CN104919089A - 通过电解还原生产金属的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了通过电解还原包含第一金属氧化物的原料来生产金属的方法。该方法包括以下步骤：将原料布置为在电解池内与阴极和熔盐接触，将阳极布置为在电解池内与熔盐接触，并且在阳极和阴极之间施加电势使得氧从原料中被移除。阳极包含第二金属，其在池内的电解温度下是熔融金属。第二金属是不同于第一金属的金属。在电解期间从原料中移除的氧与熔融第二金属反应以形成包含第二金属的氧化物。因此，在熔融阳极处没有释放作为气体的氧。

Description

通过电解还原生产金属的方法和设备

技术领域

本发明涉及通过电解还原包含第一金属的氧化物的原料来生产金属的方法和设备。

背景技术

本发明涉及通过还原包含金属氧化物的原料来生产金属的方法。如从现有技术中已知的，例如可以使用电解法以将金属化合物或半金属化合物还原成金属、半金属或部分还原的化合物，或还原金属化合物的混合物以形成合金。为了避免重复，除非另行指出，否则在本文中将使用术语金属来包括所有这样的产物，例如金属、半金属、合金、金属间化合物。技术人员应理解，术语金属在合适的情况下还可以包括部分还原的产物。

近年来，对于通过直接还原固体金属氧化物原料来直接生产金属存在极大关注。如WO 99/64638中所述，一种这样的直接还原法是剑桥电分解法(Cambridgeelectro-decomposition process)。在FFC法中，固体化合物，例如金属氧化物被布置为与包含熔盐的电解池中的阴极接触。电势施加在池的阴极与阳极之间使得化合物被还原。在FFC法中，生产固体化合物的电势低于来自熔盐的阳离子的沉积电势。

已提出用于还原呈与阴极连接的固体金属化合物形式的原料的其他还原法，例如WO 03/076690中所述的法和WO 03/048399中所述的方法。

直接还原法的典型实施方式通常使用碳基阳极材料。在还原过程期间，碳基阳极材料被消耗并且阳极产物是碳的氧化物，例如气态一氧化碳或二氧化碳。在该过程中碳的存在导致了很多问题，其降低了该方法的效率并且导致了在阴极通过还原产生的金属的污染。对于很多产物，可能期望从体系中完全消除碳。

已做出很多努力以确定在电解期间不被消耗并且释放氧气作为阳极产物的所谓惰性阳极。常规的、容易获得的材料中，锡氧化物已显示出一些有限的成功。更特殊的基于钌酸钙的放氧阳极材料已被提出，但该材料具有有限的机械强度，在处理期间受分解影响，并且昂贵。

对于铀氧化物和其他金属氧化物的还原，已使用铂在基于LiCl盐中作为阳极，但需要非常仔细地控制工艺条件以避免阳极分解，并且这也是昂贵的。对于工业规模的金属生产方法，铂阳极不是经济上可行的方案。

虽然在FFC法中使用放氧阳极可能是期望的，但商业上可行的材料的实际应用似乎难以实现。此外，在放氧阳极的使用中可以产生其他工程上的困难，原因是在直接电解还原法中涉及氧气在高温下的高度腐蚀性。

WO 02/083993中提出了另一阳极体系，其中电解池中的阳极由熔融银或熔融铜形成。在WO 02/083993所公开的方法中，在阴极从金属氧化物中移除的氧通过电解质传输并且溶解在金属阳极中。然后通过在一部分金属阳极上局部降低氧气分压来连续移除溶解的氧。该另一阳极体系具有有限的用途。氧的移除取决于氧可扩散入熔融的银或铜阳极材料的速率。此外，该速率还取决于通过在一部分阳极上局部降低分压来连续移除氧。因此，该方法似乎不是商业上可行的生产金属的方法。

发明内容

如所附的独立权利要求所限定，本发明提供了通过电解还原包含金属氧化物的原料来生产金属的方法和设备。在各种从属权利要求中列出了本发明的优选和/或有利的特征。

在第一方面，通过电解还原包含第一金属与氧的氧化物的原料来生产金属的方法可以包括以下步骤：将原料布置为在电解池内与阴极和熔盐接触，将阳极布置为在电解池内与熔盐接触，并且在阳极和阴极之间施加电势使得从原料中移除氧。阳极包含熔融金属，其为不同于包含在原料中的第一金属的金属。该熔融金属可以称为第二金属。虽然第二金属在室温下可以不是熔融的，但当在阳极和阴极之间施加电势时，其在池内的电解温度下熔融。从原料移除的氧通过盐传输至阳极，其在阳极与阳极的熔融金属反应以形成包含熔融阳极金属和氧的氧化物。

原料可以呈氧化物的颗粒或粉末的形式，或可以呈由粉末金属氧化物形成的颗粒或预成型形状的形式。原料可以包含多于一种氧化物，即多于一种金属种类的氧化物。原料可以包含具有多种金属种类的复合氧化物。原料可以仅包含一种金属氧化物例如二氧化钛或五氧化二钽。

在此方面所述的本发明与WO 02/083993的现有技术公开之间的关键差异是，本发明的熔融阳极金属在电解过程期间被消耗。换言之，熔融阳极金属必须是在与氧类物质接触时易于氧化的金属，以形成包含第二金属和氧的氧化物。

电解期间在阳极形成的氧化物可以呈颗粒的形式，其可以沉入熔融金属中，露出更多的熔融金属用于氧化。在阳极形成的氧化物可以形成扩散入熔盐的颗粒，并且露出更多的熔融金属用于后续氧化。在阳极形成的氧化物可以形成为溶解在金属内的液相。氧化物可以在熔融阳极的表面快速形成，并且可以扩散离开熔融阳极的表面。因此，氧化物的形成不会对氧化反应提供显著的动力学抑制作用。相比之下，在WO 02/083993中，氧在熔融金属阳极中的溶解取决于氧在熔融金属阳极的溶解度、氧进入熔融阳极的扩散，以及在降低的分压下氧离开阳极的传输。

由于熔融金属阳极不释放氧气，与惰性阳极相比消除了池的构造材料氧化的可能性。例如，当使用“标准”惰性阳极时，需要选择特殊材料，用于构造在高温下能够耐受氧气的池。

使用碳阳极将导致CO和CO₂的释放。CO和CO₂两者均是氧化剂，但比氧气的程度低，并且可以侵蚀构造材料。这可以导致腐蚀产物进入熔体并因此进入产物。

优选地，在设备运行期间阳极的第二金属在接近并且略高于其熔点的温度下，以减小阳极材料通过过度气化的损失。

在设备运行期间，一部分来自阳极的第二金属可能沉积在阴极，其在阴极可以沉积在被还原的原料上或与被还原的原料相互作用。因此，被还原的原料可以包含第一金属(即原料中金属氧化物的金属)和另外一部分第二金属两者。

该方法包括从被还原的原料中分离第二金属以提供包含第一金属而不是第二金属的产物的另一步骤可能是期望的。这种分离可以通过热过程例如热蒸馏方便地进行。例如，如果第一金属的沸点显著高于第二金属的沸点，那么可以加热包含第一金属和第二金属的还原产物以气化第二金属。气化的第二金属可以冷凝以回收第二金属并且补充阳极材料。

可以通过例如在酸洗中处理的方法从第一金属中移除第二金属。该方法的适用性将取决于第一金属和第二金属的相对性质，以及第二金属是否易于溶解在某溶液例如酸溶液中而第一金属不易溶解。

如果第二金属将从第一金属中分离，那么第二金属是不与第一金属形成高度稳定的合金或金属间化合物的金属是期望的。如果第一金属和第二金属形成合金或金属间化合物，那么优选地该合金或金属间化合物在第二金属的沸点之上不稳定，允许通过热处理移除第二金属。这种信息可以由技术人员通过查询相图来容易地获得。例如，如果原料包含钛氧化物并且熔融阳极由熔融锌形成，那么被还原的原料将包含钛与一部分锌。锌在低锌浓度下与钛形成合金，并且还可以形成金属间化合物。然而，由于锌具有905℃的沸点，并且该合金和金属间化合物在该温度下不稳定，可以通过在高于905℃加热被还原的原料并且使锌气化来从被还原的原料中移除锌。通过使用其中第二金属是可以容易地移除的金属例如锌的设备，阴极的还原产物的污染可以被称为瞬态污染。

第二金属即阳极金属可以是工业纯的金属。或者，第二金属可以是两种或更多种元素的合金，例如共晶组成的合金。具有共晶组成的合金以降低阳极金属的熔点，从而在更有利的更低的温度下运行该工艺可以是期望的。

优选地，第二金属具有低于1000℃的熔点，使得第二金属在电解过程能够进行的温度下是熔融的，以及低于1500℃的沸点，以使得第二金属能够通过热处理从第一金属中移除。熔点低于600℃并且沸点低于1000℃可以是特别优选的。

第二金属可以优选为选自锌、碲、铋、铅和镁的一种金属或任意金属的合金。

特别优选地，第二金属是锌或锌合金。锌与很多其他金属相比相对无害并且是相对低成本的材料。

第一金属是不同于第二金属的金属或合金。优选地，第一金属是选自硅、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、锗、钇、锆、铌、钼、铀、锕、铪、钽、钨、镧、铈、镨、钕和钐的任何金属或任何金属的合金。

技术人员将能够选择包含任何上文所列的第一金属的原料和包含上文所列的任意第二金属的阳极。

当在阴极和阳极之间施加电势时熔盐处于低于1000℃的温度下可以是期望的。在该过程期间使熔盐的温度尽可能低以使熔融阳极之上的蒸气压降至最低并从而使熔融阳极材料的损失降至最低可以是特别优选的。因此，在电解期间熔盐保持在低于850℃，例如低于800℃或750℃或700℃或650℃的温度可以是优选的。

可以使用任意适用于电解过程的盐。在FFC法中通常使用的盐包括含有氯化钙的盐。由于期望低温运行，熔盐是含锂盐例如优选地包含氯化锂的盐可以是特别期望的。该盐可以包含氯化锂和氧化锂。

阳极中的第二金属在该过程期间由于在第二金属和氧之间形成氧化物而被消耗。该方法可以有利地包含还原阳极处形成的氧化物(即包含第二金属和氧的氧化物)的另一步骤，以回收和再使用第二金属。进一步还原氧化物的步骤可以在电解反应完成之后进行。例如，所形成的氧化物可以被取出并且通过碳热还原法或通过标准FFC还原法还原。被回收的第二金属可以送回阳极。

还原包含第二金属与氧的氧化物的步骤可以涉及一种***，在该***中将阳极处的熔融材料持续从阳极泵入分开的池或室，熔融材料在该池或室被还原以回收第二金属，然后第二金属被传输回阳极。这种***可以允许还原池运行一段很长的时间，或者一段连续的时间，原因是阳极材料在其被消耗的同时得到持续的补充。

阳极包含熔融锌是特别优选的。锌在约420℃熔化且在905℃沸腾，并且有利地为不与很多在商业上期望的金属例如钛和钽强烈反应的金属。锌的低沸点意味着还原产物的任何锌污染均可以通过还原产物的热处理以使任何锌蒸发来解决。

在阳极产生的锌氧化物可以通过与碳反应而容易地转化回锌。

另一特别优选的阳极材料可以是碲。另一优选的阳极材料可以是镁，虽然由于其高反应性，存在与该金属相关的风险。

在优选实施方案中，原料可以包含钽氧化物，阳极包含熔融锌，还原产物为被锌污染的钽金属。锌对还原产物的污染可以通过热处理该还原产物来消除，留下钽金属。

在优选实施方案中，原料可以包含钛氧化物并且阳极包含熔融锌。因此产物将是钛。

从原料中移除的氧与阳极材料反应而形成氧化物意味着在池内没有释放氧气。这可以具有显著的工程效益，原因是消除了对处理高温氧气废气的需要。

由于不需要用于电解反应进行的碳，该方法的产物，即还原的原料，具有很少甚至没有碳污染。虽然碳污染在一些金属的直接电解还原中可能不是问题，但对于其他应用和金属，任何水平的碳污染都是不期望的。该方法的使用允许了氧化物材料以商业上可行的速率直接还原至金属，同时消除了碳污染。此外，虽然阳极材料在电解期间被消耗，但回收由该消耗产生的氧化物、还原该氧化物并且再使用阳极材料是简单的。

在第二方面，用于通过电解还原包含第一金属与氧的金属氧化物的原料来生产金属的设备包括被布置为接触熔盐的阳极和阴极，阴极与原料接触并且阳极包含熔融金属。熔融金属是能够形成氧化物的金属。

优选地，熔融金属是选自锌、碲、铋、铅、铟和镁的一种金属或任意金属的合金。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的具体实施方案，其中

图1是示出根据本发明一个或更多个方面的设备的示意图；及

图2是根据本发明一个或更多个方面的设备的第二实施方案的示意图。

图1示出用于通过氧化物原料的电解还原来生产金属的电解设备10。设备10包括含有熔盐30的坩埚20。包含金属氧化物丸粒50的阴极40被布置在熔盐30中。阳极60也被布置在熔盐中。阳极包括含有熔融金属62的坩埚61，以及被布置为在一端与熔盐62接触并且在另一端耦接至电源的阳极连接杆63。阳极连接杆63以绝缘套64包覆，使得连接杆63不接触熔盐30。

坩埚20可以由任何合适的绝缘耐火材料制成。本发明的目的是避免碳污染，因此坩埚不由碳材料制成。合适的坩埚材料可以是氧化铝。金属氧化物50可以是任何合适的金属氧化物。很多金属氧化物已使用直接电解法例如FFC法还原并且在现有技术中是已知的。金属氧化物50可以是例如二氧化钛或五氧化二钽的丸粒。包含熔融金属62的坩埚61可以是任何合适的材料，但再一次，氧化铝可以是优选的材料。阳极导杆63可以由任何合适的隔离材料64包覆，并且氧化铝可以是用于该目的的合适的耐火材料。

熔融金属62是在运行温度下在熔盐中为液态的任何合适的金属。作为合适的熔融金属，熔融金属62必须能够与从金属氧化物中移除的氧离子反应以产生熔融金属物质的氧化物。特别优选的熔融金属可以是锌。熔盐30可以是用于电解还原的任何合适的熔盐。例如，该盐可以是氯化物盐，例如包含一部分氧化钙的氯化钙盐。本发明的优选实施方案可以使用锂基盐例如氯化锂或包含一部分氧化锂的氯化锂。阳极60和阴极40连接至电源以使得电势能够施加在一方面阴极40和与其关联的金属氧化物50以及另一方面阳极60和与其关联的熔融金属62()之间。

图1所示的设备布置假设熔融金属62比熔盐30密度更大。该布置在例如盐是氯化锂盐并且熔融金属是熔融锌的情况下可以是合适的。然而在一些情况下，熔融金属可以比用于还原的熔盐的密度更小。在这种情况下，如图2所示的设备布置可以是合适的。

图2示出用于通过氧化物原料的电解还原来生产金属的另一设备。设备110包括含有熔盐130的坩埚120，阴极140包含金属氧化物丸粒150，并且阴极140与金属氧化物丸粒150被布置为与熔盐130接触。阳极160也被布置为与熔盐130接触并且包含由绝缘套164包覆的金属阳极连接杆163。阳极160的一端耦接至电源并且阳极的另一端接触坩埚161之内所含的熔盐162。坩埚161倒置以保留密度比熔盐130小的熔融金属162。该布置可以例如在熔融金属是液态镁并且熔盐是氯化钙的情况下是合适的。

技术人员将能够查询数据图表以确定特定熔融金属比在电解还原法中结合使用的特定熔盐的密度是否更大或更小。因此，确定根据图1所示的设备或根据图2所示的设备对于进行还原是否最合适是简单的。

虽然图1和2所示的设备的图示示出其中原料丸粒附着于阴极的布置，但显然其他配置也在本发明的范围内，例如氧化物原料可以呈颗粒或粉末的形式，并且可以简单地保留在电解池中阴极板的表面上。

现在将参照图1对运行该设备的方法进行一般性的描述。包含金属氧化物50的阴极40和包含熔融金属62的阳极60被布置为与电解池10的电解室20内的熔盐30接触。氧化物50包含第一金属的氧化物。熔融金属是不同于第一金属的第二金属并且能够被氧化。在阳极和阴极之间施加电势使得氧从金属氧化物50中移除。将该氧从金属氧化物50传输阳极，其在阳极与熔融金属62反应，形成熔融金属62与氧的氧化物。因此氧从氧化物50中被移除并且被保留在熔融金属的第二氧化物之内。

通过例如FFC法的方法用于运行这种电解池使得氧被移除的参数是已知的。优选地，该电势使得氧从金属氧化物50中移除并且传输至阳极的熔融金属62，而没有任何对熔盐30的显著分解。作为该过程的结果，金属氧化物50转化为金属，并且熔融金属62至少部分地转化为金属氧化物。然后可以将该还原过程的金属产物从电解池中移除。

发明人已进行了很多基于该一般性方法的具体实验，并且这些实验在下文中描述。使用很多技术分析了在实施例中产生的金属产物，使用了以下技术。

碳分析使用Eltra CS800分析仪进行。

氧分析使用Eltra ON900分析仪进行。

表面积使用Micromeritics Tristar表面积分析仪来测量。

粒径使用Malvern Hydro 2000MU粒径测定仪来测量。

实验1

用作阳极材料的锌是由VWR International Limited供应的AnalaR丸粒。钽氧化物为99.99％的纯度并且经压制和烧结至约45％的孔隙度。粉末供应商是F&X electrochemicals。

11克五氧化二钽的丸粒50连接至钽杆40并且用作阴极。250克锌62被容纳在氧化铝坩埚61中并且通过被包覆在致密氧化铝管64中的钽连接杆63连接至电源。该构造用作阳极60。一千克氯化钙30用作电解质并且被容纳在大的氧化铝坩埚20之内。阳极和丸粒被布置在熔盐30之内并且该盐的温度升高至约800℃。

该池在恒流模式下运行。在阳极和阴极之间施加2安培的恒定电流，持续8小时的时间。在该时间段阳极和阴极之间的电势保持在约1.5伏特。

电解期间在阳极没有释放气体。这是因为在熔融锌阳极62中形成了锌氧化物。在电解反应期间传递了57700库仑的总电荷。

在8小时的时间之后，移除阴极和阴极丸粒，发现阴极丸粒50已被还原为钽金属。分析显示该金属被锌污染。还原产物的氧分析提供了2326ppm的平均值，723ppm的碳含量，并且该产物具有0.3697平方米每克的表面积。在相同的实验布置下使用碳阳极在该温度下在氯化钙中还原的钽的典型碳含量是2000ppm至3000ppm。在反应器的低温部分观察到大量锌粉。

为了从钽中移除锌污染物，还原产物被置于氧化铝坩埚中并且在氩气气氛下加热至950℃，持续30分钟。冷却之后再次在SEM中检验产物，发现污染的锌已从还原产物中移除，留下了钽粉末。

认为总反应为Ta₂O₅+5Zn＝2Ta+5ZnO。因此，对于46克Ta₂O₅丸粒，理论上应当消耗34.03克锌。在阴极，反应可以是Ta₂O₅+5e^-＝2Ta＝5O^2-。O^2-可以通过熔融电解质被传输至熔融锌阳极。在熔融锌阳极的反应可以是5Zn+5O^2-＝5ZnO。锌氧化物在还原反应的温度下是固态。在表面形成的锌氧化物很可能被捕获在氧化铝坩埚中的熔融锌之内，因此释放了更多的熔融锌用于与其他氧离子的反应。

实验2

在该实验中使用的氯化锂是来自Leverton Clarke的99％纯度的标准氯化锂。在如图1所示的池配置中，在750℃下，45g五氧化二钽的丸粒50在氯化锂盐中被还原25小时的时间。池在4安培的恒定电流下运行。产物经分析并且被发现具有2404ppm的氧含量、104ppm的碳含量和0.3135平方米每克的表面积。与在800℃下进行的实验相比，在反应器的低温部分中的锌粉明显更少。

还原产物包含一些锌污染物。该污染物可以通过使用如上文实验1中所述的加热法来移除。

实验3

45g五氧化二钽的丸粒在氯化锂熔盐中使用熔融锌阳极在650℃的温度下还原。施加4安培的恒定电流，持续30小时的时间，产物包含1619ppm氧、121ppm碳和0.6453m²/g的表面积。通过质谱法没有检测到电解期间的气体释放。与在800℃下进行的实验相比，在反应器的低温部分中的锌粉明显更少。相比之下，在650℃下在氯化锂中还原的钽氧化物包含1346ppm碳。

还原产物包含一些锌污染物。该污染物可以通过使用在上文实验1中所述的加热法来移除。

实验4

45g五氧化二钽的丸粒在氯化锂熔盐中使用200g熔融锌阳极在650℃的温度下还原。施加4安培的恒定电流，持续24小时的时间，还原产物包含2450ppm氧、9ppm碳并且具有0.6453m²/g的表面积。产物的ICP-MS分析示出93ppm的Fe含量，其为在初始氧化物中的近似水平。相比之下，以相同的设置但用产生阳极气体的碳阳极所还原的五氧化二钽通常包含500ppm至1000ppm的铁污染物，该铁污染物来自与阳极气体反应的反应器的金属组成。

实验5

28g混合了钛氧化物、铌氧化物、锆氧化物和钽氧化物的丸粒通过将粉末湿法混合、干燥、压制并且在1000℃下烧结2小时来制备。其在氯化锂中使用锌阳极在650℃下通过传输295000C的电荷来还原以产生包含37000ppm氧和232ppm碳的合金Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr。在电解期间没有气体释放。

Claims (21)

1.一种通过电解还原包含第一金属的氧化物的原料来生产金属的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述原料布置为接触电解池内的熔盐和阴极，

将阳极布置为接触所述电解池内的所述熔盐，所述阳极包含熔融的第二金属，所述第二金属不同于所述第一金属，以及

在所述阳极和所述阴极之间施加电势，使得氧从所述原料中移除，从所述原料中移除的氧与所述熔融的第二金属反应以形成包含所述第二金属的氧化物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当施加所述电势时一部分所述第二金属沉积在所述阴极上，使得所还原的原料包含所述第一金属和一部分所述第二金属。

3.根据权利要求2所述的方法，其包括从所述第一金属中分离所述第二金属以提供包含所述第一金属但不包含所述第二金属的产物的另外的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二金属通过热处理例如热蒸馏从所述第一金属中分离。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二金属通过使用酸洗的处理从所述第一金属中移除。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原料包含多于一种不同金属的氧化物，和/或其中所述第一金属的氧化物是合金的氧化物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二金属是工业纯的金属，或其中所述第二金属是合金，例如共晶组成的合金。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属具有低于1000摄氏度的熔点和低于1750摄氏度的沸点。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一金属是选自硅、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、锗、钇、锆、铌、钼、铪、钽、钨、镧、铈、镨、钕、钐、锕、钍、镤、铀、镎和钚的任意金属或所述任意金属的合金。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二金属是选自锌、碲、铋、铅和镁的任意金属或所述任意金属的合金。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当在所述阴极和所述阳极之间施加电势时，所述熔盐处于低于1000摄氏度，优选低于850摄氏度，优选低于800或750或700或650摄氏度的温度下。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述熔盐是含锂盐，优选包含氯化锂的盐。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括还原所述包含所述第二金属的氧化物以回收所述第二金属的另外的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述包含所述第二金属的氧化物从所述阳极被转移至独立的池或室并且被还原以回收所述第二金属，所述第二金属被转移回所述阳极。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原料包含钽氧化物并且所述阳极包含熔融锌。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述原料包含钛氧化物并且所述阳极包含熔融锌。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在电解期间在所述阳极基本没有气体释放。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中没有与所述电解池内的所述熔盐接触的碳。

19.一种通过电解还原包含第一金属与氧的氧化物的原料来生产金属的设备，所述设备包括被布置为接触熔盐的阴极和阳极，其中所述阴极接触所述原料，并且所述阳极包含熔融金属，所述熔融金属能够形成氧化物。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述熔融金属是选自锌、碲、铋、铅和镁的任意金属或所述任意金属的合金。

21.根据权利要求19或20所述的设备，其中没有与所述熔盐接触的碳。