TW202409349A - 用於回收熔融金屬的系統和方法 - Google Patents

Abstract

本發明一般描述用於回收熔融金屬之系統及方法。某些系統包括在容器內包括熔融金屬之一反應器(例如，一還原池，諸如包括一陽極、一陰極及一電解質之一電解池)；及至少部分地容納在該反應器之該容器內之一收集容器，該收集容器包括流體連接至該反應器之該容器之一開口。一些系統包括一反應器；及一收集容器，其包括流體連接至該反應器之一第一開口及流體連接至一氣體源(例如，惰性氣體)及一負壓源之一第二開口。

Description

用於回收熔融金屬的系統和方法

本發明一般描述用於回收熔融金屬之系統及方法。

本揭示係關於用於回收熔融金屬之系統及方法。某些態樣係關於自諸如還原池(例如，電解池)之反應器移除熔融金屬。在一些情況下，本揭示之主題涉及相互關聯之產品、特定問題之替代解決方案及/或一或多個系統及/或物品之多種不同用途。

某些態樣係關於系統。

在一些實施例中，該系統包括一反應器，其包括一容器內之熔融金屬；及一收集容器，其至少部分地容納在該反應器之該容器內，該收集容器包括流體連接至該反應器之該容器之一開口。

在一些實施例中，該系統包括一反應器；及一收集容器，其中該收集容器流體連接至該反應器、一氣體源及一負壓源。

在某些實施例中，該系統包括一反應器；及一收集容器，其包括：一第一開口，其流體連接至該反應器，及一第二開口，其流體連接至一氣體源及一負壓源。

當結合附圖考慮時，本揭示之其他優點及新穎特徵將自以下對本揭示之各種非限制性實施例之詳細描述中變得顯而易見。在其中本說明書及通過引用併入之一檔案包含衝突及/或不一致之揭示之情況下，以本說明書為准。

相關申請案

本申請案要求2023年2月24日申請之標題為「用於回收熔融金屬之系統及方法」之第PCT/US23/13821號國際專利申請案之優先權，該申請案要求2022年4月25日申請之標題為「用於回收熔融金屬之系統及方法」之第63/334,371號美國臨時專利申請案之優先權，為了所有目的，該申請案之各者以引用之方式併入本文中。

政府贊助

本發明係根據由能源高級研究計畫局(ARPA-E)授予之第DE-AR0001500號合同在政府之支持下完成的。政府對本發明有一定之權利。

反應器(諸如電解池)可用於製備金屬材料，諸如稀土金屬材料。例如，具有相對低熔點之稀土金屬(例如，鑭、鈰、鐠及釹)之氧化物可被轉化為鹵化物(例如，氯化物、氟化物等)，然後在一電解池內被還原，以在電解池之陽極處產生鹵化物氣體，及在電解池之陰極處產生液態金屬。亦可使用其他程序。

自一電解池或其他類型之還原池或反應器以純或實質上純之形式提取金屬傳統上係非常具有挑戰性的。目前之商業實踐利用一長柄杓以自熔爐單元內提取稀土元素。然而，由於溢出及熔融金屬引入熔融鹽電解質及氧氣造成之損失，這種實踐係浪費的。電解質及氧氣兩者都會在稀土材料中引入雜質，導致減少之產量及較低之金屬品質。當試圖自其他類型之還原池及其他類型之反應器提取熔融金屬時，亦存在類似之挑戰，例如，其中熔融金屬與另一相(例如，水、一熔融氧化物等)一起存在之反應器。本文所描述之某些發明性實施例係關於用於自電解池或其他類型之還原池或反應器提取金屬(例如，液態稀土金屬)同時保持高純度之系統及方法。根據某些實施例，這可藉由自反應器提取熔融金屬，同時減少或消除熔融金屬暴露於氧氣(例如，經由空氣)及/或藉由減少或消除熔融金屬暴露於存在於反應器內之一第二相(例如，一電解池之電解質)來達成。

如上文所提及的，某些態樣係關於系統。該系統可用於生產金屬(例如，相對高純度之金屬)，諸如稀土金屬。圖1A至圖1B係此等系統(系統100)之實例之截面示意性繪示。

在某些實施例中，系統包括一反應器。可使用各種反應器中之任一種。在一些實施例中，反應器產生一或多種熔融金屬作為一反應產物。在反應器內執行之反應可係自發或非自發的。在圖1A中展示此類系統之一個實例。在圖1A中，系統100包括反應器102。在圖1A中，反應器102包括熔融金屬114。在一些實施例中，反應器102包括一第二液相。例如，在圖1A中，反應器102包括第二液相108。在一些實施例中，第二液相可包括一反應物及/或反應器內反應之一反應產物。

在一些實施例中，反應器係一還原池。如本文所使用之術語「還原池」係指其中使用一還原反應來生產一反應產物之任何池。在一些實施例中，還原池用於生產熔融金屬(例如，一或多種熔融稀土金屬)。在某些實施例中，還原池用於執行一金屬熱程序。還原池可用於執行自發或非自發之化學反應以產生產物。在某些實施例中，還原池產生一或多種熔融金屬(例如，一或多種熔融稀土金屬)，其與一第二相(例如，一第二液相)一起存在於還原池內。第二液相可係例如水、熔融陶瓷或其他類型之液體。參考圖1A來繪示，在一些實施例中，反應器102係其中含有熔融金屬114及第二相108之一還原池。

在一些實施例中，還原池係一電解池。如本文所使用之術語「電解池」係指其中將電能輸入裝置以驅動一非自發氧化還原反應之一裝置。根據某些實施例，電解池可包括一陽極、一陰極及一電解質。參考圖1B，例如，系統100包括一還原池102，還原池102係一電解池。在圖1B中，第二相108係一電解質，且電解池包括陽極104及陰極106。通常，電解池之操作如下進行。一電能源(例如，圖1B中之源110)可連接至陽極及陰極，且來自源之電能可用於驅動陽極與陰極之間之一非自發氧化還原反應。電能源(例如，一AC電源、一電池或任何其他適合之源)可用於在陽極與陰極之間產生一電勢差，其迫使電子自陽極流至陰極，藉此驅動非自發氧化還原反應。在陽極處，通常發生一氧化半反應，而在陰極處，通常發生一還原半反應。電解質通常用於促進離子在陽極與陰極之間之輸送，隨著電子在陽極與陰極之間輸送時，這平衡池內之電荷。

各種類型之材料可用作電解池之陽極、陰極及電解質，且此等材料之選擇通常取決於由電解池驅動之氧化還原反應之類型。可自其製造陽極及/或陰極之材料之實例包含(但不限於)碳(例如，石墨碳，諸如石墨烯、石墨、碳納米管等)；金屬(例如，銅、銀、鋅等)；以及導電陶瓷及/或金屬陶瓷(例如，釔穩定之氧化鋯(YSZ)、鑭鍶錳酸鹽(LSM)、Gd摻雜之二氧化鈰及硼化物，諸如TiB ₂及其他二硼化物)。可自其製備電解質之材料之實例包含(但不限於)水溶液及非水溶液；熔鹽等。

根據某些實施例，反應器可包括一容器。在圖1A至圖1B中，例如，反應器102包括容器112。在一些實施例中(諸如其中反應器係電解池之某些實施例)，容器可含有一陽極、一陰極及一電解質。容器亦可含有系統之其他元件，如下文更詳細描述者。容器可具有各種適合大小中之任一種。在一些實施例中，容器具有至少500 cm ³；至少1000 cm ³；至少10,000 cm ³；至少100,000 cm ³；至少1 m ³；或至少10 m ³(及/或高達100 m ³；高達1000 m ³；高達10,000 m ³；或更大) 之一內部體積。

在某些實施例中，反應器之容器可係隔熱的。當期望高溫操作時(這在處理或以其他方式處置熔融鹽、熔融金屬及類似類型之材料時係有用)，一隔熱容器之使用可係特別有用的。在一些實施例中，容器之內部實質上被隔熱固體材料環繞(例如，至少50%被環繞，至少70%被環繞，至少80%被環繞，至少90%被環繞，至少98%被環繞，或100%被環繞)。例如，隔熱固體材料在25℃時可具有小於或等於10 W/mK之一熱導率，在25℃時可具有小於或等於1 W/mK之熱導率，或在25℃時可具有小於或等於0.1 W/mK之熱導率。為了決定一容器之內部是否被隔熱固體材料 「至少50%環繞」，吾人可：(1)定位容器之內部之幾何中心；(2) 針對容器之外部邊界上之各位置，自容器之內部之幾何中心至容器之外部邊界之位置建立一條直線；及(3)計算該等直線穿過隔熱固體材料之百分比。若步驟3之結果係至少50%，則容器之內部將被認為至少50%被隔熱固體材料環繞。可執行一類似計算以決定一容器是否被隔熱固體材料環繞至任何其他程度(例如，至少70%被環繞，至少80%被環繞等)。這種計算之一個實例可結合圖2進行描述。在圖2中，容器112由隔熱材料(在圖中以白色展示)及導熱材料(在圖中以黑色展示)兩者製成。圖2中之容器112之內部200至少50%被隔熱固體材料環繞，因為容器112之外部邊界202上之50%或更多之位置(包含位置204及206)具有位於此等位置與容器112之幾何中心208之間之隔熱固體材料。(相反地，位置210及212不具有位於其等與容器112之幾何中心208之間之隔熱固體材料。)

可用於製造反應器容器之至少一部分(例如，至少50體積%、至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%或更多)之隔熱固體材料之實例包含(但不限於)金屬氧化物、金屬氮化物、類金屬氧化物及類金屬氮化物。可用於製造反應器容器之至少一部分(例如，至少50體積%、至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%或更多)之隔熱固體材料之具體實例包含(但不限於)混凝土、玻璃、陶瓷及/或金屬陶瓷。

如上文所提及的，在一些實施例中，反應器可在一相對較高之溫度下操作。例如，在一些實施例中，反應器之容器內之空間平均溫度係至少30℃、至少50℃、至少100℃、至少200℃、至少400℃、至少600℃、至少800℃、至少1000℃、至少1500℃、至少2000℃、至少3000℃及/或小於或等於4000℃、或小於或等於3500℃。此等範圍之組合亦係可能的。作為一個具體實例，在一些實施例中，反應器在大約30℃下操作，例如，用於回收鎵。作為另一實例，在一些實施例中，反應器在大約3422℃下操作，例如，用於回收鎢。

在某些實施例中，反應器含有熔融金屬，例如，在反應器之容器內。如圖1A至圖1B中所展示，例如，反應器102之容器112含有熔融金屬114。在一些實施例中，反應器含有熔融稀土金屬，例如，在反應器之容器內。可容納在反應器內之熔融金屬之實例包含(但不限於)鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及/或鑥。在一些實施例中，反應器在反應器之容器內含有熔融之耐火金屬(例如，鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錸、釕、鋨、銠及/或銥)。在一些實施例中，反應器在反應器之容器內含有一或多種第13族元素(鋁、鎵、銦、鉈及/或鉨)之熔融金屬。容納在反應器內之熔融金屬可係例如反應器經組態以實施之還原反應之一產物(例如，作為一氧化還原反應機制或涉及一還原反應之其他機制之部分)。

在一些實施例中，系統可包含一收集容器。例如，在圖1A至圖1B中，系統100包括收集容器116。收集容器可用於自反應器之容器收集熔融金屬。因此，在一些實施例中，收集容器包括流體連接至反應器之容器之一開口(例如，一入口)。在圖1A至圖1B中，收集容器116包括第一開口118。在一些實施例中，收集容器之開口可經組態使得在容器之容器與收集容器之間建立流體連通。例如，在圖1A至圖1B中，第一開口118可用作一入口，熔融金屬114可藉由該入口經由導管120(例如，一虹吸管)輸送。在一些實施例中，導管120具有至少0.25英吋(及/或，在一些實施例中，至少1英吋，或至少2英吋)之一內徑。

一般而言，本文使用術語「開口」以指一物體內之任何開口，且開口可用作入口、出口或兩者。

如本文所使用的，當流體可自元件中之一者輸送至元件中之另一者時，兩個元件彼此「流體連通」(或等效地，彼此流體連通)，而未以其他方式改變元件之組態或其等之間之一元件(諸如一閥)之一組態。藉由一打開之閥連接之兩個導管(藉此允許流體在兩個導管之間流動)被認為係彼此流體連通的。相反地，被一關閉之閥分離之兩個導管(藉此防止流體在導管之間流動)不被認為係彼此流體連通的。

如本文所使用的，兩個元件在連接時彼此「流體連接」，使得在元件及任何介入元件之至少一種組態下，這兩個元件彼此流體連通。在閥之至少一種組態中藉由允許兩個導管之間流動之一閥連接之兩個導管將被稱為彼此流體連接。為了進一步繪示，當一閥處於第一組態時及當閥處於第二組態時，藉由允許在處於一第一閥組態但不允許在處於一第二閥組態之導管之間流動之閥連接之兩個導管被認為係彼此流體連接的。相反地，不以允許流體在任何組態下在其等之間輸送之一方式彼此連接(例如，藉由一閥、另一導管或另一組件)之兩個流體導管將不被稱為彼此流體連接。彼此流體連通之元件總係彼此流體連接，然並非所有彼此流體連接之元件都必須彼此流體連通。

在某些實施例中，相對於與熔融金屬接觸之導管之開口之最大截面尺寸，收集容器可具有一相對大之最大內部截面尺寸。在此內文中，收集容器之最大內部截面尺寸係收集容器之內部之最大尺寸，其垂直於其中操作期間熔融金屬流過收集容器之方向。類似地，與熔融金屬接觸之開口之最大截面尺寸係該開口之最大尺寸，其垂直於其中操作期間熔融金屬流過該開口之方向。參考圖1C，例如，收集容器116具有大於開口162之一最大截面尺寸(開口162之最大截面尺寸如圖1C中之尺寸164所展示)之最大內部截面尺寸(在圖1C中展示為尺寸160)。在一些實施例中，收集容器之最大內部截面尺寸係與熔融金屬接觸之導管之開口之最大截面尺寸之至少1.1倍、至少1.2倍、至少1.5倍、至少2倍、至少5倍、至少10倍或至少100倍(及/或小於或等於10,000倍)。

在某些實施例中，收集容器可至少部分地容納在反應器之容器內(例如，在金屬被輸送至收集容器中之至少25%、至少50%、至少75%、至少90%或所有時間期間)。在一些實施例中，收集容器之內部體積之一相對大之百分比(例如，至少50%、至少75%、至少90%、至少95%或所有)可容納在反應器之容器內。如圖1A至圖1B中所展示，100%之收集容器116容納在反應器102之容器112內。根據某些實施例，將收集容器至少部分地(或完全)定位在反應器之容器內可允許自反應器之容器收集熔融金屬，同時將熔融金屬保持在其熔點以上。如下文更詳細描述的，可採用某些策略以最小化熔融金屬與反應器內之一第二相(例如，電解池之電解質)以及與氧氣(例如，經由空氣)之間之接觸，同時將金屬自反應器內及收集容器外之一位置輸送至反應器內及收集容器內之一位置。

在某些實施例中，收集容器與第二相(例如，電解質)接觸。收集容器可與第二相接觸，例如，在金屬被輸送至收集容器中之至少25%、至少50%、至少75%、至少90%或所有時間期間。如圖1A至圖1B中所繪示，例如，收集容器116與第二相108接觸。在一些例子中，在收集容器與第二相(例如，電解質)之間建立接觸可增強系統內保持熱量之程度，藉此使金屬之收集更加有效。然而，應理解，收集容器與第二相之間之接觸不是必須的，且在其他實施例中，收集容器與第二相不彼此接觸。

收集容器可具有各種適合尺寸中之任一種。在一些實施例中，可使用一相對較大之收集容器。例如，在某些實施例中，收集容器具有至少180 cm ³、至少250 cm ³、至少500 cm ³或至少1000 cm ³(及/或高達10,000 cm ³；高達100,000 cm ³；高達1 m ³；或更大)之一內部體積。

收集容器可由各種適合材料中之任一種製成。在一些實施例中，收集容器可由經組態以承受某些反應器之容器之高溫環境之一材料製成。例如，在一些實施例中，收集容器之壁包一括耐火金屬及/或一陶瓷。在一些實施例中，收集容器之壁之內部表面面積之至少一部分(例如，至少50%、至少75%、至少90%、至少95%、至少99%或所有)可由鉭、鎢、鈦、鉬、高級鐵、赫史特合金B(Hastelloy B)及/或英高鎳合金(Inconel)製成。在某些實施例中，使用鉭可能係有利的，因為其可提供可焊接性及耐高溫性之一組合。在其中反應器用於處理鐵合金之一些實施例中，使用高級鐵用於收集容器可能係有利的。

在一些實施例中，收集容器包括流體連接至一負壓源之一開口。如圖1A至圖1B中所展示，例如，收集容器116包括開口121，開口121經由導管124及126流體連接至負壓源122。可使用各種負壓源中之任一種。例如，在一些實施例中，負壓源係一真空泵。在一些實施例中，系統包括一調節器(例如，在負壓源與收集容器之間，諸如在圖1A至圖1B之位置128中)，其經組態以控制由負壓源施加至收集容器之負壓之程度。作為一個實例，調節器可係一真空調節器，其經組態以控制一真空泵向收集容器施加負壓之程度(以及相應地，熔融金屬被吸入收集容器之速率，如下文所描述之)。在一些實施例中，液態金屬之回收可藉由施加50 inHg或更小、25 inHg或更小、10 inHg或更小或更小之一真空來達成。

在某些實施例中，收集容器包括流體連接至一氣體源(例如，含有加壓氣體之一罐或其他容器)之一開口。在一些實施例中，氣體可係相對於反應器內之熔融金屬之一惰性氣體。如圖1A至圖1B中所展示，例如，收集容器116經由開口121、導管124及導管132流體連接至氣體源130(例如，一惰性氣體源)。在一些實施例中，流體連接至氣體源之收集容器之開口可係與流體連接至負壓源之收集容器之開口相同之開口。這種配置之一個此等實例在圖1A至圖1B中展示，其中負壓源122及氣體源130兩者都經由開口121流體連接至收集容器116。在此等實施例中，開口121既可用作進入收集容器116之一入口(例如，當氣體自氣體源130輸送至收集容器116中時，例如，如下文更詳細地描述)，亦可用作自收集容器之一出口(例如，當負壓源122用於自收集容器116移除氣體或其他材料時，例如，下文更詳細地描述)。在其他實施例中，流體連接至惰性氣體源之收集容器之開口不同於流體連接至負壓源之收集容器之開口。

在本文描述之系統及方法中可使用多種氣體。如上文所提及的，在一些實施例中，氣體可相對於反應器內之熔融金屬(及/或其他組分)係惰性的。在一些實施例中，惰性氣體包括一稀有氣體。在一些實施例中，惰性氣體包括氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及/或氙氣。在一些實施例中，使用氦氣、氖氣、氬氣及/或氪氣係有利的。在某些實施例中，使用氬氣係有利的。應理解，亦可使用其他惰性氣體，且一適當之惰性氣體之選擇將通常涉及選擇不與熔融金屬發生化學反應或僅在一有限程度上與熔融金屬反應之一氣體(例如，低至允許生產具有本文別處所描述之純度之金屬之一程度)。可使用之其他氣體包含(但不限於)氮氣(N ₂)及二氧化碳。在一些實施例中，氣體含有少量氧或不含氧。例如，在一些實施例，氣體(例如，惰性氣體)具有小於或等於5莫耳%、小於或等於2莫耳%、小於或等於1莫耳%、小於或等於0.1莫耳%、小於或等於0.01莫耳l%、小於或等於0.001莫耳%、小於或等於0.0001莫耳%，小於或等於0.00001莫耳%、小於或等於0.0000001莫耳%或更小之一氧含量。

在一些實施例中，氣體與熔融金屬之反應性足夠小，使得氣體與熔融金屬之間之反應產物之一量在熔融金屬內小於1毫莫耳/L(或小於0.1毫莫耳/L、小於0.01毫莫耳/L或更小)。在一些實施例中，氣體與系統之所有組分之反應性足夠小，使得氣體與所有系統組分之間之反應產物之一量在熔融金屬內小於1毫莫耳/L(或小於0.1毫莫耳/L、小於0.01毫莫耳/L或更小)。

在一些實施例中，系統包括一調節器(例如，在氣體源與收集容器之間，諸如在圖1A至圖1B之位置134中)，其經組態以控制供應至收集容器之氣體量。作為一個實例，調節器可係一壓力調節器，其經組態以控制調節器內之一開口之大小，因此控制由源130供應至收集容器116之氣體量。

在某些實施例中，系統進一步包括閥，其經組態以(1)採取一第一位置，其中收集容器之一開口與氣體源流體連通，而收集容器之該開口不與負壓源流體連通，及(2)採取一第二位置，其中收集容器之一開口與負壓源流體連通，而收集容器之該開口不與氣體源流體連通。此類閥之一個實例在圖1A至圖1B中展示，且在圖3A至圖3B中進一步繪示(作為閥136)。在圖3A中，閥136包括處於一第一位置之一單一三通閥，其中收集容器116之開口121與氣體源130流體連通，而收集容器116之開口121不與負壓源122流體連通。在圖3B中，閥136被切換至一第二位置，其中收集容器116之開口121與負壓源122流體連通，而收集容器116之開口121不與氣體源130流體連通。雖然圖3A至圖3B將閥136繪示為一單一三通閥，然亦可使用其他閥組態。例如，在一些實施例中，可在閥136中使用兩個二通閥(例如，其中二通閥之各者流體連接至收集容器116之開口121，二通閥中之一者流體連接至負壓源122，且二通閥中之另一者流體連接至氣體源130)。在一些實施例中，可使用一四通閥。四通閥之第四位置可用於例如切斷收集容器116與負壓源122及氣體源130兩者之間之流體連通。亦可使用其他組態。

導管120及/或導管124(及/或位於反應器內並用於在熔融金屬114與負壓源122及/或氣體源130之間提供一流體通道之任何其他元件)可由各種適合之材料中之任一種製成。在一些實施例中，導管120及/或導管124(及/或位於反應器內並用於在熔融金屬114與負壓源122及/或氣體源130之間提供一流體通道之任何其他元件)可由經組態以承受特定反應器之容器之高溫環境之一材料製成。例如，在一些實施例中，可使用耐火金屬及/或一陶瓷。在一些實施例中，可使用鉭、鎢、鈦、鉬、高級鐵、赫史特合金B及/或英高鎳合金。在某些實施例中，使用鉭可能係有利的，因為其可提供可焊接性及耐高溫性之一組合。在其中反應器用於處理鐵合金之一些實施例中，使用高級鐵可能係有利的。在一些實施例中，導管120及/或導管124(及/或位於反應器內並用於在熔融金屬114與負壓源122及/或氣體源130之間提供一流體通道之任何其他元件)之壁之內表面面積之至少一部分(例如，至少50%、至少75%、至少90%、至少95%、至少99%或所有)由此等材料中之一或多種製成。

在某些實施例中，系統內之流體連通性可如下。一導管(例如，導管120，其可係例如一虹吸管)可通向收集容器，收集容器可連接至一第二導管(例如，硬襯管)，第二導管自反應器通向一三通接頭。在三通接頭處，可存在通向負壓源之一第一路徑(視情況經由一負壓調節器)及通向氣體源之一第二路徑(視情況經由一氣體調節器)。

在某些實施例中，收集容器可由兩個板(例如，帽盤)定界。在圖4A至圖4B中展示這種配置之一個實例。圖4A係可如圖4B中所提供之截面繪示中所展示之組裝之元件之一截面示意性繪示。在圖4B中，板401焊接至收集容器116之一側，且板402焊接至收集容器116之第二側。可執行焊接，使得在收集容器116與板401之間形成一密封，且使得在收集容器116與板402之間形成一密封。進行這種連接之一種適合方法係TIG焊接。同樣如圖4B中所展示，導管120(例如，一虹吸管)穿過板402中之一開口插入並焊接至板402，藉此在導管120之外部與板402中之開口之內部之間形成一密封。

圖4A至圖4B中所展示之收集容器、板及導管可由各種適合材料中之任一種製成。在一些實施例中，可使用經組態以承受某些反應器之容器之高溫環境之材料(例如，耐火金屬及/或陶瓷)。在一些實施例中，可使用鉭、鎢、鈦、鉬、高級鐵、赫史特合金B及/或英高鎳合金。在某些實施例中，使用鉭可能係有利的，因為其可提供可焊接性及耐高溫性之一組合。在其中反應器用於處理鐵合金之一些實施例中，使用高級鐵可能係有利的。在一些實施例中，圖4B中所展示之收集容器、板及/或導管之內表面面積之至少一部分(例如，至少50%、至少75%、至少90%、至少95%、至少99%或所有)由此等材料中之一或多種製成。

在一些實施例中，本文所描述之收集容器、板及/或導管之至少一部分(例如，至少50%、至少75%、至少90%、至少95%、至少99%或全部)包括與容納在反應器容器內之第二相(例如，電解質)及/或熔融金屬具有有限或可忽略之溶解度及/或反應性之一材料。在一些實施例中，本文所描述之收集容器、板及/或導管可包括當暴露於(例如，與其接觸)容納在反應器容器內之第二相(例如，電解質)及/或熔融金屬時具有有限或可忽略之溶解度及/或反應性(例如，腐蝕或溶解速率)之一材料。參考圖1A作為一實例，與熔融金屬114及/或第二相108接觸之收集容器160之部分、板(未展示)及導管120在熔融金屬及/或兩相中可具有可忽略之溶解度及/或反應性。有利地，藉由使用一相對非反應性之材料來形成系統之部分(例如，收集容器、板及/或導管)，系統可暴露於第二相(例如，電解質)及/或熔融金屬很長一段時間，而不會損害系統之完整性及/或產生可能損害熔融金屬之純度之非所要之污染物。在一些實施例中，本文所描述之收集容器、板及/或導管可包括本文其他地方所描述之一耐火金屬(例如，鉭、鎢、鉬等)。其他材料亦係可能的。

在一些實施例中，與容器內之熔融金屬及/或第二相(例如，電解質)接觸之收集容器、板及/或導管之部分之最大腐蝕速率可小於或等於5 g/(m ²·hr)、小於或等於3 g/(m ²·hr)、小於或等於2 g/(m ²·hr)、小於或小於1 g/(m ²·hr)、小於或等於0.5 g/(m ²·hr)、小於或等於0.3 g/(m ²·hr)、小於或等於0.2 g/(m ²·hr)、小於或等於0.1 g/(m ²·hr)、或更小及/或低至0.2 g/(m ²·hr)、低至0.1 g/(m ²·hr)、低至0.01 g/(m ²·hr)、低至0.001 g/(m ²·hr)或低至0.0001 g/(m ²·hr)。上述參考範圍之組合係可能者(例如，小於或等於3 g/(m ²·hr)並低至0.1 g/(m ²·hr)，或小於或等於3 g/(m ²·hr)並低至0.0001 g/(m ²·hr)。其他範圍亦係可能的。

在一些實施例中，與容器內之熔融金屬及/或第二相(例如，電解質)接觸之收集容器、板及/或導管之部分之最大溶解度可小於或等於0.5 at%、小於或等於0.25 at%、小於或等於0.2 at%、小於或等於0.1 at%、小於或等於0.05 at%、小於或等於0.01 at%、小於或等於0.005 at%、小於或等於0.0006 at%、小於或等於0.0005 at%或更小，及/或低至0.005 at%、低至0.001 at%、低至0.0006 at%、低至0.0005 at%、低至0.0001 at%、低至0.00001 at%或更小。上述參考範圍之組合係可能者(例如，小於或等於0.25 at%並低至0.0005 at%，或小於或等於0.25 at %並低至0.00001 at%)。其他範圍亦係可能的。

在其中與一熔融金屬(例如，釹)接觸之收集容器、板及/或導管之部分包括鎢之實施例中，與容器內之熔融金屬接觸之收集容器、板及/或導管之部分之腐蝕速率及/或溶解度可具有上文所描述之各種腐蝕速率及/或溶解度中之任一種，諸如小於或等於0.1 g/(m ²·hr)且低至0.0001 g/(m ²·hr)之一最大腐蝕速率，及/或小於或等於0.0006 at%且低至0.00001 at%之一最大溶解度。其他範圍亦係可能的。

在其中與一熔融金屬(例如，釹)接觸之收集容器、板及/或導管之部分包括鉭之實施例中，與容器內之熔融金屬接觸之收集容器、板及/或導管之部分之腐蝕速率及/或溶解度可具有上文所描述之各種腐蝕速率及／或溶解度中之任一種，諸如小於或等於0.2 g/(m ²·hr)且低至0.0001 g/(m ²·hr)之一最大腐蝕速率，及/或小於或等於0.005 at%且低至0.00001 at%之一最大溶解度。其他範圍亦係可能的。

在其中與一熔融金屬(例如，釹)接觸之收集容器、板及/或導管之部分包括鉬之實施例中，與容器內之熔融金屬接觸之收集容器、板及/或導管之部分之腐蝕速率及/或溶解度可具有上文所描述之各種腐蝕速率及／或溶解度中之任一種，諸如小於或等於3 g/(m ²·hr)且低至0.0001 g/(m ²·hr)之一最大腐蝕速率，及/或小於或等於0.25 at%且低至0.00001 at%之一最大溶解度。其他範圍亦係可能的。

一般而言，在操作期間，自導管120藉由收集容器116流體連接至負壓源及氣體源之各者之系統100之元件將被密封。如上文所描述的，收集容器116與導管120之間之一密封可經由焊接或任何其他適合技術來達成，其能夠接合製造收集容器116與導管120之材料。類似地，收集容器116與導管124之間之一密封可經由焊接或任何其他適合技術來達成，其能夠接合製造收集容器116與導管124之材料。在一些實施例中，在反應器外部進行之流體連接可以使用現成之流體元件(例如，不銹鋼管、套圈、閥等)進行。

如上文所提及的，除了發明系統之外，本文亦描述發明方法。在一些實施例中，該方法包括操作本文所描述之任何系統，使得負壓被施加至收集容器(例如，使用負壓源)，使得反應器之容器內之熔融金屬(例如，熔融稀土金屬)之至少一部分進入收集容器。例如，在圖3B中，負壓源122可用於(經由導管126、閥136、導管124及開口121)向收集容器116施加負壓，使得熔融金屬114之至少一部分在箭頭138之方向上進入收集容器116。在某些實施例中，向收集容器施加負壓導致收集容器之一相對大量之體積被熔融金屬佔據。例如，在一些實施例中，將負壓施加至收集容器導致被熔融金屬佔據之收集容器之體積之至少25體積%、至少50體積%、至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%、至少99.9體積%、至少99.99體積%、至少99.999體積%或更多(例如，100體積%)。根據某些實施例，熔融金屬可被輸送至收集容器中，同時收集容器至少部分地容納在反應器內。

某些實施例包括，在向收集容器施加負壓之前，將氣體(例如，自一氣體源，諸如一惰性氣體源)輸送至收集容器中。例如，在圖3A中，氣體源130可用於向收集容器116供應氣體(經由導管132、閥136、導管124及開口121，在箭頭140之方向上)，使得氣體至少部分地填充收集容器116。在一些實施例中，將氣體輸送至收集容器中導致收集容器之體積之至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%、至少99.9體積%、至少99.99體積%、至少99.999體積%或更多(例如，100體積%)被氣體(例如，惰性氣體)佔據。某些實施例包括將至少一種稀有氣體(例如，氬氣)輸送至收集容器中，使得收集容器之體積之至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%、至少99.9體積%、至少99.999體積%或更大(例如，100體積%)被一或多種稀有氣體(例如，氬氣)佔據。

在一些實施例中，在氣體已被輸送至收集容器中之後，且在負壓已被施加至收集容器之後，收集容器之體積之一相對高之百分比被金屬或氣體佔據。例如，在一些實施例中，在氣體已被輸送至收集容器中之後，且在負壓已被施加至收集容器使得熔融金屬進入收集容器之後，收集容器之體積之至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%、至少99.9體積%、至少99.99體積%、至少99.999體積%或更多(例如，100體積%)被氣體(例如，惰性氣體)或金屬(例如，來自反應器之熔融金屬)佔據。藉由最小化非金屬且非反應性氣體之材料之存在，吾人可最小化金屬反應之程度(例如，與氧氣或其他反應物)，這可導致相對純之金屬產物之生產。

在某些實施例中，該方法進一步包括，在熔融金屬之至少一部分進入收集容器之後，自反應器移除收集容器。例如，在圖3C中，容納熔融金屬114之至少一部分之收集容器116已自反應器102移除。雖然收集容器116在圖3C中繪示為與閥136、導管132、氣體源130、導管126及負壓源122分離，然在其他實施例中，此等組件中之一或多者可在收集容器自反應器移除時及/或之後保持附接至收集容器。在某些實施例中，當收集容器自反應器移除時，收集容器之一相對大量之體積被熔融金屬及/或已自熔融金屬固化之金屬佔據。例如，在一些實施例中，收集容器之體積之至少25體積%、至少50體積%、至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%、至少99.9體積%、至少99.99體積%、至少99.999體積%或更多(例如，100體積%)被熔融金屬及/或在收集容器自反應器移除時自熔融金屬固化之金屬佔據。在一些實施例中，當收集容器自反應器移除時，收集容器之體積之至少25體積%、至少50體積%、至少75體積%、至少90體積%、至少95體積%、至少99體積%、至少99.9體積%、至少99.999體積%或更高(例如，100體積%)被熔融金屬佔據。

在某些實施例中，該方法進一步包括在收集容器自反應器移除之後，允許熔融金屬在收集容器內固化。

在某些實施例中，本文所描述之系統及方法可用於生產具有一相對高純度金屬之一最終產品。例如，在一些實施例中，在收集容器已自反應器移除且收集容器之內容物已經固化之後，經固化之材料含有一量為至少90 at%、至少95 at%、至少99 at%、至少99.9 at%、至少99.99 at%、至少99.999 at%或至少99.9999 at%(高達100 at%)之金屬。在某些實施例中，在收集容器已自反應器移除且收集容器之內容物已經固化之後，固化材料可含有一量為至少90 at%、至少95 at%、至少99 at%、至少99.9 at%、至少99.99 at%、至少99.999 at%或至少99.9999 at%(高達100 at%)之一或多種稀土金屬。在一些實施例中，在收集容器已自反應器移除且收集容器之內容物已經固化之後，經固化之材料可含有一量為小於或等於2 at%、小於或等於1 at%、小於或等於0.5 at%、小於或等於0.1 at%、小於或等於0.05 at%、小於或等於0.01 at%、小於或等於0.005 at%、小於或等於0.001 at%、小於或等於0.0005 at%、小於或等於0.0001 at%，或更小之氧氣。

作業系統以生產及收集液態金屬之一模式之一個實例如下。

反應器可運行以自一初始反應物生產液態金屬(例如，液態稀土金屬)。一旦真空調節器(例如，在圖1A至圖1B中之位置128處)已經校準，導管126、閥136、導管124、收集容器116，及視情況地，導管120可用來自氣體源130之氣體(例如，氬氣)吹掃。然後可密封此流體通道以將氣體保持在收集容器116內。隨後，可將導管120及收集容器116放置至反應器中，使得收集容器116之開口118流體連接至熔融金屬114。在典型操作下，收集容器將緩慢下降至反應器中。一旦在熔融金屬與收集容器之間已建立流體連通性，就可接合負壓(例如，真空)。在一些實施例中，真空調節器將包含預設設置，使得基於自反應器提取之金屬，技術者將不需要進行人工調整。在一些實施例中，控制系統將如下接合：負壓源將在向材料施加一指定負壓之情況下運行一指定量之時間；一旦負壓被關斷，一預先量測量之加壓氣體將被引入收集容器及連接之導管中，以填充真空空隙；及收集容器將被緩慢地自反應器移除，同時以一計算之速率用氣體(經由流入板401內之一開口之氣流)吹掃導管120以最小化第二相(例如，熔融電解質)內之起泡。在一些實施例中，在收集容器已自反應器完全移除之後，收集容器將繼續用氣體吹掃或密封，直至被放置於一完全惰性之環境中。一旦在完全惰性之環境中，收集容器就可被重新加熱，且收集之金屬可被重新鑄造成其最終形式。

在一些實施例中，在上文所描述之系統之操作期間，一負壓保持在系統內，諸如在收集容器及相關聯之導管以及反應器容器內。有利地，在整個系統中保持一負壓可導致一更有效之整體程序，減少或消除與惰性氣體一起引入之微量反應性氣體(例如，氧氣)之存在，減少或消除金屬(例如，與氧氣或其他反應物)反應之程度，及/或導致相對純之金屬產物之生產。下面將更詳細地描述此等一程序。

在一些實施例中，在收集容器及相關聯導管被放置至反應器容器中之前，可向收集容器及相關聯之導管施加一負壓。例如，根據一些實施例，收集容器及相關聯之導管被放置於30 inHg或更小、25 inHg或更小、20 inHg或更小、15 inHg或更小之一真空下。例如，如圖4B中所展示，收集容器116及相關聯之導管120之內部可首先用由一惰性氣體源(例如，圖3A中所展示之惰性氣體源130)供應之一惰性氣體吹掃。根據一些實施例，在吹掃步驟期間，可打開導管120之一底部埠，之後一惰性氣體藉由收集容器116及導管120流入，且之後在吹掃程序結束時關閉導管120之底部埠。根據一些實施例，一負壓(來自一負壓源，諸如圖3A中所展示之源122)可隨後施加至收集容器110及導管120，以將收集容器及導管置於真空下。

在一些實施例中，在將收集容器及相關聯之元件引入反應器(例如，電解池)之前，可向反應器(例如，圖3A中所展示之反應器102)施加一負壓，使得反應器容器之內部置於水柱之至少1英吋、至少2英吋、至少3英吋或更大、及/或高達5英吋或更高之一真空下。

在一些實施例中，收集容器及相關聯之導管可放置在反應器容器中並浸入第二相(例如，電解質)中，其中反應器容器及收集容器以及相關聯之導管都保持在真空下。根據一些實施例，導管之底部與反應器容器中之熔融金屬接觸(例如，浸入其中)。例如，如圖3A中所展示的，收集容器116及相關聯之導管120可放置在反應器容器112中並浸入第二相108中，其中導管120之底部與熔融金屬114接觸(例如，浸入其中)。收集容器及/或導管可浸入第二相(例如，電解質)及/或熔融金屬中任意適當之時間段，以允許系統達到熱平衡，諸如至少2分鐘、至少5分鐘及/或高達8分鐘、高達10分鐘或更長。根據一些實施例，在達到熱平衡之後，可打開導管(例如，圖3A中所展示之導管120)之底部，且可自一負壓源(例如，圖3A中所展示之負壓源122)施加一負壓。在所施加之負壓下，熔融金屬可遷移至導管及收集容器中，如本文其他地方所描述的。一旦熔融金屬被收集，導管(例如，圖3A中所展示之導管120)之底部埠可被關閉，且導管可自系統移除。然後可密封反應器(例如，反應器102)，且可在反應器內實施額外之幾輪反應(例如，電解還原反應)。應注意，任何適當類型之金屬熱還原反應都可使用本文所描述之系統(例如，圖1A中所展示之系統100)進行，而不限於電解還原反應。

2022年4月25日申請之標題為「熔融金屬回收之系統及方法」之第63/334,371號美國臨時專利申請案之全部內容為了所有目的以引用的方式併入本文中。

以下實例意欲繪示本發明之某些實施例，然並不例示本發明之全部範疇。 實例 1

製備500 mL蒸餾水及氯化鈉之稠密飽和溶液。在混合和飽和之後，將由聚碳酸酯及HDPE製成之一虹吸管設備(具有12英吋之一長度之外管之0.75” ID，及具有8英吋之一長度之內管之0.25” OD)插入溶液中。虹吸管被連接至一真空，使用一針閥作為抽吸之一調節器。在虹吸管上抽大約4 psi之真空，且水溶液開始被吸入虹吸管。在收集大約30 mL之溶液之後，消除真空抽吸，並移除虹吸管。將虹吸管倒置，並將飽和溶液收集在一燒杯中。虹吸管中不存在飽和溶液。 實例 2

將鉍、銦、錫之液態共晶(Roto174F)熔融，並將100 mL之共晶澆鑄至一燒杯中。在一熱板上重新加熱燒杯之後，將由聚碳酸酯及HDPE製成之一虹吸管設備(具有12英吋之一長度之外管之0.75” ID，及具有8英吋之一長度之內管之0.25” OD)插入液態金屬中。虹吸管被連接至一真空，使用一針閥作為抽吸之一調節器。在虹吸管上抽大約7 psi之真空，且液態金屬開始被吸入虹吸管。在收集大約20 mL之液態金屬之後，消除真空抽吸，並移除虹吸管。

雖然本文已描述及繪示本發明之若干實施例，然一般技術者應容易想到用於執行本文所描述之功能及/或獲得結果及/或優點中之一或多者之各種其他手段及/或結構，且此等變化及/或修改之各者被認為在本發明之範疇內。更一般而言，熟習技術者應容易瞭解，本文所描述之所有參數、尺寸、材料及組態意欲為例示性的，且實際之參數、尺寸，材料及/或組態將取決於使用本發明之教示之特定應用。熟習技術者應認識到，或能夠使用不多於常規實驗來決定，與本文所描述之本發明之具體實施例之許多等效物。因此，應理解，前述實施例僅以實例之方式呈現，且在隨附發明申請專利範圍及其等價物之範疇內，本發明可以不同於具體描述及要求保護之方式來實踐。本發明係關於本文所描述之各個別之特徵、系統、物品、材料及/或方法。另外，若此等特徵、系統、物品、材料及/或方法不是相互矛盾的，則兩個或兩個以上此等特徵、系統、物品、材料及/或方法之任何組合都包含在本發明之範疇內。

說明書及發明申請專利範圍中使用之不定冠詞「一」應被理解為意謂「至少一個」，除非明確指示為相反。

說明書及發明申請專利範圍中使用之片語「及/或」應被理解為這樣結合之元素中之「任一或兩者」，即，在某些情況下結合存在而在其他情況下分離存在之元素。除了由「及/或」子句具體識別之元素之外，可視情況地存在其他元素，無論是與具體識別之那些元素相關還是無關，除非明確指示為相反。因此，作為一非限制性實例，在一項實施例中，當與諸如「包括」之開放式語言結合使用時，對「A及/或B」之一引用可指不具有B之A(視情況地包含除B以外之元素)；在另一實施例中，指不具有A之B(視情況地包含除A以外之元素)；在又一實施例中，指A及B兩者(視情況地包含其他元素)等。

如說明書及發明申請專利範圍中所使用的，「或」應被理解為具有與上文定義之「及/或」相同之含義。例如，當分離一列表中之項目時，「或」或「及/或」應被解釋為具有包含性，即，包含至少一個但亦包含多於一個之元素數量或清單，以及視情況之額外未列出之項目。只有明確指示相反之術語，諸如「僅一個」或「恰好一者」，或當在發明申請專利範圍中使用時，「由…組成」將指包含一個元素數或元素清單中之恰好一個元素。一般而言，本文所使用之術語「或」僅應被解釋為在前面加上排他性術語時表示排除性替代品(即，「一個或另一個，但非兩者」)，諸如「任一」、「一者」、「僅一者」或「恰好一者」。發明申請專利範圍中使用之「實質上由…組成」應具有專利法之領域中使用之其一般含義。

如本文在說明書及發明申請專利範圍中所使用的，參考一或多個元素之一清單，片語「至少一個」應被理解為意謂自元素清單中之任一或多個元素選擇之至少一個元素，但不一定包含在元素清單中具體列出之各及每個元素中之至少一者，且不排除元素清單中之元素之任何組合。該定義亦允許元素可視情況地存在，而不是片語「至少一個」所指之元素清單中具體識別之元素，無論是與具體識別之那些元素相關還是無關。因此，作為一非限制性實例，在一項實施例中，「A及B中之至少一者」(或等效地，「A或B中之至少一者」，或等效地「A及/或B中至少一者」)可指至少一個，視情況地包含多於一個之A，而不存在B(且視情況地包含除B以外之元素)；在另一實施例中，指至少一個，視情況地包含多於一個之B，而不存在A(且視情況地包含除A以外之元素)；在又一實施例中，指至少一個，視情況地包含多於一個之A，及至少一個，視情況地包含多於一個之B(且視情況地包含其他元素)等。

一些實施例可體現為一種方法，已描述該方法之各種實例。作為方法之部分執行之動作可以任何適合方式進行排序。因此，可構造實施例，其中以不同於所繪示之一循序執行動作，其可包含不同於所描述之動作(例如，更多或更少)之動作，及/或可涉及同時執行一些動作，即使在上文所具體描述之實施例中動作被展示為按循序執行。

在發明申請專利範圍中例如諸如「第一」、「第二」、「第三」等之序數詞來修改請求項元素，其本身並不意謂一個請求項元素相對於另一請求項元素之任何優先級、優先權或順序，亦不意謂其中執行方法之動作之時間順序，而是僅用作將具有特定名稱之一個請求項元素與具有相同名稱之另一元素區分開來之標籤(但用於使用序數項)以區分請求項元素。

在發明申請專利範圍以及上述說明書中，所有過渡片語，諸如「包括」、「包含」、「帶有」、「具有」、「含有」、「涉及」、「持有」等都應被理解為開放式的，即，意謂包含(但不限於)。如美國專利局專利審查程式手冊第2111.03節中所闡述，只有「由…組成」及「基本上由…組成」之過渡片語才分別是封閉或半封閉之過渡片語。

100:系統 102:反應器 104:陽極 106:陰極 108:液相 110:源 112:容器 114:熔融金屬 116:收集容器 118:開口 120:導管 121:開口 122:負壓源 124:導管 126:導管 128:位置 130:氣體源 132:導管 134:位置 136:閥 138:箭頭 140:箭頭 160:尺寸 162:開口 164:尺寸 200:內部 202:外部邊界 204:位置 206:位置 208:幾何中心 210:位置 212:位置 401:板 402:板

將參考附圖以實例之方式描述本揭示之非限制性實施例，附圖係示意性的，且不意欲按比例繪製，除非另有指示。在圖式中，所繪示之各相同或幾乎相同之元件通常由一單一數位表示。為了清楚起見，並不是每個元件都在每個圖中標記，在不需要繪示之處亦沒有展示本揭示之各實施例之每個元件，以允許一般技術者理解本揭示。在圖式中：

圖1A至圖1C係根據某些實施例之用於生產及提取熔融金屬之系統之截面示意性繪示；

圖2係根據一些實施例之一反應器之一容器；

圖3A至圖3C係根據某些實施例之用於生產及提取熔融金屬之一系統之截面示意性繪示；及

圖4A至圖4B係展示根據一些實施例之一收集容器及導管之組合件之截面示意性繪示。

100:系統

102:反應器

108:液相

112:容器

114:熔融金屬

116:收集容器

118:開口

120:導管

121:開口

122:負壓源

124:導管

126:導管

128:位置

130:氣體源

132:導管

134:位置

136:閥

160:尺寸

164:尺寸

Claims (30)

1. 一種系統，其包括： 一反應器，其包括一容器內之熔融金屬；及 一收集容器，其至少部分地容納在該反應器之該容器內，該收集容器包括流體連接至該反應器之該容器之一開口。
2. 如請求項1之系統，其中該熔融金屬包括一熔融稀土金屬。
3. 如請求項1至2中任一項之系統，其中該反應器係一還原池。
4. 如請求項3之系統，其中該還原池係包括一陽極、一陰極及一電解質之一電解池。
5. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該容器係隔熱的。
6. 如請求項1至5中任一項之系統，其中該收集容器具有至少180 cm ³之一體積。
7. 如請求項1至6中任一項之系統，其中該收集容器之壁包括一耐火金屬及/或一陶瓷。
8. 如請求項1至7中任一項之系統，其中該反應器之該容器內之一空間平均溫度係至少675 ℃。
9. 如請求項1至8中任一項之系統，其中該熔融金屬形成一第一相，該容器包括一第二相，且該收集容器與該第二相接觸。
10. 如請求項9之系統，其中該第二相包括一電解質。
11. 如請求項1至10中任一項之系統，其中該收集容器進一步包括流體連接至一負壓源之一開口。
12. 如請求項1至11中任一項之系統，其中該收集容器進一步包括流體連接至一氣體源之一開口。
13. 如請求項12之系統，其中該氣體源係一惰性氣體源。
14. 一種操作如請求項1至13中任一項之系統之方法，其包括向該收集容器施加負壓，使得該反應器之該容器內之該熔融金屬之至少一部分進入該收集容器。
15. 如請求項14之方法，其進一步包括，在施加該負壓之前，將氣體輸送至該收集容器中。
16. 如請求項14至15中任一項之方法，其進一步包括，在熔融金屬之至少該部分進入該收集容器之後，自該反應器移除該收集容器。
17. 一種系統，其包括： 一反應器；及 一收集容器，其包括： 一第一開口，其流體連接至該反應器，及 一第二開口，其流體連接至一氣體源及一負壓源。
18. 一種系統，其包括： 一反應器；及 一收集容器； 其中該收集容器流體連接至該反應器、一氣體源及一負壓源。
19. 如請求項17至18中任一項之系統，其中該負壓源係一真空泵。
20. 如請求項17至19中任一項之系統，其中該氣體源係一惰性氣體源。
21. 如請求項20之系統，其中該惰性氣體包括一稀有氣體。
22. 如請求項17至21中任一項之系統，其進一步包括閥，其經組態以：採取一第一位置，其中該第二開口與該氣體源流體連通；及採取一第二位置，其中該第二開口與該負壓源流體連通。
23. 如請求項17至22中任一項之系統，其中該反應器係一還原池。
24. 如請求項23之系統，其中該還原池係一電解池。
25. 一種操作如請求項17至24中任一項之系統之方法，其包括使用該負壓源向該收集容器施加負壓，使得該反應器內之熔融金屬進入該收集容器。
26. 如請求項25之方法，其中該熔融金屬包括熔融稀土金屬。
27. 如請求項24至26中任一項之方法，其進一步包括，在施加該負壓之前，經由該第二開口將氣體自該氣體源輸送至該收集容器中。
28. 如請求項27之方法，其中該氣體係一惰性氣體。
29. 如請求項24至28中任一項之方法，其進一步包括，在熔融金屬之至少該部分進入該收集容器之後，自該反應器之一容器移除該收集容器。
30. 如請求項29之方法，其中該容器係隔熱的。