JPS58161788A - ＭｇＣｌ↓２用電解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融塩の電解、特にＭｇＣ１，の電解に適する
装置及びこの様な装置を用いる電解方法に関する。

ＭｇＣ１，の溶融塩電解は通常金属（一般に鉄）製の外
被で気密に覆われた絶縁耐火物製の壁で限定される槽内
に陽極及び陰極、並びに場合によってはこれらの間に二
極性の中間電極を配置した構成の装置を用い、各電極間
に−ＭｇＣ１，の分解値以上の電圧を与えて行なわれる
。

この様な目的に用いられる装置は例えばＩｆ！Ｉ開昭５
６−４７５８０号公報や米国特許第５Ｓ９６０９４号に
よく見られるように短形又）１これに近い構成がとられ
る。この場合耐火物の熱膨張率は鉄のそれに比べて格段
に大きいので通電による発熱時の膨張の差を吸収させる
ことが必要罠なる。これは通常煉瓦間に予め隙間を設け
たり、煉瓦と鉄材との間に圧縮率の大きな断熱材を配置
することにより行なわれる。

電雫装置のエネルギー効率や生産性を向上するためＫは
装置を大型化し収容される電極数を増し力 できるだけ大電隼で操作を行なうことが望ましい。

しかし上述の様に構成された従来装置では煉瓦間隙に電
解浴が入りこむことがあるので必ずしも熱膨張の差は吸
収されない。さらに煉瓦積の各隅には熱膨張に伴なう応
力が集中し弱点となるので充分強固な大型構造を得るの
は困難である。また、壁外画温度を低く保つために煉瓦
層の厚みを増すことは電解浴の放熱を抑えることＫなる
ので二人電力が使用できず生産性の向上は期待できない
。

本発明は本質的に円筒状に構成し外面を強制的に冷却可
能とした金属、特に鉄製の外殻中に比較的薄い耐火物で
これに１’Ｂって壁を構成し、この内部空間の中央部分
を電解室とし、その両側に金属／塩化物分離室を設げる
ことにより従来技術に伴なう欠点を除去したものであっ
て、本発明の要旨とするところは、気密かつ円筒状に構
成された金属製の外殻、該外殻の外面に設けられた強制
冷却手段、該外殻の内面に沿って密に組立てられた本質
的に円筒状の外面をもつ絶縁耐火物製の壁構造体、該壁
構造体の半径を含む面にはｇ平行に設けられた少（とも
２箇の絶縁耐火物製の第一隔壁、該壁間に挾まれた少く
とも１箇の電解室、諌電解室内にはｙ軸方向に少（とも
各１箇配置された陽極及び陰極、該電解室の外方に隣接
して設けた少くとも１箇の金属／塩化物分離室並びに該
各室を外気から遮断する蓋から本質的に構成され、こう
して該外殻外面の強制冷却により壁構造体内の電解浴の
温度を下げうるべくしたことを特徴とするＭｇ　Ｃ１＊
用電解装置に存する。

本発明によるこの様な装置は各様に設計でき運転するこ
とができる。例えば外殻の冷却は冷気を外面に吹付けて
行なうことができる。或は外殻外周のは賃金面にわたっ
て水套を設けたりいわゆる濡れ壁構造にし水冷すること
もできる。電極の配置は電解室の両端に陽極及び陰極を
配置することもできるが、中央に一方の極性の電極、特
に陽極を、これを挾んで両端に他極性、即ち陰極を置く
ようＫすれば、中央に置かれた電極と金属外殻との間に
大きな距離を保つことができるので、特に両電極間に中
間電極を配置し陽／隈極間に高電圧を印加して操作を行
なう場合に外殻材を経由する電流のリーク防止上有利で
ある。即ち陽極が端部な金属製外殻に接近して置かれる
従来の構成では電解浴がこの陽極と外殻材の鉄との間の
壁材に浸透ｔすることがあり、この場合これらの間で電
解反応が生じ電流の損失となるばかりでな（、またこれ
により析出した鳩を経由してさらに大きな電流損失を生
ずるが、上記のような電極配置によってこの欠点が回避
される。直列電解の場合は陰極にも外殻との関に高電位
が与えられるので、電解室の端部に配置される陰極はこ
の導電接続端を室の上部から取出すように構成するのが
外殻材への電流リークを防ぐ上で好ましい。

電解室に隣接する室は両方を生成Ｍｇ／塩化物浴の分離
室に用いてもよいが、このうちの一方を分離室とし、他
方ＭｇＣ１，溜とし電解反応で消費されるＭｇＣ１，の
補給を隔壁底部の連絡開口から連続的又は間欠的に行な
うこともできる。

本発明によ′る装置は強固な構造をもち比較的薄い煉瓦
により壁を構成できるので放熱効果が大きく従って大電
力オ電解に耐えるものである。電極の構成は必ずしも１
陽極−１〜２陰極（またはこれに１〜数箇の中間電極を
間に付加したもの）の直列接続に限らず複数の電極対を
並列に接続してもよい。いづれにしろ多数の電極を使用
して大電力での運転を可能にした本発明は電解室床面積
当りの生産性を従来に比し大巾に向上させるものである
。

必須ではないが本発明の実施においては特に直列接続の
際高電圧使用によるリーク電流、特に生成金属を経由す
る電流をより効果的に抑制するためにこの他にも各種の
公知或はそれ以外の手段を用いることができる。例えば
各電極の下端と電解室床面との間には電解室断面の全体
乃至大部分を覆う絶縁耐火物製の遮蔽板乃至電極架台や
特願昭５５−１２５９１０号に記載されているように各
種の絶縁材を電極の周囲に配置するのが好ましい。一方
電解室と分離室との間の隔壁には浴の流通のために多数
の開口が設けられるが、これらの開口を通って浴や金属
鳩な経由する迷走電流を抑えるためこの隔壁は全体を厚
く構成したり、或は開口乃至浴面付近のみを厚くしたり
、また壁面から分離室側へ伸びている絶縁材製の出張り
を底部からまたは中間の高さから浴面上方にまで開口間
にフィン状に設けることができる。これらの出張りの長
さは分離室外側の壁にまで必ずしも達している必要はな
いが、数本ごとに属かせればより効果的である。

いづれにしろ電解室の側壁断面の形状及び寸法を改良し
て浴やこれに曙ばれる金属−を経由する谷型極間や径路
をできるだけ大きくすることが肝要である。

電解室外方の室は第一の隔壁とはｙ平行に設けた隔壁に
よって仕切り、外端な鳩溜とすることができる。この場
合隔壁の高さは浴面付上方へ達すべく構成し汲出しＫよ
って金属部を鳩溜へ移すようＫしたり、或は浴面位より
もやＮ上方に設定して鳩を多量に含む浴の表層部が溢流
によって流れ込む構造とすることができる。

一方上記の分離室には浴面位より下方に、底部に浴の排
出口、頂部に溶融ＭｇＣ１，補給管並びに不活性ガス導
入管を接続した小室を設け、該室内のガス圧を他から独
立して調節可能とし、このガス圧の調節によって電解室
の浴面位を電極上端上方の所定の位置を保つべく制御す
る。こうすればより安定した条件で電解を行なうことが
できる。

壁構造体内に電解室は１箇のみ、または直径に関して対
称的に複数箇設けることができる。

次に本発明を図面によって説明する。

第１図は本発明に従って構成された特ＫＭｇＣ１゜の電
解に適した装置の一例を示す平面断面図、第２図は第１
図においてＡ−Ａで示す位置における立面断面図、第３
図は特に好適な例として電解室の浴面位を一定に保つ構
成とした場合のＭｇ溜の部分を示す断面図である。図に
おいて全体を１として示す電解装置はＳＳ材製の円筒状
外殻２並びにこの内面ＫＧって構築されたアルミナ煉瓦
等の絶縁性耐火物製の壁構造体３を有し、該構造体内部
はアルミナ等の隔壁４〜７により分割され、中央に電解
室８、その両側に隣接して金属／塩化物分離室９．１０
、外端にＭｇ溜１１．１２が設けられる。電解室８の中
央には通常黒鉛板よりなる陽極１３が、両端には鉄板よ
りなる陰極１４．１５が、そしてこれらの間には黒鉛部
分と金属部分とから成る中間電極１６〜１７（、、）が
電極下方の電解室の全断面を覆うべく配設した煉瓦製架
台１８上に据えられ、各中間電極の頂部には浴面上方に
達すべく絶縁板１９．、が載置される。陽極１３の上部
及び陰極１４．１５の接電端は蓋２０を貫通して電解室
８の」ニガへ伸びている。

室８０両側の隔壁４．６には陰極１４．１５及び中間電
極１６１．１７．　、の上端よりもやＮ上方に設けた析
出金属を担持せる電解浴を分離室９．１０へ流出させる
ための開ロガ及び金属を本質的に分離した浴な電解室８
へ戻すため底部に設けた開口２２をそれぞれ複数箇有す
る。分離室９．１０は各電極材とはｙ平行に配設した仕
切壁２３　＋−ｓ・２４．、によりて区分されている。

これらの仕切壁２５．２４は床面から浴面上方まで達し
ているのが、浴及び生成金属を経由するリーク電流を防
止する上でより効果的であるが、場合によりては下部を
省略することもできる。これらの分離室の一方又は両方
Ｋ特に第３図で示すよ５に、上方にガス管２５を備えた
例えばコツプや椀を伏せた形の小室２６を浴面位より下
方に設け、ガス管２５を通じてアルゴン等の不活性ガス
を導入し、中の浴を押出すことによって、電解反応によ
るＭｇＣ１，０消費に伴なう浴面位の低下を補償するこ
とができる。小室内の浴が減少したらガス圧を下げ管２
７から新たなＭｇＣｌ、を溶融状態で補給する。

浴面位の変化は例えばいろんなレベルに配置した温度計
によって検出する。こうして、はｙ一定の浴面位を保つ
ことにより安定した電解操業を行なうことも可能である
。分離室９．１ｏとＭｇ溜１１．１２間の隔壁６．７は
浴面位よりやへ下方に設けられ、分離室９．１０の浴が
溢流によってＭｇ溜へ入る。こ−に溜められた金属Ｍｇ
は連続的にポンプで汲出１−インゴットとして固められ
、又は溶融状態でＴｉｃ１４やＺｒＣ１ａ等の還元工場
へ送られて使用される。

比較的薄く構成された炉壁構造体３あ外周の外殻にはブ
ロワ−（図示せず）によって空気が各部分に吹付けられ
る。これにより通電操作で加熱された電解浴が好適な温
度に冷却され、壁材や電極材の損傷を減襖とができる。

この際冷却を強力に行なうことによって壁付近の浴を凝
固させて壁材上に低導電性の層を形成すると外殻に達す
る電流がより効果的に抑えられ電流効率を大巾に向上で
きる。

実施例 基本的に第１図及び第２図に示す装置を用いた。

８８＠＠外殻は外径的４１１、高さ２．５罠の円筒状で
外。

（１ 面を濡れ壁弐の冷却を受ける。壁は厚さ約２０儂のアル
２す煉瓦製で中央に内ＩＩ　ｔ２５ｍｘ５ＦＬＸ２．２
　ｍ　）電解室が設けられ、この中央に断面２．５１１
Ｘ１２５　（ｍの黒鉛製陽極、両端に１２５１×８０ｃ
ＩＬの鉄板製の陰極を各１箇、これらの間に、黒鉛板に
埋込まれた多数箇のボルト頂部に鉄板を溶着して成る中
間電極を各９枚直列に配置した。両電極間Ｋ　ｓｓＶの
電圧を印加し、各方向に６００ＯＡの電流（αｄＡ／ｓ
ｌ）により２４時間電解操作を行ない、結局ｔ２）ンの
Ｍｇ及び五５トンの塩素を得た。

以上詳述したように本発明においては、金属製外殻を円
筒状とし外面を強制冷却することにより、１、　内部に
設ける煉瓦製壁を゛比較的薄く構成できカ るので放熱効果がよく大電流による高生産操業が可能に
なった。

２゜煉瓦と鉄との間の大きな熱膨張率の差による応力が
良好に吸収され強固な構造が得られるので装置の大盤化
が可能となる。即ち多数の電極を収容でき生産性（床面
積当り）の向上を達成できる。

五　特に陽極を電解室の中央に据えた場合壁乃至外殻と
の距離が大巾に増すこと及び場合によっては凝固電解浴
の層が煉瓦壁に沿って形成されることにより中間電極を
多数箇直列に用いた高電圧電解が高電流効率で実施でき
る、 等の利点が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＭｇ　Ｃｌ　３用の電解装置の一
例を示す平面断面図、第２図は第１図にＡ−Ａで示した
位置での立面断面図、第３図は好適なＭ　ｇ　Ｃｌ　霧
滴の部分を示す断面図である。 １・・・・・・電解装置（全体）；２・・・・・・外殻
；３・・・・・・壁構造体；　４〜７・・・・・・隔壁
；　８・・・・・・電解室；９．１０・・・・・・分離
室；１１．１２・・・・・・Ｍｇ省’；１５−・・・・
・陽極；１４．１５・・・・・・陰極；１６．１７・・
・・・・中間電極；１Ｂ・・・・・架台；１９・・・・
・・電極頂部絶縁板；２０・・・・・・蓋；２１．２２
・・・・・・開口；２５．２４・・・・・・仕切壁；ｂ
・・−・・ガス管；２６・・・・・・小室；２７・・・
・・・ＭｇＣ１，ｌ給管；特許出願人　石　塚　　　博

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　気密かつ円筒状に構成された金属製の外殻、該外殻
   の外面に設けられた強制冷却手段、該外殻の内面に沿っ
   て密に組立てられた本質的に円筒状の外面をもつ絶縁耐
   火物製の壁構造体、該壁構造体の半径を含む面にｉｒ平
   行に設けられた、少くとも２箇の絶縁耐火物製の第一隔
   壁、該壁間に挾まれた少（とも１箇の電解室、該電解室
   内にはｙ軸方向に少くとも各１箇配置された陽極及び陽
   極、該電解室の外方に隣接して設けた少くとも１箇の金
   属／塩化物分離室並びに該各室を外気から遮断する蓋か
   ら本質的に構成され、こうして該外殻外筺。 ２　上記冷却手段が冷却媒として気体を利用するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載のＭｇＣｌ。 用電解装置。 五　上記冷却手段が冷却媒として流水を利用するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載のＭｇＣ１゜弔電、解装
   置。 ４　上記冷却手段が閉鎖構造の水套である特許請求の範
   囲第３項記載のＭｇＣ１，用電解装置。 ｉ　上記冷却手段が開放構造の散水装置である特許請求
   の範囲第５項記載のＭｇＣ１，用電解装置。 瓜　上記電解室の中央に一方の極性の電極材を、両端に
   他の電極材を配置した特許請求の範囲第１項記載のＭｇ
   Ｃ１，用電解装置。 ｌ　上記電解室の中央に黒鉛板を陽極材として、両端に
   鉄板をＩＩＩＩｉ材として配置した特許請求の範囲第６
   項記載のＭｇＣ１，用電解装置。 ＆　上記陽極材と陰極材との関に二極性の中間電極を１
   箇以上配置した特許請求の範囲第１項乃至第６項記載の
   Ｍ　ｇ　Ｃ１曾用電解装置。 ９　各電極と電解室底面との間に絶縁耐火物製の隔壁を
   配置した特許請求の範囲第１項、第６項乃至第８項記載
   のＭｇＣ＋、用電解装置。 １α　上記陽極並びに陰極の接続端が該装置頂部に密閉
   のために設けられた蓋を貫通して室外へ伸びている特許
   請求の範囲第１項乃至第８項記事のＭｇＣ１寥用電解装
   置。 １ｔ　　上記掩分離室が上記第一隔壁にはｙ平行に配置
   された絶縁耐火物製の第二隔壁によって複数の小室に区
   分されている特許請求の範囲第１項記載のＭｇＣ！、用
   電解装置。 １２、上記糊分離室の外方の小室が少くとも浴面位の付
   近を連杵すべく第二隔壁と壁構造体との間にわたされた
   絶縁耐火物製仕切を有する特許請求の範囲第１１項記載
   のＭｇＣ１−用電解装置。 １五　気密かつ円筒状に構成された金属製の外殻、該外
   殻の外面に設けられた強制冷却手段、皺外殻の内面に浜
   って密に組立てられた本質的に円筒状の外面をもう絶縁
   耐火物製の壁構造体、該壁構造体の一半径を含む面にａ
   ｙ平行に設けられた少くとも２箇の絶縁耐火物製の第一
   隔壁、皺隔壁間に挾軸方向に少くとも各１箇配置された
   陽極及び陰極、該電解室の外方ＫＨ２接して設けた金属
   ／塩化物分離室、該各室を外気から遮断する蓋、並びに
   底部付近くおいてのみ電解室と接続された上部が気密構
   造のＭｇＣ１，溜、該溜へ融液状のＭｇＣ］、を導入す
   るための導管、該溜の上方へ不活性ガスを供給する管、
   該溜のガス圧調節手段及び電解室と該溜のにより電解室
   における浴面位を本質的に一様に保つべ（したことを特
   徴とするＭｇＣ１，用電解装置。 １毛　　外周を金属材で被覆された絶縁耐火性物質で限
   定される空間ＫＭｇｃ１．を含む融液状の電解浴を保持
   し、該空間内に配置されている陽極−陰極間に電圧を印
   加してＭｇＣｌ、の電解を行なうに際し、咳金属材を強
   制的に冷却することにより電解浴の温度を低下せしめる
   ことを特徴とするＭｇＣ１，の電解方法。 １５　　上記外殻の冷却を気体または液体冷媒を用いて
   行なう特許請求の範囲第１４項記載のＭｇＣ！、の電解
   方法。 １＆　上記外殻の冷却により耐火性物質に隣接して存在
   する電解浴の一部を凝固せしめ該物質上に低導電性の凝
   固層を付加せしめる特許請求の範囲第１４項記載のＭｇ
   Ｃ！、の電解方法。