Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6945398B2 - Molten salt electrolytic cell - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6945398B2 - Molten salt electrolytic cell - Google Patents

Molten salt electrolytic cell Download PDF

Info

Publication number
JP6945398B2
JP6945398B2 JP2017175691A JP2017175691A JP6945398B2 JP 6945398 B2 JP6945398 B2 JP 6945398B2 JP 2017175691 A JP2017175691 A JP 2017175691A JP 2017175691 A JP2017175691 A JP 2017175691A JP 6945398 B2 JP6945398 B2 JP 6945398B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten salt
magnesium
electrolytic cell
electrolysis
shielding member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017175691A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019052334A (en
Inventor
鈴木 大輔
大輔 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toho Titanium Co Ltd
Original Assignee
Toho Titanium Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toho Titanium Co Ltd filed Critical Toho Titanium Co Ltd
Priority to JP2017175691A priority Critical patent/JP6945398B2/en
Publication of JP2019052334A publication Critical patent/JP2019052334A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6945398B2 publication Critical patent/JP6945398B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

本発明は、塩化マグネシウムを含有する溶融塩を電気分解して、金属マグネシウムを得る溶融塩電解法に用いられる溶融塩電解槽に関する。 The present invention relates to a molten salt electrolytic cell used in a molten salt electrolysis method for obtaining metallic magnesium by electrolyzing a molten salt containing magnesium chloride.

金属チタンは、工業的にはクロール法によって製造されたスポンジチタンをもとに製造されている。そして、このクロール法によるスポンジチタン製造工程は、塩化蒸留工程、還元分離工程、破砕工程及び電解工程の四工程に大別される。 Titanium metal is industrially produced based on titanium sponge produced by the Kroll process. The titanium sponge titanium manufacturing process by this Kroll process is roughly divided into four steps: a chloride distillation step, a reduction separation step, a crushing step, and an electrolysis step.

これらの工程の一つである電解工程は、四塩化チタンを金属マグネシウムで還元してスポンジチタンを製造する還元工程の副生成物である塩化マグネシウムを、溶融塩電気分解して、金属マグネシウムを再生する工程である。 In the electrolysis step, which is one of these steps, magnesium chloride, which is a by-product of the reduction step of reducing titanium tetrachloride with metallic magnesium to produce sponge titanium, is electrolyzed by molten salt to regenerate metallic magnesium. It is a process to do.

電解工程において用いられる溶融塩電解槽としては、例えば、特許文献1には、内側に角柱状の空間を有する陰極と、該陰極の内側に配置される角柱状の陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽が開示されている。 Examples of the molten salt electrolytic cell used in the electrolysis step include, in Patent Document 1, a cathode having a prismatic space inside, a prismatic anode arranged inside the cathode, and the cathode and the anode. An electrolytic cell in which one or more bipolar poles arranged between the two poles are installed and the molten salt is electrolyzed, and a magnesium holding portion in which metallic magnesium generated by the electrolysis of the molten salt is held in the upper part. A molten salt electrolytic cell including a metal recovery chamber having a metal recovery chamber is disclosed.

また、特許文献2には、内側に円柱状の空間を有する陰極と、該陰極の内側に配置される円柱状の陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽が開示されている。 Further, Patent Document 2 describes a cathode having a columnar space inside, a columnar anode arranged inside the cathode, and one or more duplexes arranged between the cathode and the anode. A molten salt electrolytic cell comprising an electrolysis chamber in which a Is disclosed.

特許文献3には、平板状陰極と、該陰極と並行に設置された平板状陽極と、該陰極と該陽極の間に配置される1以上の複極と、が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽が開示されている。 In Patent Document 3, a flat cathode, a flat anode installed in parallel with the cathode, and one or more multiple poles arranged between the cathode and the anode are installed, and the molten salt is electrolyzed. A molten salt electrolytic cell comprising an electrolysis chamber to be decomposed and a metal recovery chamber having a magnesium holding portion for holding metallic magnesium generated by electrolysis of the molten salt is disclosed.

WO2017018441WO2017018441 WO1996/033297WO 1996/033297 特開2001−355089JP 2001-35589

しかしながら、スポンジチタンの製造においては、金属マグネシウム中の不純物は、四塩化チタンの還元時にスポンジチタン中にトラップされてしまうことがあるため、電解工程には、ただ単に金属マグネシウムを再利用することでだけでなく、高純度の金属マグネシウムを製造することが要求される。 However, in the production of titanium sponge, impurities in the metallic magnesium may be trapped in the titanium sponge during the reduction of titanium tetrachloride, so in the electrolysis process, simply reusing the metallic magnesium is possible. Not only is it required to produce high-purity metallic magnesium.

ところが、特許文献1〜3に開示されている溶融塩電解槽では、電解槽を構成しているレンガに由来する不純物が、生成する金属マグネシウムに混入してしまうという問題があった。 However, in the molten salt electrolytic cell disclosed in Patent Documents 1 to 3, there is a problem that impurities derived from the bricks constituting the electrolytic cell are mixed in the generated metallic magnesium.

従って、本発明の目的は、高純度の金属マグネシウムを製造することができる溶融塩電解槽を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a molten salt electrolytic cell capable of producing high-purity metallic magnesium.

上記課題は、以下に示す本発明により解決される。
すなわち、本発明(1)は、耐火レンガで構築されており、1対以上の電極が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部又は全部に、カーボン、窒化ケイ素又は炭化ケイ素からなる遮蔽部材が設置されていること、
を特徴とする溶融塩電解槽を提供するものである。
The above problem is solved by the present invention shown below.
That is, the present invention (1) is constructed of refractory bricks, has one or more pairs of electrodes installed, an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed, and a metal generated by electrolysis of the molten salt in the upper part. A molten salt electrolyzer consisting of a metal recovery chamber having a magnesium holding portion for holding magnesium and a molten salt electrolyzer.
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, a metal magnesium inflow path through which the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber flow into the metal recovery chamber is formed.
A shielding member made of carbon, silicon nitride, or silicon carbide is installed on a part or all of the wall surface of the magnesium holding portion that comes into contact with metallic magnesium.
The present invention provides a molten salt electrolytic cell characterized by the above.

また、本発明(2)は、前記マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の全部に、前記遮蔽部材が設置されていることを特徴とする(1)の溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, the present invention (2) comprises the molten salt electrolytic cell of (1), wherein the shielding member is installed on all the wall surfaces of the magnesium holding portion that come into contact with metallic magnesium. It is to provide.

また、本発明(3)は、前記金属マグネシウム流入経路を形成する壁面の一部又は全部に、カーボン、窒化ケイ素又は炭化ケイ素からなる遮蔽部材が設置されていることを特徴とする(1)又は(2)の溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, the present invention (3) is characterized in that a shielding member made of carbon, silicon nitride or silicon carbide is installed on a part or all of the wall surface forming the metallic magnesium inflow path (1) or. It provides the molten salt electrolytic cell of (2).

また、本発明(4)は、前記耐火レンガの材質が、Al、SiO、及びMgOのうちのいずれか1種又は2種以上であることを特徴とする(1)〜(3)いずれかの溶融塩電解槽を提供するものである。 Further, the present invention (4) is characterized in that the material of the refractory brick is any one or more of Al 2 O 3 , SiO 2 , and Mg O (1) to (3). ) One of the molten salt electrolytic cells is provided.

本発明によれば、高純度の金属マグネシウムを製造することができる溶融塩電解槽を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a molten salt electrolytic cell capable of producing high-purity metallic magnesium.

本発明の溶融塩電解槽の形態例を示す模式的な斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the morphological example of the molten salt electrolytic cell of this invention. 図1中溶融塩電解槽の溶融塩流入経路及び金属マグネシウム流入経路を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a molten salt inflow path and a metallic magnesium inflow path of a molten salt electrolytic cell. 図1中の溶融塩電解槽を垂直な面で切った端面図である。It is an end view which cut the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 by a vertical plane. 図1中の溶融塩電解槽を図2とは別の垂直な面で切った端面図である。It is an end view which cut the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 by the vertical plane different from FIG. 遮蔽部材の設置方法の形態例を示す端面図である。It is an end view which shows the form example of the installation method of a shielding member. 本発明の溶融塩電解槽の形態例の模式的な端面図である。It is a schematic end view of the form example of the molten salt electrolytic cell of this invention.

本発明の溶融塩電解槽は、耐火レンガで構築されており、1対以上の電極が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部又は全部に、カーボン、窒化ケイ素又は炭化ケイ素からなる遮蔽部材が設置されていること、
を特徴とする溶融塩電解槽である。
The molten salt electrolytic cell of the present invention is constructed of refractory bricks, has one or more pairs of electrodes installed, an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed, and a metal generated by electrolysis of the molten salt in the upper part. A molten salt electrolyzer consisting of a metal recovery chamber having a magnesium holding portion for holding magnesium and a molten salt electrolytic cell.
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, a metal magnesium inflow path through which the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber flow into the metal recovery chamber is formed.
A shielding member made of carbon, silicon nitride, or silicon carbide is installed on a part or all of the wall surface of the magnesium holding portion that comes into contact with metallic magnesium.
It is a molten salt electrolytic cell characterized by.

本発明の溶融塩電解槽について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、本発明の溶融塩電解槽の形態例を示す模式的な斜視図であり、金属マグネシウムを製造するための溶融塩電解槽である。図2は、図1中溶融塩電解槽の溶融塩流入経路及びマグネシウム流入経路を示す図である。図3は、図1中の溶融塩電解槽を垂直な面で切った端面図であり、溶融塩電解槽で溶融塩の電気分解を行っている様子を示す図である。図4は、図1中の溶融塩電解槽を、図2とは別の垂直な面で切った端面図である。なお、図1では、説明の都合上、側壁2及び蓋4については、輪郭のみを点線で記載する。また、図2では、説明の都合上、陰極については、マグネシウム流入経路側の陰極を記載した。 The molten salt electrolytic cell of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a morphological example of the molten salt electrolytic cell of the present invention, and is a molten salt electrolytic cell for producing metallic magnesium. FIG. 2 is a diagram showing a molten salt inflow path and a magnesium inflow path of the molten salt electrolytic cell in FIG. FIG. 3 is an end view of the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 cut along a vertical plane, and is a diagram showing a state in which the molten salt electrolysis is performed in the molten salt electrolytic cell. FIG. 4 is an end view of the molten salt electrolytic cell in FIG. 1 cut by a vertical plane different from that in FIG. In FIG. 1, for convenience of explanation, only the outlines of the side wall 2 and the lid 4 are shown by dotted lines. Further, in FIG. 2, for convenience of explanation, the cathode on the magnesium inflow path side is described as the cathode.

図1〜図3に示すように、溶融塩電解槽1の外側は、側壁2、炉床3及び蓋4で構成されている。側壁2及び炉床3は、耐火レンガで構築されており、また、蓋4は、キャスタブル耐火物で構築されている。また、図示しないが、メタル回収室22の上側部分の蓋4には、マグネシウム保持部14に貯まった金属マグネシウムを、連続的又は一定間隔毎若しくは不定期に、回収するためのマグネシウム回収口及び溶融塩が電気分解により消費されて少なくなったときに、溶融塩電解槽1内に溶融塩を補給するための溶融塩補給口が形成され、電気分解室21の上側部分の蓋4には、塩素ガスの回収口が形成されており、塩素ガスを外に排出するための塩素ガス排出管が付設されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the outside of the molten salt electrolytic cell 1 is composed of a side wall 2, a hearth 3, and a lid 4. The side wall 2 and the hearth 3 are constructed of refractory bricks, and the lid 4 is constructed of castable refractory. Further, although not shown, the lid 4 on the upper portion of the metal recovery chamber 22 has a magnesium recovery port and a molten metal for recovering the metallic magnesium stored in the magnesium holding portion 14 continuously, at regular intervals, or irregularly. When the amount of salt consumed by electrolysis is reduced, a molten salt replenishment port for replenishing the molten salt is formed in the molten salt electrolytic cell 1, and chlorine is formed on the lid 4 of the upper portion of the electrolysis chamber 21. A gas recovery port is formed, and a chlorine gas discharge pipe for discharging chlorine gas to the outside is attached.

溶融塩電解槽1の内側の上部は、隔壁5により、電気分解室21とメタル回収室22に分離されている。電気分解室21とメタル回収室22の境界部の下部には、メタル回収室22から電気分解室21に溶融塩が流入するための流入経路である溶融塩流入経路8が形成されている。電気分解室21とメタル回収室22の境界部の、溶融塩流入経路8より上の部分には、電気分解室21で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩がメタル回収室に流入するための経路である金属マグネシウム流入経路7が形成されている。なお、電気分解室21とメタル回収室22の下部とは、それぞれの隔壁5より下側部分を指す。また、電気分解室21とメタル回収室22の境界部とは、横方向に見たときに、隔壁5が設置されている位置近傍から、メタル回収室22側の陰極25が設置されている位置近傍までの範囲を指す。 The upper part inside the molten salt electrolytic cell 1 is separated into an electrolysis chamber 21 and a metal recovery chamber 22 by a partition wall 5. At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22, a molten salt inflow route 8 which is an inflow route for the molten salt to flow from the metal recovery chamber 22 into the electrolysis chamber 21 is formed. The portion above the molten salt inflow path 8 at the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22 is a path for the metallic magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber 21 to flow into the metal recovery chamber. A metallic magnesium inflow path 7 is formed. The lower part of the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22 refers to a portion below each partition wall 5. Further, the boundary between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22 is a position where the cathode 25 on the metal recovery chamber 22 side is installed from the vicinity of the position where the partition wall 5 is installed when viewed in the lateral direction. Refers to the range up to the vicinity.

電気分解室21の上側には、1対以上の陰極25及び陽極23と、陰極25と陽極23の間に装入される1以上の複極24と、が設置されている。陰極25、陽極23及び複極24は、電気分解室21の側壁2側の下部に設けられている電極支持部151と、電気分解室21とメタル回収室22の境界部の下部に設けられている電極支持部152の上に設置されることにより、電気分解室21の上側に設置されている。そのため、電気分解室21は、下側に、溶融塩保持部26を有する。 On the upper side of the electrolysis chamber 21, one or more pairs of cathode 25 and anode 23, and one or more double poles 24 charged between the cathode 25 and the anode 23 are installed. The cathode 25, the anode 23, and the double electrode 24 are provided at the lower part of the electrode support portion 151 provided on the lower side of the side wall 2 side of the electrolysis chamber 21, and the lower part of the boundary portion between the electrolysis chamber 21 and the metal recovery chamber 22. By being installed on the electrode support portion 152, it is installed on the upper side of the electrolysis chamber 21. Therefore, the electrolysis chamber 21 has a molten salt holding portion 26 on the lower side.

メタル回収室22の上側には、金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部14を有する。また、メタル回収室22の下側には、溶融塩保持部27を有する。そして、マグネシウム保持部14では、電気分解室21から流入してくる金属マグネシウムが、メタル回収室22の溶融塩保持部27の塩化マグネシウムの上に浮かんだ状態で、保持されるので、側壁2のうちのマグネシウム保持部14を囲む部分、及び隔壁5は、金属マグネシウムが接触する。そこで、側壁2の、マグネシウム保持部14を囲む部分の壁面に、カーボン製の遮蔽部材6a、6c、6dが設置されており、隔壁5の、マグネシウム保持部14を囲む部分の壁面に、カーボン製の遮蔽部材6bが設置されている。 On the upper side of the metal recovery chamber 22, a magnesium holding portion 14 for holding metallic magnesium is provided. Further, a molten salt holding portion 27 is provided below the metal recovery chamber 22. Then, in the magnesium holding portion 14, the metallic magnesium flowing in from the electrolysis chamber 21 is held in a state of floating on the magnesium chloride of the molten salt holding portion 27 of the metal recovery chamber 22, so that the side wall 2 is held. Metallic magnesium comes into contact with the portion surrounding the magnesium holding portion 14 and the partition wall 5. Therefore, carbon shielding members 6a, 6c, and 6d are installed on the wall surface of the side wall 2 surrounding the magnesium holding portion 14, and the wall surface of the partition wall 5 surrounding the magnesium holding portion 14 is made of carbon. Shielding member 6b is installed.

図4に示すように、溶融塩電解を行っているときは、溶融塩電解槽1の電気分解室21の上側にある陰極25、陽極23及び複極24で、塩化マグネシウムを含有する溶融塩11が電気分解される。そのため、溶融塩電解槽1では、電気分解室21の上側にある陰極25、陽極23及び複極24の近傍で溶融塩11が電気分解されて溶融マグネシウムと塩素ガスが生成し、どちらも溶融塩より比重が小さいため、上側に移動する溶融塩の流れが発生し、電気分解室21の下側の溶融塩11が上側に移動し、その溶融塩の移動により、メタル回収室22の下側にある溶融塩11が、溶融塩流入経路8を通って、電気分解室21の下側に移動する溶融塩の流れ111が生じている。そして、電気分解室21の上側で電気分解により生成した金属マグネシウム10および溶融塩が、金属マグネシウム流入経路7を通って、メタル回収室22の上側に移動する金属マグネシウムの流れ101が生じている。メタル回収室22の上側に移動した金属マグネシウム10は、メタル回収室22の上部のマグネシウム保持部14に保持される。また、溶融塩11の電気分解により金属マグネシウム10と共に塩素ガス12も発生するので、発生した塩素ガス12は、図示しない蓋4に形成されている塩素ガス回収口及び塩素ガス排出管により、外に排出される。 As shown in FIG. 4, when molten salt electrolysis is being performed, the molten salt 11 containing magnesium chloride is used in the cathode 25, the anode 23, and the multi-pole 24 on the upper side of the electrolysis chamber 21 of the molten salt electrolytic cell 1. Is electrolyzed. Therefore, in the molten salt electrolytic tank 1, the molten salt 11 is electrolyzed in the vicinity of the cathode 25, the anode 23, and the compound pole 24 on the upper side of the electrolysis chamber 21 to generate molten magnesium and chlorine gas, both of which are molten salts. Since the specific gravity is smaller, a flow of molten salt that moves upward is generated, the molten salt 11 on the lower side of the electrolysis chamber 21 moves upward, and the movement of the molten salt causes the molten salt to move to the lower side of the metal recovery chamber 22. A flow 111 of molten salt is generated in which a certain molten salt 11 moves to the lower side of the electrolysis chamber 21 through the molten salt inflow path 8. Then, a flow 101 of metallic magnesium in which the metallic magnesium 10 and the molten salt generated by electrolysis on the upper side of the electrolysis chamber 21 move to the upper side of the metal recovery chamber 22 through the metallic magnesium inflow path 7 is generated. The metallic magnesium 10 that has moved to the upper side of the metal recovery chamber 22 is held by the magnesium holding portion 14 at the upper part of the metal recovery chamber 22. Further, since the chlorine gas 12 is also generated together with the metallic magnesium 10 by the electrolysis of the molten salt 11, the generated chlorine gas 12 is discharged to the outside by the chlorine gas recovery port and the chlorine gas discharge pipe formed on the lid 4 (not shown). It is discharged.

このとき、マグネシウム保持部14に保持されている金属マグネシウム10は、側壁2のマグネシウム保持部14を囲む部分の壁面に設置されている遮蔽部材6a、6c、6d及び隔壁5のマグネシウム保持部14を囲む部分の壁面に設置されている遮蔽部材6bに接触している。そして、遮蔽部材6a、6b、6c、6dは、側壁2及び隔壁5を構築する耐火レンガに比べ、金属マグネシウムとの反応性が低いので、溶融塩電解槽1では、側壁や隔壁を構築する耐火レンガが、金属マグネシウムと反応することにより、金属マグネシウム中に、耐火レンガに由来する不純物が溶出するという問題を防ぐことができる。 At this time, the metallic magnesium 10 held by the magnesium holding portion 14 holds the shielding members 6a, 6c, 6d and the magnesium holding portion 14 of the partition wall 5 installed on the wall surface of the portion surrounding the magnesium holding portion 14 of the side wall 2. It is in contact with the shielding member 6b installed on the wall surface of the surrounding portion. Since the shielding members 6a, 6b, 6c, and 6d have lower reactivity with metallic magnesium than the fire-resistant bricks for which the side wall 2 and the partition wall 5 are constructed, the molten salt electrolytic tank 1 is fire-resistant for constructing the side wall and the partition wall. When the brick reacts with the metallic magnesium, it is possible to prevent the problem that impurities derived from the refractory brick are eluted in the metallic magnesium.

本発明の溶融塩電解槽は、耐火レンガで構築されており、1対以上の電極が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部又は全部に、カーボン、窒化ケイ素又は炭化ケイ素からなる遮蔽部材が設置されていること、
を特徴とする溶融塩電解槽である。
The molten salt electrolytic cell of the present invention is constructed of refractory bricks, has one or more pairs of electrodes installed, an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed, and a metal generated by electrolysis of the molten salt in the upper part. A molten salt electrolyzer consisting of a metal recovery chamber having a magnesium holding portion for holding magnesium and a molten salt electrolytic cell.
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, a metal magnesium inflow path through which the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber flow into the metal recovery chamber is formed.
A shielding member made of carbon, silicon nitride, or silicon carbide is installed on a part or all of the wall surface of the magnesium holding portion that comes into contact with metallic magnesium.
It is a molten salt electrolytic cell characterized by.

本発明の溶融塩電解槽は、耐火レンガで構築されている。例えば、本発明の溶融塩電解槽の側壁、炉床、電気分解室とメタル回収室の隔壁、電極の支持部材等は、耐火レンガで形成されている。耐火レンガは、650〜800℃の温度に対して耐熱性を有し、溶融塩及び生成金属マグネシウムに対して耐食性を有するものであればよく、耐火レンガの材質としては、通常、溶融塩電解槽の構築材料として用いられているものであれば、特に制限されない、耐火レンガの材質としては、例えば、Alレンガ、SiOレンガ、MgOレンガ、及びこれらの2種以上の組み合わせ等が挙げられる。 The molten salt electrolytic cell of the present invention is constructed of refractory bricks. For example, the side wall of the molten salt electrolytic cell of the present invention, the hearth, the partition wall between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, the support member for the electrode, and the like are made of refractory brick. The refractory brick may be any one having heat resistance to a temperature of 650 to 800 ° C. and corrosion resistance to molten salt and magnesium produced metal, and the material of the refractory brick is usually a molten salt electrolytic tank. The material of the refractory brick is not particularly limited as long as it is used as the construction material of the above, and examples thereof include Al 2 O 3 brick, SiO 2 brick, Mg O brick, and a combination of two or more of these. Be done.

本発明の溶融塩電解槽の側壁及び炉床は、内側を耐火レンガで構築し、外側を断熱レンガで構築する二重構造であってもよい。断熱レンガの材質としては、通常、溶融塩電解槽の構築材料として用いられているものであれば、特に制限されず、例えば、Alレンガ、SiOレンガ、MgOレンガ、及びこれらの2種以上の組み合わせ等が挙げられる。 The side wall and hearth of the molten salt electrolytic cell of the present invention may have a double structure in which the inside is constructed of refractory bricks and the outside is constructed of heat insulating bricks. The material of the heat insulating brick is not particularly limited as long as it is usually used as a material for constructing a molten salt electrolytic cell, for example, Al 2 O 3 brick, SiO 2 brick, Mg O brick, and 2 of these. Combinations of more than seeds can be mentioned.

蓋は、キャスタブル耐火物で構築されている。蓋のうち、電気分解室の上を塞ぐ部分には、塩素ガスの回収口が形成されており、塩素ガスの回収管が付設されている。また、蓋のうち、メタル回収室の上を塞ぐ部分には、マグネシウム回収口及び溶融塩補給口が形成されている。 The lid is constructed of castable refractory. A chlorine gas recovery port is formed in the portion of the lid that closes the top of the electrolysis chamber, and a chlorine gas recovery pipe is attached. Further, a magnesium recovery port and a molten salt supply port are formed in a portion of the lid that closes the top of the metal recovery chamber.

本発明の溶融塩電解槽の内側は、隔壁により、電気分解室とメタル回収室に分離されている。 The inside of the molten salt electrolytic cell of the present invention is separated into an electrolysis chamber and a metal recovery chamber by a partition wall.

電気分解室の上側には、1対以上の陰極と陽極が設置されている。電極は、水平型、円柱型、四角柱型のいずれでもよい。電極の形状は、通電量を多くできる点で、溶融塩と接する面積が広い形状が、好ましい。また、陰極と陽極の間には、1以上の複極が装入されて設置されている。陰極の材質及び陽極の材質は、電気伝導性に優れ、塩素ガスや高温の溶融塩に対する化学的耐久性があれば、特に制限されず、また、陰極の材質と陽極の材質の組み合わせも、特に制限されない。陰極の材質としては、例えば、鉄、グラファイト等が挙げられる。また、陽極の材質としては、例えば、黒鉛等が挙げられる。複極の材質は、電気伝導性に優れ、塩素ガスや高温の溶融塩に対する化学的耐久性があれば、特に制限されず、例えば、黒鉛等が挙げられる。 A pair or more of cathodes and anodes are installed above the electrolysis chamber. The electrode may be a horizontal type, a cylindrical type, or a square pillar type. The shape of the electrode is preferably a shape having a large area in contact with the molten salt in that the amount of energization can be increased. Further, one or more double poles are charged and installed between the cathode and the anode. The material of the cathode and the material of the anode are not particularly limited as long as they have excellent electrical conductivity and chemical durability against chlorine gas and high-temperature molten salt, and the combination of the material of the cathode and the material of the anode is particularly limited. Not limited. Examples of the material of the cathode include iron, graphite and the like. Further, as the material of the anode, for example, graphite and the like can be mentioned. The material of the multi-pole is not particularly limited as long as it has excellent electrical conductivity and chemical durability against chlorine gas and high-temperature molten salt, and examples thereof include graphite.

陰極、陽極及び複極は、支持部材や側壁又は隔壁に形成される支持部等の適切な支持部で、電気分解室の上側に支持される。そのため、電気分解室は、下側に、溶融塩保持部を有する。 The cathode, anode and duplex are supported above the electrolysis chamber by suitable supports such as support members and supports formed on side walls or bulkheads. Therefore, the electrolysis chamber has a molten salt holding portion on the lower side.

メタル回収室は、上部に、溶融塩の電気分解により生成する金属が保持されるマグネシウム保持部を有する。マグネシウム保持部は、金属マグネシウム流入経路の出口の位置より上のメタル回収室に形成される。また、メタル回収室は、下側に、溶融塩保持部を有する。 The metal recovery chamber has a magnesium holding portion at the upper part, which holds a metal produced by electrolysis of the molten salt. The magnesium holding portion is formed in the metal recovery chamber above the position of the outlet of the metallic magnesium inflow path. Further, the metal recovery chamber has a molten salt holding portion on the lower side.

マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部又は全部に、遮蔽部材が設置されている。遮蔽部材が、マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部又は全部に設置されていることにより、溶融塩電解で生成する金属マグネシウム中の耐火レンガに由来する不純物の含有量を少なくすることができる。遮蔽部材が、マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部に設置されていれば、溶融塩電解で生成する金属マグネシウム中の耐火レンガに由来する不純物の含有量を少なくすることができるが、遮蔽部材が、マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部に設置されている場合、マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウム流入経路の出口が形成されている壁面に対向する側の壁面に、遮蔽部材が設置されていることが、好ましい。そして、遮蔽部材が、マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の全部に設置されていることが、溶融塩電解で生成する金属マグネシウム中の耐火レンガに由来する不純物の含有量を少なくすることができるという効果が高くなる点で、特に好ましい。 Of the wall surface of the magnesium holding portion, a shielding member is installed on a part or all of the wall surface that comes into contact with metallic magnesium. The content of impurities derived from refractory bricks in the metallic magnesium generated by molten salt electrolysis because the shielding member is installed on a part or all of the wall surface of the magnesium holding portion that comes into contact with the metallic magnesium. Can be reduced. If the shielding member is installed on a part of the wall surface of the magnesium holding portion that comes into contact with metallic magnesium, the content of impurities derived from the refractory brick in the metallic magnesium generated by molten salt electrolysis is reduced. However, when the shielding member is installed on a part of the wall surface of the magnesium holding portion that comes into contact with the metallic magnesium, the outlet of the metallic magnesium inflow path is formed in the wall surface of the magnesium holding portion. It is preferable that the shielding member is installed on the wall surface on the side facing the wall surface. Then, the fact that the shielding member is installed on all the wall surfaces of the magnesium holding portion in which the metallic magnesium comes into contact determines the content of impurities derived from the refractory brick in the metallic magnesium generated by the molten salt electrolysis. It is particularly preferable in that the effect of being able to reduce the amount is increased.

遮蔽部材は、生成金属マグネシウム及び溶融塩に対して耐性を有し、且つ、溶融塩電解時の溶融塩の温度に対して耐熱性を有している必要がある。遮蔽部材の材質は、カーボン、窒化ケイ素又は炭化ケイ素である。遮蔽部材の材質としては、大きな形状に成形し易い点で、カーボンが好ましい。遮蔽部材は、ポーラスな構造であってもよいが、生成金属マグネシウムが浸透しない程度の気孔の大きさ、気孔率であればよい。遮蔽部材の気孔率は、好ましくは40%以下である。また、遮蔽部材が、上記遮蔽部材の材質の粒子の焼結体である場合は、ポーラスな構造となり、その場合の遮蔽部材の気孔率は、好ましくは5〜40%、特に好ましくは5〜25%である。 The shielding member needs to have resistance to the generated metallic magnesium and the molten salt, and also have heat resistance to the temperature of the molten salt at the time of molten salt electrolysis. The material of the shielding member is carbon, silicon nitride or silicon carbide. As the material of the shielding member, carbon is preferable because it can be easily formed into a large shape. The shielding member may have a porous structure, but the pore size and porosity may be such that the produced metallic magnesium does not permeate. The porosity of the shielding member is preferably 40% or less. When the shielding member is a sintered body of particles made of the material of the shielding member, the structure is porous, and the porosity of the shielding member in that case is preferably 5 to 40%, particularly preferably 5 to 25. %.

遮蔽部材の形状及び厚みは、マグネシウム保持部の構造等により、適宜選択される。例えば、板状、円筒状、角筒状が挙げられる。 The shape and thickness of the shielding member are appropriately selected depending on the structure of the magnesium holding portion and the like. For example, a plate shape, a cylindrical shape, and a square tubular shape can be mentioned.

遮蔽部材は、更に、金属マグネシウム流入経路を形成する壁面に設置されていてもよい。遮蔽部材が、更に、金属マグネシウム流入経路を形成する壁面に設置されていることにより、溶融塩電解で生成する金属マグネシウム中の耐火レンガに由来する不純物の含有量を少なくすることができるという効果が高くなる。 The shielding member may be further installed on the wall surface forming the metallic magnesium inflow path. Further, by installing the shielding member on the wall surface forming the metal magnesium inflow path, there is an effect that the content of impurities derived from the refractory brick in the metal magnesium generated by molten salt electrolysis can be reduced. It gets higher.

遮蔽部材を、溶融塩電解槽を構築する耐火レンガに設置する方法としては、特に制限されず、ボルトで耐火レンガの壁面に固定する方法、遮蔽部材の設置部位の耐火レンガをくり抜き、くり抜き部分に遮蔽部材を嵌め込む方法、耐火レンガに遮蔽部材の支持部を設け、支持部の上に遮蔽部材を置く方法等が挙げられる。例えば、遮蔽部材が角筒状の場合は、マグネシウム保持部を囲む4面の壁面に、遮蔽部材を上に置くための支持部を設け、その支持部の上に、角筒状の遮蔽部材を置く方法が挙げられる。 The method of installing the shielding member on the refractory brick for constructing the molten salt electrolytic cell is not particularly limited, and the method of fixing the shielding member to the wall surface of the refractory brick with bolts, the refractory brick at the installation site of the shielding member is hollowed out, and the hollowed out portion is used. Examples thereof include a method of fitting a shielding member, a method of providing a supporting portion of the shielding member on a refractory brick, and a method of placing the shielding member on the supporting portion. For example, when the shielding member has a square cylinder shape, a support portion for placing the shielding member on the four wall surfaces surrounding the magnesium holding portion is provided, and the square cylinder-shaped shielding member is placed on the support portion. There is a way to put it.

図1〜図4に示す形態例では、隔壁5に接して、遮蔽部材6bが設置されているが、本発明では、これに限定されない。例えば、図5に示す形態例のように、遮蔽部材6bの下端が、隔壁5に接しており、遮蔽部材6bと隔壁5との間に、生成した金属が流れ込まないのであれば、遮蔽部材6bと隔壁5との間に隙間20があってもよい。つまり、本発明では、遮蔽部材と、遮蔽部材が設置される部分の溶融塩電解槽の壁面との間に、隙間がなくてもよいし、あるいは、遮蔽部材と遮蔽部材が設置される部分の溶融塩電解槽の壁面との間に生成金属マグネシウムが流れ込まないのであれば、遮蔽部材と、遮蔽部材が設置される部分の溶融塩電解槽の壁面との間に、隙間があってもよい。遮蔽部材と、遮蔽部材が設置される部分の溶融塩電解槽の壁面との間の隙間は、溶融塩電解槽の壁面が熱膨張したときの緩衝用の隙間となる。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the shielding member 6b is installed in contact with the partition wall 5, but the present invention is not limited to this. For example, as in the embodiment shown in FIG. 5, if the lower end of the shielding member 6b is in contact with the partition wall 5 and the generated metal does not flow between the shielding member 6b and the partition wall 5, the shielding member 6b There may be a gap 20 between the partition wall 5 and the partition wall 5. That is, in the present invention, there may be no gap between the shielding member and the wall surface of the molten salt electrolytic cell in the portion where the shielding member is installed, or the portion where the shielding member and the shielding member are installed. As long as the generated metallic magnesium does not flow into the wall surface of the molten salt electrolytic cell, there may be a gap between the shielding member and the wall surface of the molten salt electrolytic cell where the shielding member is installed. The gap between the shielding member and the wall surface of the molten salt electrolytic cell where the shielding member is installed serves as a buffering gap when the wall surface of the molten salt electrolytic cell thermally expands.

電気分解室とメタル回収室の境界部の下部には、メタル回収室から電気分解室に溶融塩が流入するための流入経路である溶融塩流入経路が形成されている。電気分解室とメタル回収室の境界部の、溶融塩流入経路より上には、電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩がメタル回収室に流入するための経路である金属マグネシウム流入経路が形成されている。 A molten salt inflow path, which is an inflow path for molten salt to flow from the metal recovery chamber to the electrolysis chamber, is formed in the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber. Above the molten salt inflow path at the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a metal magnesium inflow path is formed, which is a route for the metal magnesium and molten salt generated in the electrolysis chamber to flow into the metal recovery chamber. Has been done.

隔壁、溶融塩流入経路及び金属マグネシウム流入経路の構造は、特に制限されず、隔壁により、電気分解室とメタル回収室とが分離され、且つ、メタル回収室の上部にマグネシウム保持部が形成され、溶融塩流入経路を通って、メタル回収室の下側の溶融塩保持部の溶融塩が、電気分解室の下側の溶融塩保持部に移動し、金属マグネシウム流入経路を通って、電解分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が、メタル回収室に移動できる構造であればよい。 The structure of the partition wall, the molten salt inflow path, and the metal magnesium inflow path is not particularly limited, and the partition wall separates the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, and a magnesium holding portion is formed in the upper part of the metal recovery chamber. The molten salt in the molten salt holding section on the lower side of the metal recovery chamber moves to the molten salt holding section on the lower side of the electrolysis chamber through the molten salt inflow path, and passes through the metal magnesium inflow path to the electrolytic decomposition chamber. The structure may be such that the metallic magnesium and the molten salt produced in the above can be moved to the metal recovery chamber.

例えば、図6に示す形態例では、隔壁5を有し、金属マグネシウム流入経路71が形成されている。なお、図6に示す形態例では、メタル回収室22は、上部に、マグネシウム保持部14を有し、マグネシウム保持部14の金属マグネシウムが接触する部分の壁面に、遮蔽部材6a、6bが設置されている。また、溶融塩流入経路81が形成されている。 For example, in the embodiment shown in FIG. 6, the partition wall 5 is provided and the metal magnesium inflow path 71 is formed. In the embodiment shown in FIG. 6, the metal recovery chamber 22 has a magnesium holding portion 14 at the upper portion, and shielding members 6a and 6b are installed on the wall surface of the portion of the magnesium holding portion 14 where the metal magnesium contacts. ing. Further, a molten salt inflow path 81 is formed.

本発明の溶融塩電解槽では、マグネシウム保持部の壁面の一部又は全部に、生成金属マグネシウムに対して反応性が低い遮蔽部材が設置されているので、生成金属マグネシウムと耐火レンガが反応することによって生じる不純物が、生成金属マグネシウムに溶出することを防ぐことができるので、本発明の溶融塩電解槽は、高純度の金属マグネシウムを製造することができる。 In the molten salt electrolysis tank of the present invention, since a shielding member having low reactivity with the generated metallic magnesium is installed on a part or all of the wall surface of the magnesium holding portion, the produced metallic magnesium reacts with the refractory brick. Since the impurities generated by the above can be prevented from being eluted into the produced metallic magnesium, the molten salt electrolyzer of the present invention can produce high-purity metallic magnesium.

本発明の溶融塩電解槽で溶融塩電解を行う溶融塩としては、電圧の印加により電気分解されて、金属マグネシウムを生成する溶融塩であればよく、塩化マグネシウムを含有する溶融塩である。つまり、本発明の溶融塩電解槽は、塩化マグネシウムを含有する溶融塩を電気分解して金属マグネシウムを製造する金属マグネシウムの製造用の溶融塩電解槽である。 The molten salt that undergoes molten salt electrolysis in the molten salt electrolysis tank of the present invention may be a molten salt that is electrolyzed by applying a voltage to produce metallic magnesium, and is a molten salt containing magnesium chloride. That is, the molten salt electrolysis tank of the present invention is a molten salt electrolysis tank for producing metallic magnesium that electrolyzes a molten salt containing magnesium chloride to produce metallic magnesium.

塩化マグネシウムを含有する溶融塩は、電気伝導度調整、比重調整、及び融点調節等のために、塩化カリウム、塩化カルシウム及び塩化ナトリウムのうち1以上を含有させることが知られている。また、塩化マグネシウムを含有する溶融塩は、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム及び塩化ナトリウムの他に、マグネシウムのフッ化物、水酸化物、炭酸塩や硝酸塩等のマグネシウム塩、酸化マグネシウム、金属マグネシウムが含まれていてもよい。 The molten salt containing magnesium chloride is known to contain one or more of potassium chloride, calcium chloride and sodium chloride for adjusting the electrical conductivity, the specific gravity, the melting point, and the like. In addition to magnesium chloride, potassium chloride, calcium chloride and sodium chloride, molten salts containing magnesium chloride include magnesium fluorides, hydroxides, magnesium salts such as carbonates and nitrates, magnesium oxide, and metallic magnesium. It may be included.

塩化マグネシウムを含有する溶融塩としては、電気伝導度、比重、融点、蒸気圧、粘性の点で、10〜30質量%の塩化マグネシウムと、20〜40質量%の塩化カルシウムと、40〜60質量%の塩化ナトリウムと、を含有する溶融塩が好ましく、20±5質量%の塩化マグネシウムと、30±5質量%の塩化カルシウムと、49±5質量%の塩化ナトリウムと、1±1質量%のフッ化マグネシウムと、を含有する溶融塩が特に好ましい。 Molten salts containing magnesium chloride include 10 to 30% by mass of magnesium chloride, 20 to 40% by mass of calcium chloride, and 40 to 60% by mass in terms of electrical conductivity, specific gravity, melting point, vapor pressure, and viscosity. Molten salt containing% sodium chloride is preferred, with 20 ± 5% by weight magnesium chloride, 30 ± 5% by weight calcium chloride, 49 ± 5% by weight sodium chloride, and 1 ± 1% by weight. A molten salt containing magnesium chloride and is particularly preferable.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but this is merely an example and does not limit the present invention.

(溶融塩電解槽の作製)
図1〜図4に示す構造の溶融塩電解槽であり、以下に示す詳細形状の溶融塩電解槽を作製した。
<溶融塩電解槽の構造>
・耐火レンガ:ロザイ工業社製 HIGH ROZX−98、Alが98.0質量%、SiOが0.5質量%
・モルタル:ロザイ工業社製 HR95モルタル、Alが95.0質量、SiOが3質量%
・電分解室:2m
・メタル回収室:1m
・遮蔽部材の材質:カーボン(気孔率25%)、窒化ケイ素(気孔率10%)又は炭化ケイ素(気孔率5%)
・遮蔽部材の寸法:高さ0.4m、厚み10mm
・遮蔽部材の設置位置:マグネシウム保持部を囲む4面全て(表1中、4面と記載)、あるいは、マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウム流入経路の出口が形成されている壁面に対向する側の壁面1面のみ(表1中、1面と記載)のいずれか。
・単位電気分解セルの数:2
・陽極の材質:黒鉛
・陰極の材質:鉄
・複極の材質:黒鉛
・陰極と陽極間の複極の数:2
(Preparation of molten salt electrolytic cell)
The molten salt electrolytic cell having the structure shown in FIGS. 1 to 4 was prepared, and the molten salt electrolytic cell having the detailed shape shown below was produced.
<Structure of molten salt electrolytic cell>
-Refractory bricks: HIGH ROZX-98, Al 2 O 3 manufactured by Rosai Kogyo Co., Ltd. 98.0% by mass, SiO 2 0.5% by mass
-Mortar: HR95 mortar manufactured by Rosai Kogyo Co., Ltd., Al 2 O 3 by 95.0 mass, SiO 2 by 3 mass%
・ Electrolysis room: 2m 3
・ Metal collection room: 1m 3
-Material of shielding member: carbon (porosity 25%), silicon nitride (porosity 10%) or silicon carbide (porosity 5%)
-Dimensions of the shielding member: height 0.4 m, thickness 10 mm
-Installation position of the shielding member: All four surfaces surrounding the magnesium holding portion (described as four surfaces in Table 1), or the wall surface of the magnesium holding portion facing the wall surface on which the outlet of the metallic magnesium inflow path is formed. One of only one wall surface on the side to be used (described as one surface in Table 1).
-Number of unit electrolysis cells: 2
-Anode material: Graphite-Cathode material: Iron-Double pole material: Graphite-Number of double poles between cathode and anode: 2

(実施例1〜4、比較例1)
上記のようにして作製した溶融塩電解槽に、MgClが20質量%、CaClが30質量%、NaClが49質量%、MgFが1質量%の組成の溶融塩を2900kg投入した。
次いで、以下に示す条件で、溶融塩の電気分解を6か月間行った。溶融塩の電気分解を継続している間は、金属マグネシウムの生成量に対応した塩化マグネシウムを補給するために、補給溶融塩として、クロール法による副生物の塩化マグネシウムを、電解槽に供給し、溶融塩中の塩化マグネシウムの含有量が15〜25質量%となるように調節した。
溶融塩の電気分解開始から5日後と6か月後のMgサンプルを採取し、Mg中のAl及びSiの含有量を測定した。また、溶融塩の電気分解開始から6か月後のマグネシウム保持部の耐火レンガの減肉量及び遮蔽部材の減肉量を測定した。その結果を表1に示す。
なお、表1中、比較例1では、遮蔽部材を設置しなかった。
(Examples 1 to 4, Comparative Example 1)
To the molten salt electrolytic cell produced as described above, 2900 kg of a molten salt having a composition of 20% by mass of MgCl 2 , 30% by mass of CaCl 2 , 49% by mass of NaCl, and 1% by mass of MgF 2 was charged.
Then, the molten salt was electrolyzed for 6 months under the conditions shown below. While the electrolysis of the molten salt is being continued, in order to replenish magnesium chloride corresponding to the amount of metallic magnesium produced, magnesium chloride, which is a by-product of the chlor method, is supplied to the electrolytic tank as a replenished molten salt. The content of magnesium chloride in the molten salt was adjusted to be 15 to 25% by mass.
Mg samples were taken 5 days and 6 months after the start of electrolysis of the molten salt, and the contents of Al and Si in Mg were measured. In addition, the amount of thinning of the refractory brick in the magnesium holding portion and the amount of thinning of the shielding member were measured 6 months after the start of electrolysis of the molten salt. The results are shown in Table 1.
In Table 1, in Comparative Example 1, the shielding member was not installed.

<溶融塩電解条件>
・溶融塩の温度:平均660℃
・印加電圧:10V
・電流密度:0.48A/cm
・理論Mg生産量:21.8kg/時間
・補給溶融塩:クロール法により副生した塩化マグネシウム、
<Melted salt electrolysis conditions>
-Molten salt temperature: 660 ° C on average
・ Applied voltage: 10V
-Current density: 0.48 A / cm 2
-Theoretical Mg production: 21.8 kg / hour-Supply molten salt: Magnesium chloride produced by the Kroll process,

Figure 0006945398
*)耐火レンガの減肉量は、遮蔽部材を設置していない面の耐火レンガの減肉量
Figure 0006945398
*) The amount of thinning of refractory bricks is the amount of thinning of refractory bricks on the surface where no shielding member is installed.

1 溶融塩電解槽
2 側壁
3 炉床
4 蓋
5 隔壁
6a、6b、6c、6d 遮蔽部材
7、71 金属マグネシウム流入経路
8、81 溶融塩流入経路
10 金属マグネシウム
11 溶融塩
12 塩素ガス
14 マグネシウム保持部
20 隙間
21 電気分解室
22 メタル回収室
23 陽極
24 複極
25 陰極
26、27 溶融塩保持部
101 金属マグネシウムの流れ
111 溶融塩の流れ
151、152 電極支持部
1 Molten salt electrolytic tank 2 Side wall 3 Hearth 4 Lid 5 Partition 6a, 6b, 6c, 6d Shielding members 7, 71 Metal magnesium inflow path 8, 81 Molten salt inflow path 10 Metal magnesium 11 Molten salt 12 Chlorine gas 14 Magnesium holding part 20 Gap 21 Electrolysis chamber 22 Metal recovery chamber 23 Anode 24 Double pole 25 Cathode 26, 27 Molten salt holding part 101 Molten salt flow 111 Molten salt flow 151, 152 Electrode support part

Claims (7)

耐火レンガで構築されており、1対以上の電極が設置され、溶融塩が電気分解される電気分解室と、上部に該溶融塩の電気分解により生成する金属マグネシウムが保持されるマグネシウム保持部を有するメタル回収室と、からなる溶融塩電解槽であって、
該電気分解室と該メタル回収室の上部は、隔壁により分離されており、
該電気分解室と該メタル回収室の境界部の下部には、該メタル回収室から該電気分解室に該溶融塩が流入する溶融塩流入経路が形成されており、且つ、該電気分解室と該メタル回収室の境界部の、該溶融塩流入経路より上には、該電気分解室で生成した金属マグネシウムおよび溶融塩が該メタル回収室に流入する金属マグネシウム流入経路が形成されており、
該マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の一部又は全部に、カーボン又は炭化ケイ素からなる遮蔽部材が設置されていること、
を特徴とする溶融塩電解槽。
It is constructed of refractory bricks, has one or more pairs of electrodes installed, an electrolysis chamber in which the molten salt is electrolyzed, and a magnesium holding part in the upper part where the metallic magnesium generated by the electrolysis of the molten salt is held. A molten salt electrolyzer consisting of a metal recovery chamber and a molten salt electrolyzer.
The upper part of the electrolysis chamber and the metal recovery chamber is separated by a partition wall.
At the lower part of the boundary between the electrolysis chamber and the metal recovery chamber, a molten salt inflow path for the molten salt to flow from the metal recovery chamber into the electrolysis chamber is formed, and the electrolysis chamber and the molten salt inflow path are formed. Above the molten salt inflow path at the boundary of the metal recovery chamber, a metal magnesium inflow path through which the metal magnesium and the molten salt produced in the electrolysis chamber flow into the metal recovery chamber is formed.
Of a wall surface of the magnesium holder, a part or the whole of the wall surface which metallic magnesium is contacted, the carbon emissions or the shielding member made of silicon carbide is provided,
A molten salt electrolytic cell characterized by.
前記マグネシウム保持部の壁面のうち、金属マグネシウムが接触する壁面の全部に、前記遮蔽部材が設置されていることを特徴とする請求項1記載の溶融塩電解槽。 The molten salt electrolytic cell according to claim 1, wherein the shielding member is installed on all the wall surfaces of the magnesium holding portion that come into contact with metallic magnesium. 前記金属マグネシウム流入経路を形成する壁面の一部又は全部に、カーボン又は炭化ケイ素からなる遮蔽部材が設置されていることを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載の溶融塩電解槽。 Some or all of the wall surface forming the metallic magnesium inflow path, carbon emissions or molten salt electrolysis according to claim 1 or 2 any one of claims, characterized in that the shielding member made of silicon carbide is provided Tank. 前記耐火レンガの材質が、Al、SiO及びMgOのうちのいずれか1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の溶融塩電解槽。 The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 3 , wherein the material of the refractory brick is any one or more of Al 2 O 3, SiO 2 and Mg O. 前記遮蔽部材が焼結体であり、前記遮蔽部材の気孔率が5〜25%であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の溶融塩電解槽。The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the shielding member is a sintered body, and the porosity of the shielding member is 5 to 25%. 前記遮蔽部材の厚みが、10mm以上であることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の溶融塩電解槽。The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the shielding member has a thickness of 10 mm or more. 前記遮蔽部材と、前記遮蔽部材が設置される部分の溶融塩電解槽の壁面との間に、隙間があることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載の溶融塩電解槽。The molten salt electrolytic cell according to any one of claims 1 to 6, wherein there is a gap between the shielding member and the wall surface of the molten salt electrolytic cell in which the shielding member is installed.
JP2017175691A 2017-09-13 2017-09-13 Molten salt electrolytic cell Active JP6945398B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017175691A JP6945398B2 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Molten salt electrolytic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017175691A JP6945398B2 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Molten salt electrolytic cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019052334A JP2019052334A (en) 2019-04-04
JP6945398B2 true JP6945398B2 (en) 2021-10-06

Family

ID=66014322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017175691A Active JP6945398B2 (en) 2017-09-13 2017-09-13 Molten salt electrolytic cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6945398B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4073703A (en) * 1976-12-14 1978-02-14 Aluminum Company Of America Electrolytic production of magnesium
JPS62205236A (en) * 1986-03-05 1987-09-09 Showa Alum Corp Contact member with molten metal
JP5144246B2 (en) * 2007-12-27 2013-02-13 東邦チタニウム株式会社 Molten salt electrolysis apparatus and method of operating molten salt electrolysis apparatus
AU2013204396B2 (en) * 2012-05-16 2015-01-29 Lynas Services Pty Ltd Electrolytic cell for production of rare earth metals

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019052334A (en) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4602986B2 (en) Method for producing metallic calcium by molten salt electrolysis
JP6501886B2 (en) Molten salt electrolytic cell, method of producing metallic magnesium using the same, and method of producing titanium sponge
JP6465816B2 (en) HYDROGEN GAS DIFFUSION ANODE ASSEMBLY DEVICE FOR GENERATING HCl AND ELECTROLYTIC CELL INCLUDING THE ASSEMBLY DEVICE
WO2008004602A1 (en) Electrolysis system and method
EP2850226B1 (en) Electrolytic cell for production of rare earth metals
JP6945398B2 (en) Molten salt electrolytic cell
JP7129828B2 (en) Molten salt electrolysis method and metal magnesium production method
US20090152104A1 (en) Molten salt electrolyzer for reducing metal, method for electrolyzing the same, and process for producing refractory metal with use of reducing metal
JP2020002403A (en) Method for reducing water content of molten salt, method for electrolyzing molten salt, and method for producing molten metal
JP6914152B2 (en) Method for manufacturing molten metal collection member and metallic magnesium
JP7333223B2 (en) Molten salt electrolytic cell, method for forming molten salt solidified layer, method for manufacturing metal
WO2013170310A1 (en) Drained cathode electrolysis cell for production of rare earth metals
JP2024005002A (en) Method for manufacturing bipolar and metal magnesium
TW200825209A (en) A method and an electrolysis cell for production of a metal from a molten chloride
JPWO2009107339A1 (en) Method for producing reducing metal and molten salt electrolysis apparatus used therefor
JP6889640B2 (en) Molten salt electrolytic cell
JP6933936B2 (en) Molten salt electrolytic cell
JP7648444B2 (en) Metal manufacturing methods
JP7076296B2 (en) Method of manufacturing molten metal and molten salt electrolytic cell
JP7600034B2 (en) Anode, molten salt electrolysis device, and method for producing metal
JP2025103980A (en) Manufacturing method of metallic magnesium
JP7515368B2 (en) Manufacturing method of metallic magnesium
JPWO2008038405A1 (en) Molten salt electrolytic cell for metal production and method for producing metal using the same
JP2020193378A (en) Method of molten salt electrolysis and production method of magnesium metal
JP2024005000A (en) Bipolar, molten salt electrolyzer, and method for producing metal magnesium

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200623

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210427

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210914

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6945398

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250