JPS5943890A - 電解による金属の製造方法およびその装置 - Google Patents
電解による金属の製造方法およびその装置Info
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- JPS5943890A JPS5943890A JP58142396A JP14239683A JPS5943890A JP S5943890 A JPS5943890 A JP S5943890A JP 58142396 A JP58142396 A JP 58142396A JP 14239683 A JP14239683 A JP 14239683A JP S5943890 A JPS5943890 A JP S5943890A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/04—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/005—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells for the electrolysis of melts
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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。
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tま、目的金属よりも高密度の溶融篭、解質の電
気分解による金属製造方法およびそのためσ)電解槽に
関する5本発明を以下、塩化マグネシウムを含む溶融電
解質の電気分解によるマグネシウムσ)製造欠参照し′
C特に説明するが5本発明がその他の電解質およびその
他の金属についても応用できるものであることは了解さ
れるべきである。
気分解による金属製造方法およびそのためσ)電解槽に
関する5本発明を以下、塩化マグネシウムを含む溶融電
解質の電気分解によるマグネシウムσ)製造欠参照し′
C特に説明するが5本発明がその他の電解質およびその
他の金属についても応用できるものであることは了解さ
れるべきである。
塩化マグネシウムケ含む溶融電解質の電気分解において
、マダイ・シウムは陰極で、また塩素が陽極で得られろ
。両者は電解質よりも軽いので、両者は表面へ移行する
、このマグネシウムオ・(よびり、iA素が相互に接触
するならば、再結合し易く、これが主たる製造ロスの原
因である。このような再結合(再化合)の傾向は、接触
時間、接触の緊密性および電解質湿度に左右されるっ こ+7’)ような問題の古典的な解決法は、隔膜ゲ用い
て陽極域および陰極域を分jiffすることであった。
、マダイ・シウムは陰極で、また塩素が陽極で得られろ
。両者は電解質よりも軽いので、両者は表面へ移行する
、このマグネシウムオ・(よびり、iA素が相互に接触
するならば、再結合し易く、これが主たる製造ロスの原
因である。このような再結合(再化合)の傾向は、接触
時間、接触の緊密性および電解質湿度に左右されるっ こ+7’)ような問題の古典的な解決法は、隔膜ゲ用い
て陽極域および陰極域を分jiffすることであった。
しかし隔膜は電極間距離を可成り増加させ、従って電解
槽の内部抵抗を増大させる。この解決法は多年にわたり
商業的に使用されてきているが、最近の工業的操業では
無隔膜電解槽が好まれろようになってきている。隔膜無
しの電解槽は下記の二つのカテゴリイに分類できろ。
槽の内部抵抗を増大させる。この解決法は多年にわたり
商業的に使用されてきているが、最近の工業的操業では
無隔膜電解槽が好まれろようになってきている。隔膜無
しの電解槽は下記の二つのカテゴリイに分類できろ。
(1)陰極で得られろマグネシウムを、陽極で生ずる塩
素と実質的に接触しないように設計された電解槽。この
ようにするには、対面−1−ろπl;極間て可成りの距
離を保つことが必要であり、このことは必然的に、電解
質の電気抵抗に打勝つのに可成りの電気エネルギーが消
耗されなげればならt、cいことケ意味するうこのよう
な電解槽は、マグネシウム/塩素再結合が実質的に田土
されるので、高い電流効率を有する、 (11)マグネシウム滴’?電解質の表面へ上昇させる
のに塩素乞使用するように設計された電解槽。
素と実質的に接触しないように設計された電解槽。この
ようにするには、対面−1−ろπl;極間て可成りの距
離を保つことが必要であり、このことは必然的に、電解
質の電気抵抗に打勝つのに可成りの電気エネルギーが消
耗されなげればならt、cいことケ意味するうこのよう
な電解槽は、マグネシウム/塩素再結合が実質的に田土
されるので、高い電流効率を有する、 (11)マグネシウム滴’?電解質の表面へ上昇させる
のに塩素乞使用するように設計された電解槽。
この陽/陰極間空隙は非常に縮小でき、従って電解槽の
内部抵抗を低減できるが、MgとC62との逆反応の故
に電流効率が低められる。この電解槽の′電流効率は発
生塩素からの製品M gの分ν;[[の迅速性に左右さ
れる。
内部抵抗を低減できるが、MgとC62との逆反応の故
に電流効率が低められる。この電解槽の′電流効率は発
生塩素からの製品M gの分ν;[[の迅速性に左右さ
れる。
本発明の電解槽は一ヒ記カテゴリイ(11)に:属する
。
。
カテゴリイ(1)の電解槽の一つは、米国特許第4.0
55,474号明細書に記載されている。この電解槽で
は、上昇する金属を受けそれ馨主塩素抽集室から離れた
適当な金属捕集位置へ導くために、各陰極の上でかつ浴
の表面の下に延在している逆さにした鋼i、’lIケ使
用する。電解質の循」V↓は l、ゼ、極間空隙中のガ
スリフト効果により達成されろ。鋼樋J:り上位でσ)
塩素の放出後、電′解質は陰極表面の背面に設けられた
空隙中2下向きに流、ltろ。
55,474号明細書に記載されている。この電解槽で
は、上昇する金属を受けそれ馨主塩素抽集室から離れた
適当な金属捕集位置へ導くために、各陰極の上でかつ浴
の表面の下に延在している逆さにした鋼i、’lIケ使
用する。電解質の循」V↓は l、ゼ、極間空隙中のガ
スリフト効果により達成されろ。鋼樋J:り上位でσ)
塩素の放出後、電′解質は陰極表面の背面に設けられた
空隙中2下向きに流、ltろ。
同じ製品分離法は、中間双極電極”t liiえた電解
槽について最近提案されていイ)(欧州特許明細用第2
7016A号)、、この電1管槽でOま、逆さの樋tユ
各陰極表面に設けられ、金属マグネシウムをそれぞれ捕
集して、別の所にある溜へ導き出すようになっているヮ
同様な構成乞陽極表面でq)塩素の捕集のために使用す
ることが示唆されCいる。電極間空隙および電極表面(
殊に陰極表面)の傾きは、二つの生成物乞満足に分離す
るように選定されろ、実験により1両者の混合を防ぎ、
従って商業的量のマグネシウムを生産するのに必要どさ
れろ電流密度で0)電流の通過がち(電極の形状寸法が
最適化された場合でさえも)もたらされZ、)著しい′
IIf[E降下を防ぐためには、5crnの最小空隙が
8快とされることが判明している。
槽について最近提案されていイ)(欧州特許明細用第2
7016A号)、、この電1管槽でOま、逆さの樋tユ
各陰極表面に設けられ、金属マグネシウムをそれぞれ捕
集して、別の所にある溜へ導き出すようになっているヮ
同様な構成乞陽極表面でq)塩素の捕集のために使用す
ることが示唆されCいる。電極間空隙および電極表面(
殊に陰極表面)の傾きは、二つの生成物乞満足に分離す
るように選定されろ、実験により1両者の混合を防ぎ、
従って商業的量のマグネシウムを生産するのに必要どさ
れろ電流密度で0)電流の通過がち(電極の形状寸法が
最適化された場合でさえも)もたらされZ、)著しい′
IIf[E降下を防ぐためには、5crnの最小空隙が
8快とされることが判明している。
上記カテゴリイ(11)の市1解槽U、米国1’fii
’+第3907651号明細書に記載されてヤ・;す、
この電解槽では抜部用陽極と抜部用陰極とからなる組込
体が用いられ、その抜部用陰極のそれぞ、)先は、陽極
に対面する二つの表面の間に通路6有し、その通路を介
して、電解質麹マグネシウム混合物が別個の金属捕集室
へ向けて移行するようになっている。その混合物からの
塩素の分離を助長するために、その通路の入口の所に制
限手段を設けることができる。かかる構成は、電解質の
流れがマグネシウム滴欠懸朗状に保持するのに充分な速
さで、しかも完全な脱ガスを生じさせるのに足る遅さで
あるように、通路乞設計することの困難が伴なう、上記
力テゴリイ(11)の多極性;E解槽に:1.米国!h
1′F第2.468,0.22号および第2.629.
688号明細書に記載されて寸、くっ、このような電解
槽でにマダイ・シウムの捕集すま機械ポンプで電解質7
金属抽集位置へ向けて循」1:1させろことにより実h
11され;双極垂直スラブ間+))電極間空隙はその循
環電解質によって掃ぎ払われ:生成マグネシウムは、電
極間空隙に溢って配置i’+°されかつそれらの空1伶
から液面下の堰によって分離された一つの共通な溜にオ
ーバーフローして入るようにブxっているうそσ)液面
下に没[7た状態の堰は電気分解質から溜うσ)塩素の
移行を防ぐ、金属マグネシウムは金属抽集中に配置され
たダムによって保留され、電解質だけが電WI!室中ヘ
ポンプ返送されろ、困難なj′は境(fc力・かわらず
ポンプを連続的に使用し続けなければならない必要から
生ずる運転上の問題は、当業者に周知である、これは、
これらの電解槽が商業的に成功?果していない理由であ
ろJ ここに我々は、多極式の電解槽におけるマグネシウムの
分離を、ポンプ(機械的ポンプ)ゲ使用せずに電解質を
循環させろことにより実施する方法を見出した。その電
解質の循環は、電解質の大とな上昇速度ケもたらす小さ
な電極間空隙および電極での高電流密度を用い(電枠間
空隙中での塩素の高い流動速度により電解質の大きな上
昇速度がもたらされろ)、しかも何らの大きなN1m降
下乞生2させることな((小さな%極間11’111i
jllHo >故11C)、達成でき、しかも満足な電
流効率(両生酸物の橙めて迅速な分離の故に)がもたら
されろ、我々の特願昭58−104059号(昭58.
6゜10出願)明細書には、電解質循R馨電極間空隙の
平面の横方向に生じさせろことが記載されている。この
循環方式(でおいては、電解質/金属混合物を横位置の
排出点まで到達させるのに要する時間は、電極の巾が大
きくなるにつれて増加するので、ある限度を越えると電
解槽の電流効率が不利に1ぶるような電極の「IJの制
限がある。
’+第3907651号明細書に記載されてヤ・;す、
この電解槽では抜部用陽極と抜部用陰極とからなる組込
体が用いられ、その抜部用陰極のそれぞ、)先は、陽極
に対面する二つの表面の間に通路6有し、その通路を介
して、電解質麹マグネシウム混合物が別個の金属捕集室
へ向けて移行するようになっている。その混合物からの
塩素の分離を助長するために、その通路の入口の所に制
限手段を設けることができる。かかる構成は、電解質の
流れがマグネシウム滴欠懸朗状に保持するのに充分な速
さで、しかも完全な脱ガスを生じさせるのに足る遅さで
あるように、通路乞設計することの困難が伴なう、上記
力テゴリイ(11)の多極性;E解槽に:1.米国!h
1′F第2.468,0.22号および第2.629.
688号明細書に記載されて寸、くっ、このような電解
槽でにマダイ・シウムの捕集すま機械ポンプで電解質7
金属抽集位置へ向けて循」1:1させろことにより実h
11され;双極垂直スラブ間+))電極間空隙はその循
環電解質によって掃ぎ払われ:生成マグネシウムは、電
極間空隙に溢って配置i’+°されかつそれらの空1伶
から液面下の堰によって分離された一つの共通な溜にオ
ーバーフローして入るようにブxっているうそσ)液面
下に没[7た状態の堰は電気分解質から溜うσ)塩素の
移行を防ぐ、金属マグネシウムは金属抽集中に配置され
たダムによって保留され、電解質だけが電WI!室中ヘ
ポンプ返送されろ、困難なj′は境(fc力・かわらず
ポンプを連続的に使用し続けなければならない必要から
生ずる運転上の問題は、当業者に周知である、これは、
これらの電解槽が商業的に成功?果していない理由であ
ろJ ここに我々は、多極式の電解槽におけるマグネシウムの
分離を、ポンプ(機械的ポンプ)ゲ使用せずに電解質を
循環させろことにより実施する方法を見出した。その電
解質の循環は、電解質の大とな上昇速度ケもたらす小さ
な電極間空隙および電極での高電流密度を用い(電枠間
空隙中での塩素の高い流動速度により電解質の大きな上
昇速度がもたらされろ)、しかも何らの大きなN1m降
下乞生2させることな((小さな%極間11’111i
jllHo >故11C)、達成でき、しかも満足な電
流効率(両生酸物の橙めて迅速な分離の故に)がもたら
されろ、我々の特願昭58−104059号(昭58.
6゜10出願)明細書には、電解質循R馨電極間空隙の
平面の横方向に生じさせろことが記載されている。この
循環方式(でおいては、電解質/金属混合物を横位置の
排出点まで到達させるのに要する時間は、電極の巾が大
きくなるにつれて増加するので、ある限度を越えると電
解槽の電流効率が不利に1ぶるような電極の「IJの制
限がある。
我々はかかる問題を克服し、なおり・つ上記特願昭58
−104059号に記載されている利点乞保持する電解
方法ケ見出した。
−104059号に記載されている利点乞保持する電解
方法ケ見出した。
本発明によれば、目的金属よりも高密度の溶融電解質σ
)電気外111イによって金属を製造才ろためσ)笥l
]屏i曹であって、 陽極;1またQ」それ以上の中間双極電極;および一つ
の中間双極′市、極に対面している前面とその反対側の
背面とゲ有する陰極;から構成され、それらの電極の間
υこ?11、気分解域ヶ限定している少なくともIMl
lの電極組込体、ならびにそσ)組込【・卜の上の気体
捕集ネ、ぞ含む電気分解室。
)電気外111イによって金属を製造才ろためσ)笥l
]屏i曹であって、 陽極;1またQ」それ以上の中間双極電極;および一つ
の中間双極′市、極に対面している前面とその反対側の
背面とゲ有する陰極;から構成され、それらの電極の間
υこ?11、気分解域ヶ限定している少なくともIMl
lの電極組込体、ならびにそσ)組込【・卜の上の気体
捕集ネ、ぞ含む電気分解室。
電気分解域θ)SCX部および底部と連通[7ているが
気体捕集室とに隔絶されている金属捕集室、陰極の背面
に隣接して延在し、そして金属捕集室に連絡しており;
餉″解質/金属混合物σ)ため(ハ限定された3ifl
路オ・)よぴその限Q 、+Lli路の下流側に金属捕
集のために金属が金属捕集室へ流J’L7..Iような
形状と1−だ逆さ圧した溝(樋)を含む;ダクト。
気体捕集室とに隔絶されている金属捕集室、陰極の背面
に隣接して延在し、そして金属捕集室に連絡しており;
餉″解質/金属混合物σ)ため(ハ限定された3ifl
路オ・)よぴその限Q 、+Lli路の下流側に金属捕
集のために金属が金属捕集室へ流J’L7..Iような
形状と1−だ逆さ圧した溝(樋)を含む;ダクト。
該1またはそれ以上の中間双極鐵、極の頂部縁において
、電、気分解域から上昇して来ろIjf、 IQ(r’
I−t /金属混合物ン陰極の上から流してダクト中t
こ流入さおよび電解質/金属混合物の表面を実質上一定
θ)高さに維持する手段、 を有すること乞特徴とする電解槽が提供されろっさらに
本発明によれば、目的金属よりも高密度の溶融した金属
塩化物電解質σ)電気外M7rにより金属乞製造する方
法であって、 それぞれが1個σ)陽極、1個σ)陰極および1または
それ以上の中間双極電極からなる1組またはそれ以上の
組込体の電極群間の電極間域の下端部へ電解質を導入し
、 陽極と陰極との間に電流を通すことにより、陽極性の電
極表面において塩素乞発生させ、金属ケ陰極表面で生成
させ、そして電解質/金属/塩素混合物乞電極間域乞上
昇させ。
、電、気分解域から上昇して来ろIjf、 IQ(r’
I−t /金属混合物ン陰極の上から流してダクト中t
こ流入さおよび電解質/金属混合物の表面を実質上一定
θ)高さに維持する手段、 を有すること乞特徴とする電解槽が提供されろっさらに
本発明によれば、目的金属よりも高密度の溶融した金属
塩化物電解質σ)電気外M7rにより金属乞製造する方
法であって、 それぞれが1個σ)陽極、1個σ)陰極および1または
それ以上の中間双極電極からなる1組またはそれ以上の
組込体の電極群間の電極間域の下端部へ電解質を導入し
、 陽極と陰極との間に電流を通すことにより、陽極性の電
極表面において塩素乞発生させ、金属ケ陰極表面で生成
させ、そして電解質/金属/塩素混合物乞電極間域乞上
昇させ。
雷、極間域の上端部から退出する電解質/金属混合物を
中間双極電極および陰極の上から流し2て陰極背面の限
定された通路内ケ流下させ、流体表面位乞実質上一定の
高さに維持して、その限定通路においてまたはその限定
通路の上流部で電解質/金属混合′吻から(n塩素0)
実質上完全7f分1iiIFを行い、しかも電流の可成
りrr)部分が中間双極電極ン迂回しないようにし、 その限定通路(+)下流部で電、*l−質/金属混合物
から金属乞金属l1li集域に連絡し、てい7.)節さ
の溝(樋)中へ分離、回収し、そして電解質乞電極間域
σ)下端部へ再循環させ7.)ことを特徴と−する電気
分解による金属σ)製法も提供され7)。
中間双極電極および陰極の上から流し2て陰極背面の限
定された通路内ケ流下させ、流体表面位乞実質上一定の
高さに維持して、その限定通路においてまたはその限定
通路の上流部で電解質/金属混合′吻から(n塩素0)
実質上完全7f分1iiIFを行い、しかも電流の可成
りrr)部分が中間双極電極ン迂回しないようにし、 その限定通路(+)下流部で電、*l−質/金属混合物
から金属乞金属l1li集域に連絡し、てい7.)節さ
の溝(樋)中へ分離、回収し、そして電解質乞電極間域
σ)下端部へ再循環させ7.)ことを特徴と−する電気
分解による金属σ)製法も提供され7)。
本発明で使11.11−ろ中間収(3vI、電極は、金
属0)生成が起こりうろ1°効陰極面積ケ増人させ、し
h・も電解槽の寸法乞増大させたりまた多数の外部電気
接続に給電することbで伴なう熱および電力損失会・増
加“↑ろことがないので、有用であり望ましいっ双極電
極使用により生ずる一つσ)間(也(−、i′市流σ)
θニー洩であるっ各極間空隙でり)電気分解反応から生
ずる分極電[E+−を非常に高いので、電流し1、可能
なところでは電解質/金属混合物7介して流れ、また。
属0)生成が起こりうろ1°効陰極面積ケ増人させ、し
h・も電解槽の寸法乞増大させたりまた多数の外部電気
接続に給電することbで伴なう熱および電力損失会・増
加“↑ろことがないので、有用であり望ましいっ双極電
極使用により生ずる一つσ)間(也(−、i′市流σ)
θニー洩であるっ各極間空隙でり)電気分解反応から生
ずる分極電[E+−を非常に高いので、電流し1、可能
なところでは電解質/金属混合物7介して流れ、また。
中間双極電極ゲ介さずにそれを迂回して流れろ傾向があ
る、本発明は、この問題を軽減するように企゛Cた下記
のいくつかの特徴?有す・b、(a) 中間双極電極
の頂部7毬えての電流漏洩は。
る、本発明は、この問題を軽減するように企゛Cた下記
のいくつかの特徴?有す・b、(a) 中間双極電極
の頂部7毬えての電流漏洩は。
液体表面の高さ暑、それらの電極のI′l縁の高さとほ
ぼ同一に維持するように液面位制(i111艮置ン操作
することによって最小化でなろう従って、液面は電気分
解域から上昇して来ろ11j、解質/金属混合物を陰極
上に注ぎダクト中へ流入させるσ)に必要な高さよりも
余り高くないのが好ましい。
ぼ同一に維持するように液面位制(i111艮置ン操作
することによって最小化でなろう従って、液面は電気分
解域から上昇して来ろ11j、解質/金属混合物を陰極
上に注ぎダクト中へ流入させるσ)に必要な高さよりも
余り高くないのが好ましい。
(b) 中間双極電極の両端部を迂回する電流篩洩は
電極組込体の各端部に隣、接して゛蒐、気絶R(例えば
耐火物ブロック)を施すことにより実質的に防ぐことが
できる。しかしそ0)ようなブロックは長期間σ〕運転
中に必然的に減耗しまたは破壊され。
電極組込体の各端部に隣、接して゛蒐、気絶R(例えば
耐火物ブロック)を施すことにより実質的に防ぐことが
できる。しかしそ0)ようなブロックは長期間σ〕運転
中に必然的に減耗しまたは破壊され。
迂回電流の漸増をもたらす。
(C) 中間双極電極の底縁より下の電流漏洩は。
電気分解域の下端部へ電解質を導入するための通路馨力
える必要のために、完全には除くことができない。ここ
での電流漏洩はその導入通路の寸法馨制限することによ
りおよび/または電解質に対しく従って電流に対し)曲
折流路7力えろことにより、最小化できる、 (di 本発明I7)好ましい態様においては、中間
双極電極および陰極?、陽棧の主要面に対面させイ)だ
けでなく、陽1□針の端部ふ;よび/またQまj)゛(
部θ)面と対面させろように、配置配列する。こσ)よ
う0てすることによつ°C5各陽極が中間双極′山極(
Cよって全面的に取tjl囲まれろようになろっこ1)
)ような設計は、陽極ケ取り囲む高電圧帯域をJjえ、
そして電、流の迂回および酬大物損耗θ)問題ケ起こす
ことなく電解槽中で比較的多数の極を使用可能とする極
めて機能的な電極形態を与え7−13操作において、電
解質、溶融金属および気体(典型的に1は塩素ガス)か
らなる混合物は、電気分解域内を上向きに流れろ、電1
ff!1.質/金属混合物は。
える必要のために、完全には除くことができない。ここ
での電流漏洩はその導入通路の寸法馨制限することによ
りおよび/または電解質に対しく従って電流に対し)曲
折流路7力えろことにより、最小化できる、 (di 本発明I7)好ましい態様においては、中間
双極電極および陰極?、陽棧の主要面に対面させイ)だ
けでなく、陽1□針の端部ふ;よび/またQまj)゛(
部θ)面と対面させろように、配置配列する。こσ)よ
う0てすることによつ°C5各陽極が中間双極′山極(
Cよって全面的に取tjl囲まれろようになろっこ1)
)ような設計は、陽極ケ取り囲む高電圧帯域をJjえ、
そして電、流の迂回および酬大物損耗θ)問題ケ起こす
ことなく電解槽中で比較的多数の極を使用可能とする極
めて機能的な電極形態を与え7−13操作において、電
解質、溶融金属および気体(典型的に1は塩素ガス)か
らなる混合物は、電気分解域内を上向きに流れろ、電1
ff!1.質/金属混合物は。
各中間双極電極θ−)−におよび陰極の1[あふれ、陰
極の背面ダクト中に流入するっこれを用能とするには、
陰極の前面の頂縁に隣接する中間駅1mL1h:、 I
@の頂縁が陰極の上縁の高さと少なくとも同じ高さであ
ることが必要である。、1個より多(/’)中間双極電
極がある場合には、いずれの中間双極電極もそれを陽極
との間にある他の中間111′極よりも著しく高くては
ならない。中間双極電極が1個より多く用いられろ場合
、好ましく +r、tそitらのオペてσ)中間双極電
極の頂部は実質的に同じ置さでJ−ろか、陰極から陽極
に向けて−Iっずかに−1−昇する傾斜ケ形成するよう
に配置されろ。それらの上を越えて流れる電解質/金属
混合物の流れを均等に−・「ろには、中間双極電極およ
び陰極の頂縁はそれらの長さ方向に二沿って美質上水平
であるべきである。
極の背面ダクト中に流入するっこれを用能とするには、
陰極の前面の頂縁に隣接する中間駅1mL1h:、 I
@の頂縁が陰極の上縁の高さと少なくとも同じ高さであ
ることが必要である。、1個より多(/’)中間双極電
極がある場合には、いずれの中間双極電極もそれを陽極
との間にある他の中間111′極よりも著しく高くては
ならない。中間双極電極が1個より多く用いられろ場合
、好ましく +r、tそitらのオペてσ)中間双極電
極の頂部は実質的に同じ置さでJ−ろか、陰極から陽極
に向けて−Iっずかに−1−昇する傾斜ケ形成するよう
に配置されろ。それらの上を越えて流れる電解質/金属
混合物の流れを均等に−・「ろには、中間双極電極およ
び陰極の頂縁はそれらの長さ方向に二沿って美質上水平
であるべきである。
陰極の背面に隣接して延在才ろダクトは、電解質/金属
混合物のための制限伺き通路ヶ(好ましくは陰極の頂縁
の高さと実質的に同じ高さに)含むっこの制限付き通路
は、該混合物の流動?制御して金属筒がその通路を逆流
しないような圧力降下を与える機能?果すものであり、
そのような圧力差&、lt、逆さの溝中および金属抽集
中の捕集金属が漏洩が生じたとしても、電、気分解質へ
戻るの乞防ぐに足る値である。従って金属の効率的捕集
は電解槽の破損が著しくなるまで長期間如わたり保持さ
れるであろう、 その制限付き通路は、ダクトの入]二1で気体偏向、分
離器として機能するパンフル(邪魔板)によって構成で
きる。このような気体偏向藩の設計は慣用水力学のEす
已により行いうる。液体ii’ij +7’)高さが高
過ぎるならば、電流の可成りの部分が中間電極を迂回し
てしまい、また溶融金属が電気分解室内で合体して循■
ζ°↓電解中に取り込まれず6′(気体抽集室空間中へ
向けて浮上してしまうことがある。液面が低過ぎろなら
ば、塩素またはそ0)仙Cハ気体が金属捕集室中に持ち
込まatろことがある。従って、 □好ましくは液面Q
;1、中間双極電極の]1′口呆の筒さと実質的に同位
置に保持才ろ。′tL面位jia制御装置馨設けて液面
位を実質的に一定に維持することができる。この装置は
容器の形態とすることができ、これを金属捕集室0)r
f43.′、解質中に部分的Kまたりよ全体的に漬けて
、電気分解室へ、または′?V気分解質から電解質を移
動させて電気分)1g6室における液面0’Lを変動さ
せろことができるようにしだもσ)でよ)ろ、別法とし
て、溶融金属の連続的1=たべ頻断続的な取出し、およ
び/または新しい相料の導入によって、液面位ケ実質上
一定に維持することもできるっ一絹の電極組込体(アセ
ンブリ) 1.r、 I) t))中間双極電極の数は
、余り重要でなく、1〜7枚が便宜であろう。電極は垂
直に配置し、または垂直に対しやや角度を付けて配置し
てもよい。陽極の底に対面する陽極またに中間双極電極
の部分は、ある角度で(または場合によっては水平に)
設置されろ必要があることがあるが、そのような電、極
の部分は制限するのが好ましいう電解槽は単一の電極組
込体(アセンブリ)を含むものであってよい、あるいは
電litイ槽は数組の、例えば5〜8組の、電極組込体
とそれらの間に設けた二重作用陰極と7含んでいてもよ
い。その二重作用陰極は、陰極乞形成する2枚の金属プ
レーt−V含み、そitらのプレートの間に金属捕集室
へ流じるダクト7有するようにできる。
混合物のための制限伺き通路ヶ(好ましくは陰極の頂縁
の高さと実質的に同じ高さに)含むっこの制限付き通路
は、該混合物の流動?制御して金属筒がその通路を逆流
しないような圧力降下を与える機能?果すものであり、
そのような圧力差&、lt、逆さの溝中および金属抽集
中の捕集金属が漏洩が生じたとしても、電、気分解質へ
戻るの乞防ぐに足る値である。従って金属の効率的捕集
は電解槽の破損が著しくなるまで長期間如わたり保持さ
れるであろう、 その制限付き通路は、ダクトの入]二1で気体偏向、分
離器として機能するパンフル(邪魔板)によって構成で
きる。このような気体偏向藩の設計は慣用水力学のEす
已により行いうる。液体ii’ij +7’)高さが高
過ぎるならば、電流の可成りの部分が中間電極を迂回し
てしまい、また溶融金属が電気分解室内で合体して循■
ζ°↓電解中に取り込まれず6′(気体抽集室空間中へ
向けて浮上してしまうことがある。液面が低過ぎろなら
ば、塩素またはそ0)仙Cハ気体が金属捕集室中に持ち
込まatろことがある。従って、 □好ましくは液面Q
;1、中間双極電極の]1′口呆の筒さと実質的に同位
置に保持才ろ。′tL面位jia制御装置馨設けて液面
位を実質的に一定に維持することができる。この装置は
容器の形態とすることができ、これを金属捕集室0)r
f43.′、解質中に部分的Kまたりよ全体的に漬けて
、電気分解室へ、または′?V気分解質から電解質を移
動させて電気分)1g6室における液面0’Lを変動さ
せろことができるようにしだもσ)でよ)ろ、別法とし
て、溶融金属の連続的1=たべ頻断続的な取出し、およ
び/または新しい相料の導入によって、液面位ケ実質上
一定に維持することもできるっ一絹の電極組込体(アセ
ンブリ) 1.r、 I) t))中間双極電極の数は
、余り重要でなく、1〜7枚が便宜であろう。電極は垂
直に配置し、または垂直に対しやや角度を付けて配置し
てもよい。陽極の底に対面する陽極またに中間双極電極
の部分は、ある角度で(または場合によっては水平に)
設置されろ必要があることがあるが、そのような電、極
の部分は制限するのが好ましいう電解槽は単一の電極組
込体(アセンブリ)を含むものであってよい、あるいは
電litイ槽は数組の、例えば5〜8組の、電極組込体
とそれらの間に設けた二重作用陰極と7含んでいてもよ
い。その二重作用陰極は、陰極乞形成する2枚の金属プ
レーt−V含み、そitらのプレートの間に金属捕集室
へ流じるダクト7有するようにできる。
本発明の電解槽は、製造目的の金属の融点よりもわずか
に高い温度で運転して、金属と塩素との逆行反応7可及
的に低めるように設計される。マグネシウム(mp75
51°C)乞製造するのに使用する場合、電解槽は65
5〜695℃、特に660〜670 ’Cで運転する1
hが好ましいっ本発明σ〕電ll1il一槽は、高電、
流密度(典型的には0、3〜1.5 A/、:rn”
)および小さい′6電極距跡(典型的にば4 +++a
〜25 m謂)で運転されろように設計される。陽極t
・;よび中間双極電極はグラファイト製が好ましいが、
後者はグンフ′アイト・D陽極性表面と鋼の陰極性表面
とを有する複合体であってもよい。これらの条件下で電
極寸法は、むしろル1解槽効率に対して重要な影響ケ与
えるので、11気分解室へρ)空気や水分の侵入化防い
でグラファイト製の陽極および中間電極の消耗を低減す
るようなすべての通常取られろ注意がなさ些なければフ
、【らない。普通、電気分解室中の気体捕集空間は閉鎖
囲いの中にあり、その閉鎖囲いを陽極が貫いて下向きに
突出している。好ましく、ハ、全ト1極父取り巻く千−
の第2フード、また(#j:各陽極2そ、ltぞれ取り
巻く第2フードヶ設ける。閉鎖囲いと第2フードとの間
の空間には不活性ガスケ満たしてもよい。
に高い温度で運転して、金属と塩素との逆行反応7可及
的に低めるように設計される。マグネシウム(mp75
51°C)乞製造するのに使用する場合、電解槽は65
5〜695℃、特に660〜670 ’Cで運転する1
hが好ましいっ本発明σ〕電ll1il一槽は、高電、
流密度(典型的には0、3〜1.5 A/、:rn”
)および小さい′6電極距跡(典型的にば4 +++a
〜25 m謂)で運転されろように設計される。陽極t
・;よび中間双極電極はグラファイト製が好ましいが、
後者はグンフ′アイト・D陽極性表面と鋼の陰極性表面
とを有する複合体であってもよい。これらの条件下で電
極寸法は、むしろル1解槽効率に対して重要な影響ケ与
えるので、11気分解室へρ)空気や水分の侵入化防い
でグラファイト製の陽極および中間電極の消耗を低減す
るようなすべての通常取られろ注意がなさ些なければフ
、【らない。普通、電気分解室中の気体捕集空間は閉鎖
囲いの中にあり、その閉鎖囲いを陽極が貫いて下向きに
突出している。好ましく、ハ、全ト1極父取り巻く千−
の第2フード、また(#j:各陽極2そ、ltぞれ取り
巻く第2フードヶ設ける。閉鎖囲いと第2フードとの間
の空間には不活性ガスケ満たしてもよい。
金属捕集室は欧州特許第60048A号明細唱1に図面
ン参照して本発明をさらに説明する。
ン参照して本発明をさらに説明する。
第1および2図rおいて、電+1lll’ R1l:I
、鋼製外殻10、断熱層12、および溶融金属(マグネ
シウム製造の場合は溶融マグネシウム)才6よび溶融電
解質の両者に耐え得る材料の厚い耐火物ライニング14
からなろっまた電解槽は電気分解室16;金属(マグネ
シウム)捕集室18;電気分解室の頂部から金属捕集室
へ連絡しているダク)20 ;および金属捕集室内に配
置された液面位制御装置22;ケ含んでいる。
、鋼製外殻10、断熱層12、および溶融金属(マグネ
シウム製造の場合は溶融マグネシウム)才6よび溶融電
解質の両者に耐え得る材料の厚い耐火物ライニング14
からなろっまた電解槽は電気分解室16;金属(マグネ
シウム)捕集室18;電気分解室の頂部から金属捕集室
へ連絡しているダク)20 ;および金属捕集室内に配
置された液面位制御装置22;ケ含んでいる。
電気分解室16は、6組の電極組込体(アセンブリ)か
らなり、それらの個々の組込体は−っの陽極24、二つ
の陰極26および4対の中間双極電極28.3n、32
.34がらなっている。電極は相互に絶縁スペーサ(図
示せず)によって分離され。
らなり、それらの個々の組込体は−っの陽極24、二つ
の陰極26および4対の中間双極電極28.3n、32
.34がらなっている。電極は相互に絶縁スペーサ(図
示せず)によって分離され。
そして垂直に配置されて相隣れろ電極間に垂直な電極間
空隙β4えるようになっている。
空隙β4えるようになっている。
陰極26は電解槽の耐火物床面14に乗っている。各電
極アセンプIJ ’&限定している陰極の対の間で、耐
火物ブロック66の楡が長手方向の耐火物ブロックろ8
の列i=支持しており、その各々・h上に陽極または中
間電極が乗っている。ブロック58は段階的な高さン有
し、最も高いところで陽極24を支持し、そして最も低
いところで陰極26に隣合った中間双極電極54・r支
持しているっこのように′−fろと一定寸法の双極電極
を用いるにも拘らず、双極電極の頂部を横切っての速い
電解質の流動のための形態が達成されろ、電気分解室は
。
極アセンプIJ ’&限定している陰極の対の間で、耐
火物ブロック66の楡が長手方向の耐火物ブロックろ8
の列i=支持しており、その各々・h上に陽極または中
間電極が乗っている。ブロック58は段階的な高さン有
し、最も高いところで陽極24を支持し、そして最も低
いところで陰極26に隣合った中間双極電極54・r支
持しているっこのように′−fろと一定寸法の双極電極
を用いるにも拘らず、双極電極の頂部を横切っての速い
電解質の流動のための形態が達成されろ、電気分解室は
。
底を長手方向ブロック58により、背面および両側面を
耐火物ブロックのカーテンウオール(垂れ壁)40によ
りライニングされている。このノy −テンウオール4
0は、42のところに下向きの延長部を有し、これらの
延長部は槁ろ6VC乗り、また電極アセンプIJ ’1
7金属捕集室1Bから分離してい゛る。電極アセンブリ
同志の間でカーテンウオール40は金属捕集室18中の
金属(マグネシウム)を電気分解室中の頂部空間44か
ら分離するに足る距離だけ下向ぎに延びている。この頂
部空間44中には電解槽の屋根部46によって塩素が保
留され、そこからパイプ48によって除去されろ。
耐火物ブロックのカーテンウオール(垂れ壁)40によ
りライニングされている。このノy −テンウオール4
0は、42のところに下向きの延長部を有し、これらの
延長部は槁ろ6VC乗り、また電極アセンプIJ ’1
7金属捕集室1Bから分離してい゛る。電極アセンブリ
同志の間でカーテンウオール40は金属捕集室18中の
金属(マグネシウム)を電気分解室中の頂部空間44か
ら分離するに足る距離だけ下向ぎに延びている。この頂
部空間44中には電解槽の屋根部46によって塩素が保
留され、そこからパイプ48によって除去されろ。
各陽極24は電解槽の屋根部46’&貫いて突出して、
アノード母線50に接続されている。一つの潜在的問題
は大気から陽極(ある程度多孔質)を介しての電気分解
室中へのガスの拡散である。
アノード母線50に接続されている。一つの潜在的問題
は大気から陽極(ある程度多孔質)を介しての電気分解
室中へのガスの拡散である。
しかし、この問題は、各陽極の頂部の周囲に第2フード
52を設けることにより、またこの第2フード内の領域
がアルゴンのよ、うな不活性ガスによって充填されろか
、または頂部空間44中の圧力よりも低い圧力に維持さ
れろようにすることにより回避できる。別法として単一
の取り外し可能なフードをすべての陽極の頂部を取り囲
むように設けることもできる。陰極26il−1:電解
槽の側壁を介して陰極母線54へ接続される。接続位置
は、他の電極の底部よりも可成り下位になるようにして
、背面壁の耐火物ブロック14の腐食が電気分解域で可
及的に少なくなるようにする。
52を設けることにより、またこの第2フード内の領域
がアルゴンのよ、うな不活性ガスによって充填されろか
、または頂部空間44中の圧力よりも低い圧力に維持さ
れろようにすることにより回避できる。別法として単一
の取り外し可能なフードをすべての陽極の頂部を取り囲
むように設けることもできる。陰極26il−1:電解
槽の側壁を介して陰極母線54へ接続される。接続位置
は、他の電極の底部よりも可成り下位になるようにして
、背面壁の耐火物ブロック14の腐食が電気分解域で可
及的に少なくなるようにする。
4枚の双極電極28,50,32.34の頂部は、す′
べて実質的に同じ高さにあり、ただし28の頂部ケ60
よりもやや高く、6oの頂部ゲ62よりもやや高(、そ
してろ2の頂部を64の頂部よりもやや高くする。各々
の頂部はその陽極対向側の56で丸味を付けられて、電
極間域からダクト20へ上昇しつつある電解質/金属混
合物のために可及的に平滑かつ非乱流の通路6与えろよ
うになっている。陰極26の頂部は中間双極電極σ)頂
部よりも低く、また陰極は運転中に液面下に没したまま
であるように設計される。
べて実質的に同じ高さにあり、ただし28の頂部ケ60
よりもやや高く、6oの頂部ゲ62よりもやや高(、そ
してろ2の頂部を64の頂部よりもやや高くする。各々
の頂部はその陽極対向側の56で丸味を付けられて、電
極間域からダクト20へ上昇しつつある電解質/金属混
合物のために可及的に平滑かつ非乱流の通路6与えろよ
うになっている。陰極26の頂部は中間双極電極σ)頂
部よりも低く、また陰極は運転中に液面下に没したまま
であるように設計される。
ダクト20中には陰極の頂部に隣接したところに制限利
き通路58が設けられている。各陰極の背面には、−列
の面1大物ブロック60が固定されている。制限利き通
路は、これらの饋1大物ブロックの対面対の間にあり、
あるいは電気分)γ6室の端部においては耐火物ブロッ
ク60と電、解槽の壁14との間にある。金属捕集のた
めの逆さの溝62が耐火物ブロック60の直ぐ下位のと
ころで各陰極26の背面に装着されている。所望ならば
、これらの溝は電解槽の背面から金属捕集室へ向けてわ
ずかに上方に傾斜するように配置して金属を捕集室へ導
くようにできる。
き通路58が設けられている。各陰極の背面には、−列
の面1大物ブロック60が固定されている。制限利き通
路は、これらの饋1大物ブロックの対面対の間にあり、
あるいは電気分)γ6室の端部においては耐火物ブロッ
ク60と電、解槽の壁14との間にある。金属捕集のた
めの逆さの溝62が耐火物ブロック60の直ぐ下位のと
ころで各陰極26の背面に装着されている。所望ならば
、これらの溝は電解槽の背面から金属捕集室へ向けてわ
ずかに上方に傾斜するように配置して金属を捕集室へ導
くようにできる。
金属捕集室では、界面66の」二に表面層64の形で金
属マグネシウムが浮」=シ、金属捕集室の下方部分は電
解質で満たされている。金属取出穴68が設けられてい
る。
属マグネシウムが浮」=シ、金属捕集室の下方部分は電
解質で満たされている。金属取出穴68が設けられてい
る。
液面位制御装置22は、ジャケット付ぎの水平の円筒容
器70からなっており、その両端で閉鎖されており、そ
して電解質中に漬けられている。
器70からなっており、その両端で閉鎖されており、そ
して電解質中に漬けられている。
コノ円筒容器は両端部においてパイプ72で支持され、
パイプ72が必要時にジャケット74中へ、またはジャ
ケット74がら空気2導いて熱交換器として作用するよ
うになっている。空気導入パイプは76で断熱されて、
金属の局部凝固を防止するようになっている(欧州特許
第60048A号参照)、、小径のパイプ(図示せず)
が円筒容器の内部の上方部分78中へアルゴンを供給し
、またはそれからアルゴンを引き出せるようになってい
る。
パイプ72が必要時にジャケット74中へ、またはジャ
ケット74がら空気2導いて熱交換器として作用するよ
うになっている。空気導入パイプは76で断熱されて、
金属の局部凝固を防止するようになっている(欧州特許
第60048A号参照)、、小径のパイプ(図示せず)
が円筒容器の内部の上方部分78中へアルゴンを供給し
、またはそれからアルゴンを引き出せるようになってい
る。
円筒容器の下方部分中には電解質の出入のための穴80
がある。金属捕集室中の電解質/金属マグネシウム混合
物の表面位は、容器70中へアルゴンを供給し、かくし
て電解質6押し出すことにより上昇でき、また容器70
からアルゴンを抜き出すことにより低下できる。自動検
知手段(図示せず)を設けて液面位を探知し1例えば液
6口を製品金属マグネシウムの取出し中、または塩化マ
グネシウムもしくはその他の電解質成分の導入中に実質
的に一定の高さに維持することができる。運転中に電流
は、電気分解質中の陽極24と陰極26との間に流さ」
しろ。電解質はアルノア 1J金属およびアルカリ土類
金属の塩化物の慣用的混合物であり、多くの場合弗化物
、例えば弗化マグネ/ラムも含み、そして金属マグネシ
ウムの融点よりもわずかに高くなるように選択された運
転高度で液体となるように組成設計される。溶融マグネ
シウムは陰極26上および中間双極電極28 、50
、 :52 、54の陽極対向面上で生成される。塩素
は陽極24」二および中間双極電極の陰極対向面ヒで生
成される。
がある。金属捕集室中の電解質/金属マグネシウム混合
物の表面位は、容器70中へアルゴンを供給し、かくし
て電解質6押し出すことにより上昇でき、また容器70
からアルゴンを抜き出すことにより低下できる。自動検
知手段(図示せず)を設けて液面位を探知し1例えば液
6口を製品金属マグネシウムの取出し中、または塩化マ
グネシウムもしくはその他の電解質成分の導入中に実質
的に一定の高さに維持することができる。運転中に電流
は、電気分解質中の陽極24と陰極26との間に流さ」
しろ。電解質はアルノア 1J金属およびアルカリ土類
金属の塩化物の慣用的混合物であり、多くの場合弗化物
、例えば弗化マグネ/ラムも含み、そして金属マグネシ
ウムの融点よりもわずかに高くなるように選択された運
転高度で液体となるように組成設計される。溶融マグネ
シウムは陰極26上および中間双極電極28 、50
、 :52 、54の陽極対向面上で生成される。塩素
は陽極24」二および中間双極電極の陰極対向面ヒで生
成される。
上昇する塩素泡の流れが電極間空隙ケaffaたし、か
くして生ずる電解質の上向流は溶融マグネシウム滴を含
む。電気分解域の頂部の液面へ到達する電解質/金属マ
グネシウム混合物は、それらの間にある中間電極および
、ダクト20の方の陰極の上に流れかかる。次いで電解
質/金属混合物は、電解質中にマグネシウム滴を取り込
ませるように制御された液体乱流な生じさせろように設
計された制御付き通路58内を下向きに通過する。また
その通路5Bは電解質/金属混合物がその通路に到達す
る前に残留塩素ガスが放出されるように電解質の液面か
らある深さの位置に配置される。かかる制限付き通路5
8の寸法は、その通路で5〜50間の圧力降下が生ずる
ような寸法であるのが好ましい。
くして生ずる電解質の上向流は溶融マグネシウム滴を含
む。電気分解域の頂部の液面へ到達する電解質/金属マ
グネシウム混合物は、それらの間にある中間電極および
、ダクト20の方の陰極の上に流れかかる。次いで電解
質/金属混合物は、電解質中にマグネシウム滴を取り込
ませるように制御された液体乱流な生じさせろように設
計された制御付き通路58内を下向きに通過する。また
その通路5Bは電解質/金属混合物がその通路に到達す
る前に残留塩素ガスが放出されるように電解質の液面か
らある深さの位置に配置される。かかる制限付き通路5
8の寸法は、その通路で5〜50間の圧力降下が生ずる
ような寸法であるのが好ましい。
本発明の最も重要な特徴は、中間双極電極および制限付
き通路の両者に関して液面位χ制御することである、前
記のように液面は中間双極電極頂部よりも著しく高くて
はならない。これに電流の注口を可及的に少なくするた
めであ7)。液面に関しての制限付き通路の位置は、完
全な塩素分離達成の必要性と、マグネシウム滴が合体し
塩素と再結合しうる場合に表面層の静止を回避する必要
性と、の間の妥協により決定される。
き通路の両者に関して液面位χ制御することである、前
記のように液面は中間双極電極頂部よりも著しく高くて
はならない。これに電流の注口を可及的に少なくするた
めであ7)。液面に関しての制限付き通路の位置は、完
全な塩素分離達成の必要性と、マグネシウム滴が合体し
塩素と再結合しうる場合に表面層の静止を回避する必要
性と、の間の妥協により決定される。
制限付き通路58の下で、電解質の流れは速度6下げ、
金属油集室18の方向へ90°方向転換してその中に入
る。ここから電解質は180°方向転換して電極アセン
ブリの下へ流れ戻る1次いでその流れは上向きとなり、
断熱ブロック6Bの間を流れ、そして電極間の電気分解
域中に入り上向きに流れろ。制限付き通路58内ケ流れ
ろ電解質中に取り込まれた金属マグネシウムσ)はとん
どはダクト20内で放出され、逆さの溝62内に集まる
。
金属油集室18の方向へ90°方向転換してその中に入
る。ここから電解質は180°方向転換して電極アセン
ブリの下へ流れ戻る1次いでその流れは上向きとなり、
断熱ブロック6Bの間を流れ、そして電極間の電気分解
域中に入り上向きに流れろ。制限付き通路58内ケ流れ
ろ電解質中に取り込まれた金属マグネシウムσ)はとん
どはダクト20内で放出され、逆さの溝62内に集まる
。
捕集室18内で電解質から金属マグネシウムがさらに放
出される。これら二つの源からのマグネシウムは捕集室
の表面へ浮上し、そこから取出されろ。
出される。これら二つの源からのマグネシウムは捕集室
の表面へ浮上し、そこから取出されろ。
第6,4および5図は本発明の別の設計の電解槽を示す
。この電11+イ槽は電気分解室100;金属捕集室1
02;’に、解質/金属混合物乞流すためσ)Nll限
付き通路104.および金属捕集用の逆さび)溝106
Y含むダクト;ならびに捕集室内に配置された液面位制
御装置1OS;V有している。
。この電11+イ槽は電気分解室100;金属捕集室1
02;’に、解質/金属混合物乞流すためσ)Nll限
付き通路104.および金属捕集用の逆さび)溝106
Y含むダクト;ならびに捕集室内に配置された液面位制
御装置1OS;V有している。
この電気分解域中は、グラファイト製の長いクサビ形ブ
ロック状の単一陽極110を含み、これらのブロックは
一本の連結軸に沿って相互に隣合って位置し、そして陽
極母線112によって@1源に接続されている。陽極は
、陰極母線116によって電源に接続されている鋼製陰
極114によって完全に取囲まれている。陰極は、垂直
に対して小さな角度をもって陽極の主要面119に対面
している側面11Bと、陽極の垂直端部121に対面し
ている垂直端部面120とからなっている。陰極表面1
18と陽極表面119どの間に挾持されているのは、4
枚の中間双極電極122である。
ロック状の単一陽極110を含み、これらのブロックは
一本の連結軸に沿って相互に隣合って位置し、そして陽
極母線112によって@1源に接続されている。陽極は
、陰極母線116によって電源に接続されている鋼製陰
極114によって完全に取囲まれている。陰極は、垂直
に対して小さな角度をもって陽極の主要面119に対面
している側面11Bと、陽極の垂直端部121に対面し
ている垂直端部面120とからなっている。陰極表面1
18と陽極表面119どの間に挾持されているのは、4
枚の中間双極電極122である。
陰極衣rNi120と陽極端部121とσ)間に挾持さ
れているのは4枚の中間双極電極124である、鋼製プ
レート126が陰極の表面118に対しその表面の下端
縁近くで溶接されている。これらのプレートは陰極の延
長部を形成づ−るもσ)であり。
れているのは4枚の中間双極電極124である、鋼製プ
レート126が陰極の表面118に対しその表面の下端
縁近くで溶接されている。これらのプレートは陰極の延
長部を形成づ−るもσ)であり。
垂直に対し約45°の角度で傾斜している。これらのプ
レート126と陽極の底面128との間には、三つの中
間双極電極1ろ0が配置され5これらも垂直に対し約4
5°傾斜している。傾斜したセットの中間双極電極1ろ
Oの間には、系中へ電解質を導入するために狭い隙間1
62が残されている。
レート126と陽極の底面128との間には、三つの中
間双極電極1ろ0が配置され5これらも垂直に対し約4
5°傾斜している。傾斜したセットの中間双極電極1ろ
Oの間には、系中へ電解質を導入するために狭い隙間1
62が残されている。
プレート126と中間双極電極150とσ)間σ)傾斜
した電気分解域は、陰極表面11B、中間′Ii″1極
122および陽極110の間の実質的に垂直な電気分解
域と連通しており、これらの領域へ電解質が連続的1c
、J−向きに流れ込むようにブfつている。
した電気分解域は、陰極表面11B、中間′Ii″1極
122および陽極110の間の実質的に垂直な電気分解
域と連通しており、これらの領域へ電解質が連続的1c
、J−向きに流れ込むようにブfつている。
すべての電極は絶縁スペーサ(図示せず)によって相互
に分離されている、 電解槽は5鋼製外殻1ろ4.断熱層1ろ6、ならびに溶
融金属(マグネシウム)および使用する溶融電解質の両
者に耐える材質の厚い耐火物ライニング168よりなっ
ている。、、電気分1竹域は、熱絶縁された蓋140に
よって閉じられ、蓋140には塩素ガスを取出すための
排気口142が備えなれている。
に分離されている、 電解槽は5鋼製外殻1ろ4.断熱層1ろ6、ならびに溶
融金属(マグネシウム)および使用する溶融電解質の両
者に耐える材質の厚い耐火物ライニング168よりなっ
ている。、、電気分1竹域は、熱絶縁された蓋140に
よって閉じられ、蓋140には塩素ガスを取出すための
排気口142が備えなれている。
金属(マグネシウム)捕集室102&−t、電気分解質
100から、カーテンウオール(垂れ壁)144によっ
て分離されている。そのカーテンウオール144は電解
槽の屋根部から電解質の表面れての移動(熱膨張による
)を防ぐような寸法である。
100から、カーテンウオール(垂れ壁)144によっ
て分離されている。そのカーテンウオール144は電解
槽の屋根部から電解質の表面れての移動(熱膨張による
)を防ぐような寸法である。
このような電解槽の運転は、第1および2図の電1tイ
槽の運転と同様である。電解質、マグネシウムおよび塩
素の混合物が、電気分解域の電極の間を上向きに流れ、
中間双極電極および陰極の上にあふれて耐火物ブロック
156のところまで行き、制限付き通路104ケ流れ下
る。その後、電解質の流速は低下し、マグネシウム滴が
溝106および160に捕集され、マグネシウム捕集室
へ送られろ。金属マグネシウム捕集室した電解質は通路
162に入り、再び電極間の電気分解域中へ上向きに入
る、かくして、電解質は陰極の周囲へ実質的に再循環さ
れるので、マグネシウム捕集室中への、またはそこから
の電解質の循11! i71.わずかに一部分にすぎな
い。
槽の運転と同様である。電解質、マグネシウムおよび塩
素の混合物が、電気分解域の電極の間を上向きに流れ、
中間双極電極および陰極の上にあふれて耐火物ブロック
156のところまで行き、制限付き通路104ケ流れ下
る。その後、電解質の流速は低下し、マグネシウム滴が
溝106および160に捕集され、マグネシウム捕集室
へ送られろ。金属マグネシウム捕集室した電解質は通路
162に入り、再び電極間の電気分解域中へ上向きに入
る、かくして、電解質は陰極の周囲へ実質的に再循環さ
れるので、マグネシウム捕集室中への、またはそこから
の電解質の循11! i71.わずかに一部分にすぎな
い。
陽極の側端部121および底128を取囲んでいる陰極
120・126および中間双極電極124゜150のた
めに、迂回電流は非常に低い水準にまで低減される。従
って、この電解槽は、中間双極電極使用の利点を達成す
る。すなわち、中間双極電極は金属生成のための有効陰
極1に面積ケ増大させ、しかも電解槽の大きさケ増火せ
ず、または多数の外部電気接続に給電することて伴なう
熱よ・よび電力σ)損失ケ増大ぜす、またそのような中
間駅(,1区電極の主要な潜在的欠点6防いでいる。
120・126および中間双極電極124゜150のた
めに、迂回電流は非常に低い水準にまで低減される。従
って、この電解槽は、中間双極電極使用の利点を達成す
る。すなわち、中間双極電極は金属生成のための有効陰
極1に面積ケ増大させ、しかも電解槽の大きさケ増火せ
ず、または多数の外部電気接続に給電することて伴なう
熱よ・よび電力σ)損失ケ増大ぜす、またそのような中
間駅(,1区電極の主要な潜在的欠点6防いでいる。
第6〜5図の電解槽は好ましい態様ケ示すものであるが
、下記σ)ような神々の設割変すエが可能であり、これ
らσ)改変態様も本発明の範囲内である。
、下記σ)ような神々の設割変すエが可能であり、これ
らσ)改変態様も本発明の範囲内である。
(a) 陰極表面126および中間駅4W+y、’g
i l参1ろOを省いて5中間電橙122および124
の下σ)迂回電流ケ可及的に小さくするように投首1さ
れた絶縁ブロックで置き換えることができろ。
i l参1ろOを省いて5中間電橙122および124
の下σ)迂回電流ケ可及的に小さくするように投首1さ
れた絶縁ブロックで置き換えることができろ。
(1))陰極表面120[:び中間駅lji ’Pa;
極1 ’ 24を省いて、中間電極122および13
0σ) 1tll団1“4部をまわる迂回電流ケ可及的
に小さくするように設計された絶縁ブロックで置き換え
ろことができろ、(C) 中間電極122のみを残し
て、」二記(a)・Mよび(b)’&同時に施すことが
てきろっ(d) 単一陽極の代りに、数個σ)矩形陽
極を用いることができ、それらの陽極の各々のい(つか
の側面または全側面乞陰極オ6よび中間双極電極で取囲
む。
極1 ’ 24を省いて、中間電極122および13
0σ) 1tll団1“4部をまわる迂回電流ケ可及的
に小さくするように設計された絶縁ブロックで置き換え
ろことができろ、(C) 中間電極122のみを残し
て、」二記(a)・Mよび(b)’&同時に施すことが
てきろっ(d) 単一陽極の代りに、数個σ)矩形陽
極を用いることができ、それらの陽極の各々のい(つか
の側面または全側面乞陰極オ6よび中間双極電極で取囲
む。
(e)矩形陽極を隣りのマグネシウム捕集室に対して平
行ではなく直角に配列できろ。
行ではなく直角に配列できろ。
(「)陽極はその水平断面が矩形でなくても、正方形ま
たは円形であってもよい。
たは円形であってもよい。
(g)陽極は下向きにテーバが付けられていてよい、、
fなわち、陽極は円筒形や矩形でなく、円錐形またはピ
ラミッド形であってもよい。
fなわち、陽極は円筒形や矩形でなく、円錐形またはピ
ラミッド形であってもよい。
第1図は本発明による電解槽の一例の正面図でアl)、
第2図のA、Aで示される二つの面の断面である。 第2図は第1図のB−B線に潅5横面断面図である。 第6図は本発明による電解槽の別の一例の平面(一部断
面)図である・ 第4図は第6図のG−G線に沿う断面図である。 第5図は第6図のD−D線に清う断面図で゛ある。 陽極24; 中間双極電極28・50.ろ2.ろ4;陰
極26; 気体捕集空間44; 電気分解室16; 金属捕集室18; 液面位制御手段22.。 特許出願人 アルカン・インターナショナル・リミテ
ッド 訃、・ 5 代理人 弁理士 湯 1曳 恭 三(′J(外4名) へ () 0) () べr ()
第2図のA、Aで示される二つの面の断面である。 第2図は第1図のB−B線に潅5横面断面図である。 第6図は本発明による電解槽の別の一例の平面(一部断
面)図である・ 第4図は第6図のG−G線に沿う断面図である。 第5図は第6図のD−D線に清う断面図で゛ある。 陽極24; 中間双極電極28・50.ろ2.ろ4;陰
極26; 気体捕集空間44; 電気分解室16; 金属捕集室18; 液面位制御手段22.。 特許出願人 アルカン・インターナショナル・リミテ
ッド 訃、・ 5 代理人 弁理士 湯 1曳 恭 三(′J(外4名) へ () 0) () べr ()
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 目的金属よりも高密度の溶融[7た金属塩化
物電解質の電気分解により金属を製造する方法であって
: そ、ltぞれが1個σ)陽極、1個の陰極、および1ま
たはそれ以−にσ)中間双極電極からなる1組またはそ
れ以−h 0’I a;IL込体σ)電極群間Q)電極
間域の下端部へ電解質な導入し、 陽極と陰極どの間に電流を通すことにより、陽極性の電
極イ(而において塩素ン発生させ、金属ケ陰極表面に生
成させ、そして電解質/金属/塩素混合物を電極間域を
上昇させ。 電極間域の4二端部から退出する電′N(、質/金属混
合物を中間双極電極および陰極の上から流して陰極背面
の限定された通路内ぞ流下させ、液体表面位ゲ実質上一
定の尚さに維持して、その1仮定通路においてまたはそ
の限定通路の上流部で電解質/金属混合物から塩素の実
質上完全な分離乞行い、しかも電流の可成りの部分が中
間双極電極乞迂回しないようにし。 その限定通路の下流部で電解質/金属混合物から金属ケ
、金属捕集域に連絡している逆さ向きの溝中へ分離・回
収し、そして電1’flqjケ市極間域の下端部へ再循
環させろ、 ことケ特徴どする電気分解による金属0)製造方法っ(
2)液体表面を中間双極電極の■l縁の高さ側近に維持
する特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (3) 電解質/金属混合物が限定通路内の通過の際
に5〜501113I+の圧力降下を受けろように−4
−る特許請求の範囲第1または2項に記載の方法。 (4) 塩化マグネシウムよりなる溶融電解質な用い
て金属マグネシウムを製造する特W1″請求の範囲第1
〜6項のいずれかに記載の方法。 f5J 使用電解槽は655〜695℃の温度、0.
6〜1.5 A/α2の電流密度、および4〜25間の
電極間空隙で運転する特許請求の範囲第4項に記載の方
法。 (6) 目的金属よりも高密度の溶融電解質σ)電気
分解によって金属ヶ製造するt二めの装置であって、陽
極24;1またはそり、以上の中間双極電、極28.5
0,32,54 ; および中間双極電極の一つに対
面している前面とその反対側の背面とを有体、ならびに
その組込体の」二〇)気体捕集空間A4、を含む電気分
解室16、 電気分解域のl−r、t fgl−および底部と連通し
ているが気体捕集室44とは隔絶されている金属抽11
各室1B、陰極26の背面に隣接して延在しそして金属
捕集室′1Bに連絡しており、電解質/金属混合物のた
めの制限付ぎ通路5Bおよびその制限通路の下流側に金
属捕集())ために金属が金属捕集室/\流動するよう
な形状とした逆さの溝62ケ含んでいろダクト20、 該1またはそれ以上の中間及4実電極の頂部縁において
電気分解域から上昇する電解質/金属混合物袈陰極の上
から流してダクト20中に流入させおよび電解質/金属
混合物の表面ケ実質上一定の高さに維持する手段22、 を有することを特徴どする金属製造J「lσ)電気分解
槽、 (7)陽極は主表面ど端部および/−!、たは下端表面
とを有し、そして−またはそれ以上0)中間水イ愼電極
は陽極の主表面と対面しているだけではなく、陽極の端
部および/または下端:!<I#iとも対面している特
許請求の範囲第6項に記載○′11L気分1111曹。 (8)各中間双極電極は頂縁tま水平でル、す、かつそ
の陽極対面側で丸味2伺けられている特許請求の範囲第
6または7項に記載の電気分解槽。 (9) すべての中間双極電極の頂縁は実質的に同じ
高さである特許請求の範囲第6〜8項のいずれかに記載
の電気分解槽。 (2)電解質/金属混合物表面ケ実質上一定σ〕高さに
維持するための手段は、金属捕集室の電解質中に部分的
または全体的に浸漬された容器の形態の液面制御装置か
らなり、金属捕集室へ、または金属捕集室から電解質乞
移行させて液面位を変更できるようしてしたものである
特許請求の範囲第6〜9項のいずれかに記載の電気分解
槽。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8222665 | 1982-08-06 | ||
GB8222665 | 1982-08-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5943890A true JPS5943890A (ja) | 1984-03-12 |
JPS6230274B2 JPS6230274B2 (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=10532148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58142396A Granted JPS5943890A (ja) | 1982-08-06 | 1983-08-03 | 電解による金属の製造方法およびその装置 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US4514269A (ja) |
EP (1) | EP0101243B1 (ja) |
JP (1) | JPS5943890A (ja) |
AU (1) | AU565873B2 (ja) |
BR (1) | BR8304222A (ja) |
CA (1) | CA1224743A (ja) |
DE (1) | DE3368695D1 (ja) |
IS (1) | IS1288B6 (ja) |
NO (1) | NO164994C (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017018441A1 (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-02 | 東邦チタニウム株式会社 | 溶融塩電解槽、およびそれを用いた金属マグネシウムの製造方法並びにスポンジチタンの製造方法 |
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