bath was maintained at 880 ° C.
Equipment configuration Electrolyzer: Titanium crucible Anode: Graphite Cathode: Carbon steel Anode-side partition: Silicon nitride tube Cathode-side partition: Metal titanium tube
Results When molten salt electrolysis of calcium chloride was performed under the above conditions, a black solution that appeared to be metallic calcium was formed in the vicinity of the bath surface of the cathode. The current efficiency obtained by comparing with the calcium metal recovered by molten salt electrolysis and the theoretical amount of precipitated metal calculated from the amount of energization was 75%. When the recovered metal calcium was analyzed, the purity was 80%.

[実施例2]
電解浴の温度を800℃とした以外は実施例1と同一条件で、陰極に固体の金属カルシウムが析出する温度条件で溶融塩電解を行った。その結果、陰極の表面に固体の金属カルシウムが析出した。通電量から計算される理論析出金属量と比較して求めた電流効率は、85%であった。析出した金属カルシウムを分析したところ、純度は、90%であった。
[Example 2]
Molten salt electrolysis was performed under the same conditions as in Example 1 except that the temperature of the electrolytic bath was 800 ° C., under the temperature conditions where solid metallic calcium was deposited on the cathode. As a result, solid metallic calcium was deposited on the surface of the cathode. The current efficiency obtained by comparing with the theoretical deposited metal amount calculated from the energization amount was 85%. When the deposited metal calcium was analyzed, the purity was 90%.

[実施例3]
図3に示す装置を用いて電解浴の温度を800℃としてその他の条件は実施例1と同一条件で、塩化カルシウムの溶融塩電解を5時間に亘り実施した。溶融塩電解により回収された金属カルシウムと通電量から計算される理論析出金属量と比較して求めた電流効率は、80%であった。また、回収された金属カルシウムを分析したところ、純度は、90%であった。
[Example 3]
Using the apparatus shown in FIG. 3, the temperature of the electrolytic bath was set to 800 ° C., and the other conditions were the same as in Example 1. The molten salt electrolysis of calcium chloride was performed for 5 hours. The current efficiency obtained by comparing with the calcium metal recovered by molten salt electrolysis and the theoretical amount of precipitated metal calculated from the amount of energization was 80%. Moreover, when the collect | recovered metallic calcium was analyzed, purity was 90%.

[比較例1]
実施例1において、陰極側隔壁32のみを用いない以外はすべて同じ条件で塩化カルシウムの溶融塩電解を行ったところ、溶融塩電解により回収された金属カルシウムと通電量から計算される理論析出金属量とを比較して求めた電流効率は、25%であった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, when the molten salt electrolysis of calcium chloride was performed under the same conditions except that only the cathode-side partition wall 32 was not used, the theoretical amount of precipitated metal calculated from the metal calcium recovered by the molten salt electrolysis and the amount of electricity supplied The current efficiency obtained by comparing with the above was 25%.

[比較例2]
実施例1において、陽極側隔壁31のみを用いない以外はすべて同じ条件で塩化カルシウムの溶融塩電解を行ったところ、溶融塩電解により回収された金属カルシウムと通電量から計算される理論析出金属量とを比較して求めた電流効率は、40%であった。
[Comparative Example 2]
In Example 1, when the molten salt electrolysis of calcium chloride was performed under the same conditions except that only the anode-side partition wall 31 was not used, the theoretical amount of precipitated metal calculated from the metal calcium recovered by the molten salt electrolysis and the amount of electricity supplied The current efficiency obtained by comparing with the above was 40%.

以上述べた実施例および比較例により、本発明を実施することによって金属塩化物、とりわけ塩化カルシウムの溶融塩電解により効率よく金属カルシウムを生成回収できるという効果を奏するものである。さらに、製造した金属カルシウムを用いて高融点金属の塩化物の還元を行うことができる。   According to the examples and comparative examples described above, by implementing the present invention, there is an effect that metal calcium can be efficiently produced and recovered by molten salt electrolysis of metal chloride, especially calcium chloride. Further, the high-melting point metal chloride can be reduced using the produced metallic calcium.

Claims (17)

還元性金属の塩化物を含む溶融塩を満たし、陽極および陰極を浸漬配置した電解槽を備えた還元性金属の溶融塩電解装置であって、上記陽極の周囲を取り囲む陽極側隔壁および上記陰極の周囲を取り囲む陰極側隔壁を配置したことを特徴とする還元性金属の溶融塩電解装置。   A reducible metal molten salt electrolyzer comprising an electrolytic cell filled with a reductive metal chloride-containing molten salt and having an anode and a cathode immersed therein, the anode-side partition surrounding the anode and the cathode A reducing metal molten salt electrolysis apparatus comprising a cathode-side partition wall surrounding the periphery. 前記陽極側隔壁および前記陰極側隔壁は、前記溶融塩が流通可能な開口部を有することを特徴とする請求項1に記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   2. The molten metal electrolysis apparatus for reducing metal according to claim 1, wherein the anode side partition wall and the cathode side partition wall have openings through which the molten salt can flow. 前記陽極側隔壁は、前記電解槽の底部まで延在し、かつ上記陽極側隔壁は多孔体で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   2. The reducing metal molten salt electrolysis apparatus according to claim 1, wherein the anode-side partition wall extends to the bottom of the electrolytic cell, and the anode-side partition wall is formed of a porous body. 前記陽極は、グラファイトで構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The said anode is comprised with the graphite, The molten salt electrolysis apparatus of the reducing metal in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記陰極は、炭素鋼またはステンレス鋼で構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The molten metal electrolysis apparatus for reducing metal according to claim 1, wherein the cathode is made of carbon steel or stainless steel. 前記陽極側隔壁は、金属酸化物、金属窒化物または金属炭化物で構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The said anode side partition is comprised with the metal oxide, the metal nitride, or the metal carbide, The molten salt electrolysis apparatus of the reducing metal in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記陰極側隔壁は、金属、金属窒化物または金属炭化物で構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The molten metal electrolysis apparatus for reducing metal according to any one of claims 1 to 3, wherein the cathode-side partition wall is made of metal, metal nitride, or metal carbide. 前記金属酸化物は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、またはマグネシアから選択された少なくとも1種類以上から構成されていることを特徴とする請求項6に記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The molten metal electrolyzer for reducing metal according to claim 6, wherein the metal oxide is composed of at least one selected from alumina, silica, zirconia, or magnesia. 前記金属窒化物は、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、または窒化タンタルであることを特徴とする請求項6または7記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   8. The reducing metal molten salt electrolysis apparatus according to claim 6, wherein the metal nitride is silicon nitride, boron nitride, titanium nitride, zirconium nitride, or tantalum nitride. 前記金属炭化物は、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタルであることを特徴とする請求項6または7記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The reducing metal molten salt electrolysis apparatus according to claim 6 or 7, wherein the metal carbide is silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, or tantalum carbide. 前記金属は、チタン、ニオブ、タンタル、またはステンレス鋼のいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The molten metal electrolysis apparatus for reducing metal according to claim 7, wherein the metal is any one of titanium, niobium, tantalum, and stainless steel. 前記還元性金属は、金属カルシウム、金属ナトリウム、または金属マグネシウムであることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The molten metal electrolysis apparatus for reducing metal according to any one of claims 1 to 11, wherein the reducing metal is metallic calcium, metallic sodium, or metallic magnesium. 前記溶融塩は、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムと塩化カリウムとの混合塩、あるいは塩化カルシウムとフッ化カルシウムとの混合塩であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。   The molten salt is calcium chloride, sodium chloride, magnesium chloride, a mixed salt of calcium chloride and potassium chloride, or a mixed salt of calcium chloride and calcium fluoride. A molten salt electrolyzer for reducing metal according to 1. 請求項1〜13のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置を用いて行うことを特徴とする溶融塩電解による還元性金属の製造方法。   A method for producing a reducing metal by molten salt electrolysis, which is performed using the reducing metal molten salt electrolysis apparatus according to claim 1. 前記溶融塩の温度を該溶融塩の融点よりも5〜50℃高い温度域に保持することを特徴とする請求項14に記載の溶融塩電解による還元性金属の製造方法。   The method for producing a reducing metal by molten salt electrolysis according to claim 14, wherein the temperature of the molten salt is maintained in a temperature range 5 to 50 ° C higher than the melting point of the molten salt. 前記還元性金属が、金属カルシウム、金属ナトリウム、または金属マグネシウムであることを特徴とする請求項14または15に記載の溶融塩電解による還元性金属の製造方法。   The method for producing a reducing metal by molten salt electrolysis according to claim 14 or 15, wherein the reducing metal is metallic calcium, metallic sodium, or metallic magnesium. 請求項14〜16のいずれかに記載の方法により製造された還元性金属で、チタン、ジルコニウム、タンタルおよびニオブから選ばれる高融点金属の塩化物を還元することを特徴とする高融点金属の製造方法。 A refractory metal produced by the method according to any one of claims 14 to 16, wherein a refractory metal chloride selected from titanium, zirconium, tantalum and niobium is reduced. Method.
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