JP2012526917A - 固体原料の還元のための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
Claims (50)
- 固体原料を還元する方法であって、
筐体内に配置される双極性槽スタック内の要素の上面の上に前記原料を配置するステップと、
溶融塩を、前記塩が前記要素および前記原料と接触するように、前記筐体を通して循環させるステップと、
前記要素の前記上面がカソードになり、前記要素の下面がアノードになるように、前記双極性槽スタックの電極端子に電位を印加するステップであって、前記印加される電位は、前記固体原料の還元を引き起こすのに十分である、ステップと、
を含む、方法。 - 前記要素は、双極性要素であり、好ましくは、前記双極性槽スタックは、2個〜50個の双極性要素を備え、原料は、前記要素のそれぞれの前記上面の上に配置される、請求項1に記載の方法。
- 前記原料は、金属酸化物、酸化物の混合物、金属酸化物化合物、または金属および酸化物の混合物を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記原料は、顆粒もしくは粒子の形態である、または粉末処理方法、例えば、加圧形成もしくはスリップキャスティングまたは押出成形によって作製された予形成物質である、請求項1、2、または3に記載の方法。
- 前記溶融塩は、金属ハロゲン化物塩または金属ハロゲン化物塩の混合物であり、好ましくは、塩化カルシウムを含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記還元は、電気分解、例えば、電気脱酸によって生じる、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記固体原料は、還元生成物を形成するように還元され、前記方法は、前記溶融塩を前記筐体から排出させるステップと、前記還元生成物を回収するステップとをさらに含む、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 還元の前記生成物は、金属に完全に還元されない、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 前記還元の前記生成物は、金属、例えば、金属または合金である、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 前記電極端子は、アノード端子と、カソード端子とを備え、原料の一部は、前記カソード端子の上面の上または前記カソード端子と電気的に接触している双極性要素の前記上面の上に配置される、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記双極性スタック内の1つ以上の双極性要素は、前記上面を画定する上部と、前記上部に電気的に結合可能な別個の下部とを備える、複合構造を有し、前記方法は、前記上部を前記下部から分離することによって、前記還元生成物を回収するさらなるステップを含む、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 固体原料を充填するため、および/または還元生成物を回収するために、前記双極性要素を備える前記双極性スタックまたは前記双極性スタックの少なくとも一部を前記筐体から取り外すステップを含む、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 固体原料を充填するため、および/または還元生成物を回収するために、前記要素の前記上面へのアクセスを容易にするために、個々の双極性要素を、例えば、それらを前記スタックの外に摺動させることによって、前記双極性槽スタックの外に移動させるステップを含む、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
- 固体原料の還元のための装置であって、
溶融塩入口と、溶融塩出口とを有する、筐体と、
前記筐体内に設置される双極性槽スタックであって、前記双極性槽スタックは、前記筐体の上部内に位置付けられるアノード端子と、前記筐体の下部内に位置付けられるカソード端子と、前記アノードと前記カソードとの間で相互に垂直に間隔を空けられた、1つ以上の双極性要素とを備え、前記双極性要素のそれぞれの上面および前記カソード端子の上面は、前記原料を支持することができる、双極性槽スタックと、
を備え、溶融塩が、前記入口を通って前記筐体に入り、前記要素および前記原料と接触し、前記出口を通って前記筐体を出ることができるように配置される、装置。 - 前記入口は、前記筐体の下部の壁を通じて画定され、前記出口は、前記筐体の上部の壁を通じて画定される、請求項14に記載の装置。
- 固体原料の前記還元のための装置であって、
溶融塩を含有するための筐体と、
前記筐体内に設置される双極性槽スタックであって、前記スタックは、前記筐体内に位置付けられるアノード端子と、前記筐体内に位置付けられるカソード端子と、前記アノードと前記カソードとの間で相互に間隔を空けられた、1つ以上の双極性要素とを備え、前記双極性要素のそれぞれの第1の表面は、前記原料を支持することができる、双極性槽スタックと、
を備える、装置。 - 固体原料の前記還元のための装置であって、
溶融塩を含有するための筐体と、
前記筐体内に設置可能な複数の双極性要素を備える双極性槽スタックであって、前記双極性要素のそれぞれの第1の表面は、前記固体原料を支持することができる、双極性槽スタックと、
を備え、前記双極性槽スタックは、前記双極性要素の前記第1の表面への原料の充填、および/または前記双極性要素の前記第1の表面からの還元生成物の取り出しを容易にするように適合される、装置。 - 前記双極性槽スタックは、原料および/または還元生成物の前記充填ならびに取り出しを容易にするためのスタックへのアクセスを提供するために、前記筐体内に取り外し可能に設置可能である、請求項17に記載の装置。
- 個々の双極性要素は、原料および/または還元生成物の前記充填ならびに取り出しを容易にするために、前記スタックから取り外し可能である、請求項17または18に記載の装置。
- 個々の双極性要素は、原料および/または還元生成物の前記充填ならびに取り出しを容易にするために、前記スタックの内外へ水平方向に摺動可能である、請求項17、18、または19に記載の装置。
- 個々の双極性要素の少なくとも前記第1の表面は、原料および/または還元生成物の前記充填ならびに取り出しを容易にするために、前記スタックから取り外し可能である、請求項17〜20のいずれかに記載の装置。
- 固体原料の前記還元のための装置であって、
溶融塩を含有するための筐体と、
前記筐体内に設置可能な複数の双極性要素を備える双極性槽スタックであって、前記双極性要素のそれぞれの第1の表面は、前記固体原料を支持することができる、双極性槽スタックと、
を備え、各双極性要素は、前記第1の表面を画定するカソード部分と、前記カソード部分に電気的に結合可能なアノード部分とを備え、前記カソード部分およびアノード部分は、相互から分離可能である、装置。 - 固体原料の前記還元のための装置であって、
溶融塩を含有するための筐体と、
前記筐体内に設置可能な複数の双極性要素を備える双極性槽スタックであって、前記双極性要素のそれぞれの第1の表面は、前記固体原料を保持することができ、各双極性要素は、第1の物質から形成される、前記第1の表面を画定するカソード部分と、前記第1の物質とは異なる第2の物質から形成される、アノード部分とを備える、双極性槽スタックと、
を備える、装置。 - 前記第1の物質は、還元条件下で、前記還元された原料と反応しない、請求項23に記載の装置。
- 前記筐体は、溶融塩入口と、溶融塩出口とを備え、好ましくは、前記入口は、前記筐体の下部の壁を通じて画定され、前記出口は、前記筐体の上部の壁を通じて画定される、請求項16〜24のいずれかに記載の装置。
- 前記筐体は、実質的に筒状である、例えば、円筒状または四角筒状である、請求項14〜25のいずれかに記載の装置。
- 前記双極性要素は、前記筐体壁から延長する絶縁支持手段によって、または前記筐体壁もしくは前記筐体の蓋から垂下する支持手段によって支持される、請求項の14〜26いずれかに記載の装置。
- 前記双極性要素は、隣接する要素間の絶縁分離部材によって支持される、請求項14〜27のいずれかに記載の装置。
- 各絶縁分離部材は、前記槽作動条件下で、実質的に不活性である物質から形成される、請求項28に記載の装置。
- 各双極性要素の前記第1の表面または上面は、原料を保持するように形状化される、例えば、前記上面は、周辺フランジによって囲まれる領域を画定してもよく、またはトレイもしくは皿を形成してもよい、請求項14〜29のいずれかに記載の装置。
- 各双極性要素は、異なる物質で作製される第1の部分および第2の部分を有する、複合体である、請求項14〜30のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の部分は、アノード物質または寸法安定化アノード物質を発展させる不活性酸素から形成される、請求項31に記載の装置。
- 前記第2の部分は、炭素から形成される、請求項31に記載の装置。
- 前記第2の部分は、2つの要素から形成され、前記2つの要素は、再利用可能な部分および置き換え可能な消耗部分である、請求項31に記載の装置。
- 前記第2の部分は、穿孔されるか、またはロッド、メッシュ、もしくはラックの形態であり、前記第1の部分は、前記下部の上に置かれる、請求項31〜34のいずれかに記載の装置。
- 前記双極性要素は、溶融塩の流動を可能にするために穿孔される、請求項14〜35のいずれかに記載の装置。
- 各双極性要素の表面は、発展されたガスを導くための溝またはスロットを画定する、請求項14〜36のいずれかに記載の装置。
- 溶融塩を供給するための塩容器と、前記筐体を通して溶融塩を循環させる手段とをさらに備える、請求項14〜37のいずれかに記載の装置。
- 前記塩容器は、ろ過手段および/または加熱手段を備える、請求項37に記載の装置。
- 前記筐体の内部部分を加熱するための手段、例えば、前記筐体を通して高温ガスを吹き込むための手段、または誘導加熱手段をさらに備える、請求項14〜39のいずれかに記載の装置。
- 前記筐体の内部部分を冷却するための手段、例えば、前記筐体の壁を通して熱を除去するための冷却ジャケットまたは前記筐体に冷却不活性ガスを通過させるための手段をさらに備える、請求項14〜40のいずれかに記載の装置。
- アノード端子および前記カソード端子は、前記双極性要素の前記第1の表面または上面がカソードになり、前記双極性要素の第2の表面または下面がアノードになるように、前記槽スタックの前記双極性要素にわたって電位を印加することができるように、電気回路に結合可能であり、前記印加される電位は、前記原料の還元を引き起こすのに十分である、請求項14〜41のいずれかに記載の装置。
- 双極性要素の表面と接触する固体原料を備える、請求項14〜42のいずれかに記載の装置。
- 前記原料は、金属酸化物もしくは酸化物の混合物または金属および酸化物の混合物である、請求項14〜43のいずれかに記載の装置。
- 前記原料は、作動温度で前記溶融塩に溶解しない、請求項14〜44のいずれかに記載の装置。
- 実質的に、本出願において、かつ図面を参照して記載される、原料の還元のための装置。
- 請求項14〜46のいずれかに定義される装置を使用して、固体原料を還元するための方法。
- 請求項14〜46のいずれかに定義される装置を使用して、請求項1〜13のいずれかに定義される固体原料を還元するための方法。
- 実質的に、本出願において、かつ図面を参照して記載される、原料の還元のための方法。
- 本出願において記載される任意の方法に従って生成される、金属、半金属、化合物、金属間化合物、または合金。
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