WO2007034605A1

WO2007034605A1 - 還元性金属の溶融塩電解装置およびその電解方法並びに還元性金属を用いた高融点金属の製造方法

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Publication number: WO2007034605A1
Application number: PCT/JP2006/312436
Authority: WO
Inventors: Yuichi Ono; Masanori Yamaguchi
Original assignee: Toho Titanium Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JPWO2007034605A1; AU2006293385A1; EP1944392A4; US20090152104A1; EP1944392A1

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。　

Description

明細書

還元性金属の溶融塩電解装置およびその電解方法並びに還元性金属を用レ、た高融点金属の製造方法

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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、四塩ィ匕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。し力しながら、クロール法は、一連の操作を非連続的に繰り返すノツチプロセスであるため、効率ィ匕にも限界があった。

[0003] 上記のような状況に対し、溶融塩中にて酸ィ匕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ィ匕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。

[0004] 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ィ匕カルシウムを塩ィ匕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、る。

[0005] 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。しカゝしながら、溶融カルシウムは、塩ィ匕カルシウムに対する溶解度が高、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、う問題を有して、た。

[0006] これに対し、金属カルシウムよりも低、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 )。し力しながら、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、う問題は解決されて、な、。

[0007] 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ィ匕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。

[0008] 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、と、う問題を有してヽた。

[0009] 特許文献 l :WO99Z064638号

特許文献 2 :特開 2003— 129268号公報

特許文献 3：特開 2003 - 306725号公報

特許文献 4： US3226311号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 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ィ匕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!/ヽる。

課題を解決するための手段

[0011] 力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。

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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力ゝら、溶融塩電解反応の効率低下を抑制することができる。

[0015] 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ィ匕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。

[0016] 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、ることを好ま U、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さる。

[0017] 力！]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、還元性金属を効率よく製造することができる。

[0018] 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力選ばれる高融点金属の塩ィ匕物を還元することを特徴とするものである。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]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

[図 2]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 [図 3]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。

[図 4]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。

符号の説明

[0020] 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 メタノレ層

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

発明を実施するための最良の形態

[0021] 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、る。本実施態様にお Vヽ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。

[0022] 図 1において溶融塩電解装置 laは、電解槽 11中に溶融塩ィ匕カルシウム力なる電解浴 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。

[0023] 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を塩ィ匕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に含まれる塩ィ匕物イオンは、陽極側隔壁 31を通過して陽極 2 1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 4 1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。

[0024] 上記構成の溶融塩電解装置 la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ゥムは、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。 [0025] 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、塩ィ匕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。

[0026] 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、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。

[0027] 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。

雷謹

電解槽 11は、操業時の高温に耐えることができ、かつ溶融塩ィ匕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ぐ具体的には、金属チタンやタンタルある、はニオブで構成することが好まし、。

[0028] 雷解浴

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、金属カルシゥ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ぐ具体的には、金属力ルシゥムの融点よりも 5°C〜50°C高、温度域を選択することが好まし、。金属カルシゥムの融点は 845°Cであるので、電解浴の温度は、 850°C〜895°Cである。また、加熱に要するコストや塩ィ匕カルシウムの蒸発を考慮して、 5°C〜20°Cの範囲がより好ましいとされる。塩ィ匕カルシウムの融点は 780°C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、塩ィ匕カルシウムも溶融状態に保持される。

[0029] 一方、金属カルシウムを固体で回収する場合には、電解浴の温度を塩ィ匕カルシゥ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ぐ具体的には、金属カルシウムの融点である 845°C以下であり、塩ィ匕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ィ匕カルシゥムに溶解し、拡散しやすいため、できれば、塩ィ匕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°C〜800°Cで電解することが好ましい。

[0030] 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、塩ィ匕カルシウムに対する塩ィ匕カリウムゃ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。

[0031] 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ィ匕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°C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ぐ工業的にはグラフアイトが好ましい。グラフアイトは比較的安価で加工が容易であり、し力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。

[0032] 陰極

陰極は電解浴に浸漬配置されており、塩ィ匕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ぐ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。

[0033] 陽極側隔齄陽極側隔壁は、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ィ匕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。

[0034] 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。金属酸ィ匕物としては、アルミナ、シリカ、ジルコユア、マグネシア、あるいはこれらのセラミクス力もなる複合体で、また金属窒化物としては窒化ケィ素、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力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、炭化ケィ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタル力も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。

[0035] 纏賺

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ぐ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、浸透して陽極に向力つ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タ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、はタンタルでまた金属窒化物としては窒化ケィ素、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力も選択することが好ましい。更に、金属炭化物としては、炭化ケィ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタル力も構成することが好ましい。

[0036] 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。し力しながら、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、浴面力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、。

[0037] 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ィ匕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。前記金属力ルシゥム濃化層は、速やかに電解槽力も別の容器に抜き出すことにより、例えば、チタン酸ィ匕物やチタン塩ィ匕物の直接還元剤として用いることができる。

[0038] 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 lb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 3 4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力つて拡散する現象も、より効果的に抑制することができる。

[0039] 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。

[0040] 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 lc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。

[0041] 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を緻密な金属酸ィ匕物、金属窒化物または金属炭化物で構成することが好ましぐ中でも、金属窒化物で構成することがより好ましいとされる。

[0042] 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、同一ではなぐ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。

[0043] 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 Id 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 1 2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。

[0044] 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ヽ。更に、前記セラミクス層 37aは、金属酸ィ匕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。

[0045] 本実施態様では、電解浴中に浸漬されてヽる隔壁 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ヽぅ効果を奏する。

[0046] 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ィ匕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。

[0047] また、前記の方法で製造された金属カルシウムを四塩ィ匕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、ジルコユウムゃ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、金属ジルコユウムゃ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。

実施例

[0048] 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ヽ、電解浴として塩化カルシゥム（100%)を投入し、電解浴の温度を 880°Cに保持した。電解槽:チタン製ルツボ

陽極:グラフアイト

陰極:炭素鋼

陽極側隔壁:窒化ケィ素管

陰極側隔壁:金属チタン管

腿

上記条件で塩ィ匕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力ルシゥムと通電量力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。

[0049] [実施例 2]

電解浴の温度を 800°Cとした以外は実施例 1と同一条件で、陰極に固体の金属力ルシゥ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。

[0050] [実施例 3]

図 3に示す装置を用、て電解浴の温度を 800°Cとしてその他の条件は実施例 1と同一条件で、塩ィ匕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力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。

[0051] [比較例 1]

実施例 1におヽて、陰極側隔壁 32のみを用いなヽ以外はすべて同じ条件で塩ィ匕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ゥムと通電量カも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%でめつに。

[0052] [比較例 2]

実施例 1におヽて、陽極側隔壁 31のみを用いなヽ以外はすべて同じ条件で塩ィ匕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ゥムと通電量カも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%でめつに。

産業上の利用可能性

[0053] 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ィ匕物、とりわけ塩ィ匕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ィ匕物の還元を行うことができる。

Claims

請求の範囲

[1] 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。

[2] 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。

[3] 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ヽ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。

[4] 前記陽極は、グラフア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。

[5] 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のヽずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。

[6] 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！、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

[7] 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、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。

[8] 前記金属酸化物は、アルミナ、シリカ、ジルコユア、またはマグネシアから選択された少なくとも 1種類以上力構成されて、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。

[9] 前記金属窒化物は、窒化ケィ素、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。

[10] 前記金属炭化物は、炭化ケィ素、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。

[11] 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。

[12] 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。

[13] 前記溶融塩は、塩ィ匕カルシウム、塩ィ匕ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシゥ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〜： L1のいずれかに記載の還元性金属の溶融塩電解装置。

[14] 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。

[15] 前記溶融塩の温度を該溶融塩の融点よりも 5〜50°C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。

[16] 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。

[17] 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力選ばれる高融点金属の塩ィ匕物を還元することを特徴とする高融点金属の製造方法。