RU2731950C2

RU2731950C2 - Method of producing microstructured powders of titanium

Info

Publication number: RU2731950C2
Application number: RU2019104952A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Лебедев; Виктор Вячеславович Поляков
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-09-09
Also published as: RU2019104952A; RU2019104952A3

Abstract

FIELD: physics; chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to electrolytic production of microstructured titanium powder. Electrolysis is carried out at 600–700 °C in molten electrolyte based on halides of alkali and/or alkali-earth metals without titanium compounds. Method involves dissolution of titanium or its wastes at anode with formation of solutions of titanium compounds in salt melt with simultaneous dissolution of alkali metal released in cathode, to produce titanium powders by reduction of its compounds with dissolved alkali metal in volume of molten salt in electrolytic cell under inert atmosphere. Cathodic current density is stepwise increased from 0.5 A/cm² to 1.5 A/cm², anode is installed 4–8 times less than cathode density. At reduction of working voltage value by 4–5 % of initial value for each stage electrolysis current is disconnected for 1–2 s with measurement of reverse electromotive force and back EMF maintained within 1.5–1.4 V to 0.4–0.3 V. For each subsequent connection, cathodic current density is increased by 1.3–1.5 times by increasing current or decreasing cathode surface.

EFFECT: obtaining microstructural (from 10 to 100 mcm) titanium powders for 3D-technologies.

1 cl, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к производству тонкодисперсных (от 10 до 100 мкм) порошков титана и его сплавов, пригодных, после классификации и сфероидизации, для использования в 3D технологиях.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, namely to the production of fine (10 to 100 microns) powders of titanium and its alloys, suitable, after classification and spheroidization, for use in 3D technologies.

При производстве изделий из титана и его сплавов по существующей технологии 75-80% металла переходит в отходы [1, с. 252]. Известным способом их переработки является электрорафинирование в расплавах солей [2, с. 550-581]. В качестве электролита используют преимущественно NaCl, либо его смеси с хлоридами щелочных и/или щелочноземельных металлов. Оптимальная концентрация ионов титана в электролите 3-6 мас. %, катодная плотность 1-2А/см², анодная плотность в 4-8 раз меньше (от 0,125А/см² до 0,5А/см²) [2, с. 568]. Такой режим электролиза обеспечивает высокие интенсивность и избирательность электрорафинирования. Катодный осадок периодически извлекается из ванны и состоит из крупных (до 15-20 мм.) игольчатых кристаллов титана с (20-30) мас. % электролита. Выход по току составляет 70-90%, расход электроэнергии 10-11 квт⋅ч/кг. При анодном растворении достигается эффективная очистка титана от кислорода, азота, водорода и электроположительных примесей (Fe, Ni, W, Mo и т.д), которые накапливаются в анодном остатке. Разработаны конструкции рафинировочных электролизеров [2, с. 579-581].In the production of products from titanium and its alloys according to the existing technology, 75-80% of the metal goes to waste [1, p. 252]. A well-known method of their processing is electrorefining in molten salts [2, p. 550-581]. The electrolyte used is mainly NaCl, or its mixture with chlorides of alkali and / or alkaline earth metals. The optimum concentration of titanium ions in the electrolyte is 3-6 wt. %, cathode density 1-2A / cm ² , anode density 4-8 times less (from 0.125A / cm ² to 0.5A / cm ² ) [2, p. 568]. This mode of electrolysis provides high intensity and selectivity of electrorefining. The cathode deposit is periodically removed from the bath and consists of large (up to 15-20 mm) titanium needle crystals with (20-30) wt. % electrolyte. The current output is 70-90%, the power consumption is 10-11 kWh / kg. With anodic dissolution, effective purification of titanium from oxygen, nitrogen, hydrogen and electropositive impurities (Fe, Ni, W, Mo, etc.), which accumulate in the anode residue, is achieved. The designs of refining electrolyzers have been developed [2, p. 579-581].

Проблемой, решаемой в настоящей работе, является получение микроструктурных порошков титана, пригодных для 3D технологий.The problem to be solved in this work is the production of microstructured titanium powders suitable for 3D technologies.

Проблема заключается в создании технологичного электролитического способа, позволяющего получать тонкодисперсные от 10 мкм до 100 мкм порошки титана, которые после классификации и сфероидизации [3-5] могут быть использованы в 3D технологиях.The problem lies in the creation of a technological electrolytic method that makes it possible to obtain finely dispersed titanium powders from 10 µm to 100 µm, which, after classification and spheroidization [3-5], can be used in 3D technologies.

Известен способ электролитического получения микроструктурных порошков титана крупностью более 300 мкм [6]. В способе используются легкоплавкие смеси хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов, например: 40 мас. % LiCl, 60 мас. % КСl (t_пл 475°С), 50 мол. % NaCl, 50 мол. % SrCl₂ (t_пл 565°С). Электролиз ведут при плотности тока выше предельного тока разряда ионов титана, обеспечивая преимущественное объемное восстановление соединений титана растворенным в солевой смеси щелочным металлом. Осажденный на катоде титан сдувают с поверхности катода аргоном, который обеспечивает также циркуляцию электролита с порошком титана через электрохимическую и сборную ячейки для осаждения в ней частиц титана крупностью более 300 мкм, которые периодически извлекаются из электролизера.A known method of electrolytic production of microstructured titanium powders with a particle size of more than 300 microns [6]. The method uses low-melting mixtures of chlorides of alkali and / or alkaline earth metals, for example: 40 wt. % LiCl, 60 wt. % КСl ( _melting point 475 ° С), 50 mol. % NaCl, 50 mol. % SrCl ₂ ( _mp 565 ° C). The electrolysis is carried out at a current density higher than the limiting discharge current of titanium ions, providing the predominant volumetric reduction of titanium compounds with an alkali metal dissolved in the salt mixture. The titanium deposited on the cathode is blown off from the cathode surface with argon, which also circulates the electrolyte with titanium powder through the electrochemical and collecting cell for the deposition of titanium particles with a particle size of more than 300 microns in it, which are periodically removed from the electrolyzer.

Способ не решает поставленную проблему, не обеспечивая получение порошков титана с крупностью 10-100 мкм. Вызывает сомнение и эффективность «сдувки» аргоном осажденных на поверхности катода кристаллов титана. Без решения этой проблемы развивается поверхность катода, приводящая к замыканию его с анодом и прекращению электролиза.The method does not solve the problem posed by not providing titanium powders with a particle size of 10-100 microns. The efficiency of "blowing" of titanium crystals deposited on the cathode surface also raises doubts. Without solving this problem, the surface of the cathode develops, leading to its closure with the anode and the termination of electrolysis.

Для решения поставленной проблемы наиболее близким к настоящему изобретению является способ получения нано- и микроструктурных порошков кремния (аналога титана) электролитическим рафинированием материала, содержащего кремний, в солевой смеси, содержащей в мас. %: (0-70) CsCl, (10-60) KСl, (10-40) NaCl в электролизере, под инертной атмосферой, в интервале температур от 600 до 700°С, с выделением на катоде щелочных металлов, растворяющихся в солевой смеси, ионизацией на аноде кремния и восстановлением его ионов растворенным щелочным металлом в объеме электролита [7].To solve this problem, the closest to the present invention is a method for producing nano- and microstructured silicon powders (analogue of titanium) by electrolytic refining of a material containing silicon in a salt mixture containing in wt. %: (0-70) CsCl, (10-60) KCl, (10-40) NaCl in an electrolyzer, under an inert atmosphere, in the temperature range from 600 to 700 ° C, with the release of alkali metals at the cathode that dissolve in a salt mixture , ionization at the silicon anode and reduction of its ions by a dissolved alkali metal in the volume of the electrolyte [7].

В рассматриваемом способе щелочной металл растворяется в расплаве солей и взаимодействует с соединениями кремния, находящимися в объеме электролита, восстанавливая их до элементарного кремния. Электролитическое восстановление кремния происходит не за счет разряда его ионов на поверхности катода, а за счет их восстановления растворенным щелочным металлом в объеме электролита. Для предотвращения выделения кремния на поверхности катода в начальный момент электролиза исходную концентрацию кремнийсодержащих ионов в расплаве не создают.In the considered method, the alkali metal dissolves in the molten salt and interacts with silicon compounds in the volume of the electrolyte, reducing them to elemental silicon. Electrolytic reduction of silicon occurs not due to the discharge of its ions on the cathode surface, but due to their reduction by a dissolved alkali metal in the volume of the electrolyte. To prevent silicon precipitation on the cathode surface at the initial moment of electrolysis, the initial concentration of silicon-containing ions in the melt is not created.

Использование хлоридного электролита значительно облегчает отмывку электролитического порошка кремния от остатков электролита, снижая потери электролитического кремния на стадии отмывки, особенно его мелкодисперсной фракции. Кроме того, в используемом способе, хлориды щелочных металлов негигроскопичны, и их сушка перед электролизом требует меньших энерго и трудозатрат.The use of a chloride electrolyte greatly facilitates the washing of electrolytic silicon powder from electrolyte residues, reducing the loss of electrolytic silicon at the washing stage, especially its finely dispersed fraction. In addition, in the method used, alkali metal chlorides are non-hygroscopic, and their drying before electrolysis requires less energy and labor.

Прототип ориентирован на получение нано- и микроструктурных порошков кремния от 50 нм до 1000 нм и реализуется при низких катодных от 0,35 мА/см² до 8 мА/см² и анодных от 3 мА/см² до 80 мА/см² плотностях тока.The prototype is focused on obtaining nano- and microstructural silicon powders from 50 nm to 1000 nm and is implemented at low cathodic densities from 0.35 mA / cm ² to 8 mA / cm ² and anodic densities from 3 mA / cm ² to 80 mA / cm ² current.

Для организации интенсивного процесса получения порошков титана с размерами от 10 до 100 мкм для 3D технологий предлагается работать при близких к принятым в промышленной практике электрорафинирования титана катодной плотности тока от 1,0 до 2,0 А/см², анодной плотности тока в (4-8) раз меньше катодной, контролируя величину рабочего напряжения. При его снижении на 4-5% от первоначального значения при данной плотности тока отключают на 1-2 секунды ток электролиза для измерения величины обратной ЭДС, поддерживая ее в пределах от (1,5-1,4) В до (0,4-0/3) В. При каждом последующем включении необходимо увеличивать катодную плотность тока в 1,3-1,5 раза либо увеличивая ток, либо уменьшая поверхность катода. Прекращают электролиз при величине обратной ЭДС (0,4-0,3) В.To organize an intensive process of obtaining titanium powders with sizes from 10 to 100 microns for 3D technologies, it is proposed to work with cathodic current density from 1.0 to 2.0 A / cm ² , anode current density close to those adopted in industrial practice for electrorefining titanium (4 -8) times less than the cathodic one, controlling the value of the operating voltage. When it decreases by 4-5% from the initial value at a given current density, the electrolysis current is turned off for 1-2 seconds to measure the back EMF value, maintaining it in the range from (1.5-1.4) V to (0.4- 0/3) V. At each subsequent switch-on, it is necessary to increase the cathode current density by 1.3-1.5 times, either by increasing the current or by reducing the cathode surface. The electrolysis is stopped when the back EMF is (0.4-0.3) V.

Снижение величины рабочего напряжения во времени обусловлено уменьшением концентрации растворенного щелочного металла в прикатодном слое солевого расплава, связанное с испарением щелочного металла, расходованием тока на побочные процессы (восстановление продуктов гидролиза, электроположительных примесей, перезаряд ионов), задалживанием растворенного щелочного металла в солевом расплаве, находящемся вне зоны протекания электродных процессов. С увеличением катодной плотности тока прикатодная концентрация щелочного металла возрастает, позволяя продлить процесс объемного восстановления титана.The decrease in the value of the operating voltage over time is due to a decrease in the concentration of the dissolved alkali metal in the near-cathode layer of the molten salt, associated with the evaporation of the alkali metal, the consumption of current for side processes (recovery of hydrolysis products, electropositive impurities, ion recharge), the deposition of the dissolved alkali metal in the salt melt located outside the zone of the electrode processes. With an increase in the cathode current density, the near-cathode concentration of an alkali metal increases, making it possible to prolong the process of titanium volume reduction.

Новый технический результат, достигаемый в заявленном способе, заключается в получении электролитического порошка титана с преимущественным размером 10-100 мкм, пригодного после классификации и сфероидизации для использования в 3D технологиях.A new technical result achieved in the claimed method consists in obtaining an electrolytic titanium powder with a predominant size of 10-100 microns, suitable after classification and spheroidization for use in 3D technologies.

Для реализации заявленного способа осуществляют электролитическое растворение по меньшей мере одного выполненного из титана анода, процесс ведут в расплаве смеси хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов, в электролизере под инертной атмосферой, в интервале температур от 600 до 700°С, при ступенчатом повышении катодной плотности тока от 0,5А/см² до 1,5А/см², анодной - в 4-8 раз меньше, с выделением на катоде щелочных металлов и восстановлением соединений титана в объеме электролита. Выделение щелочных металлов или их смесей происходит на катоде из нержавеющей стали, железа или никеля, либо из другого металла слабо взаимодействующего с щелочным металлом в рабочем диапазоне температур. Анод может быть выполнен в виде бруска или пластины титана, либо может быть в виде лома, помещенного в корзину из чистого углеродного материала или никеля. Для растворения анодного материала и выделения щелочного металла на катоде через ванну пропускают постоянный ток. Изначально концентрацию растворенного в расплаве титана не задают. Образующийся на поверхности катода щелочной металл растворяется в электролите, вступая во взаимодействие с титансодержащими ионами не на поверхности катода, а в объеме электролита. Титансодержащие ионы образуются на аноде при прохождении постоянного тока. Элементарный титан в виде мелкодисперсного порошка диспергируется в объеме расплава солей. После окончания процесса остаток анода извлекают из ванны. Электролизер охлаждают, извлекают тигель с застывшем электролитом и диспергированном в нем порошком титана, который отмывают от электролита слабым раствором соляной кислоты (5%) и дистиллированной водой. Раствор солей отправляют на очистку, регенерацию с последующей отправкой полученных солей в голову процесса. Во время отмывки порошков титана от электролита проводят седиментационную, фракционную классификацию порошков титана. Получают титан в виде порошка, 90% которого приходится на фракции от 10 до 100 мкм.To implement the claimed method, at least one anode made of titanium is electrolytically dissolved, the process is carried out in a melt of a mixture of chlorides of alkali and / or alkaline earth metals, in an electrolyzer under an inert atmosphere, in the temperature range from 600 to 700 ° C, with a stepwise increase in the cathode density current from 0.5A / cm ² to 1.5A / cm ² , anodic - 4-8 times less, with the release of alkali metals at the cathode and reduction of titanium compounds in the volume of the electrolyte. The separation of alkali metals or their mixtures occurs on a cathode made of stainless steel, iron or nickel, or from another metal that weakly interacts with an alkali metal in the operating temperature range. The anode can be made in the form of a titanium bar or plate, or it can be in the form of scrap placed in a basket of pure carbon material or nickel. A direct current is passed through the bath to dissolve the anode material and release the alkali metal at the cathode. Initially, the concentration of titanium dissolved in the melt is not specified. The alkali metal formed on the cathode surface dissolves in the electrolyte, interacting with titanium-containing ions not on the cathode surface, but in the volume of the electrolyte. Titanium-containing ions are formed at the anode during the passage of direct current. Elemental titanium in the form of a finely dispersed powder is dispersed in the volume of the salt melt. After the end of the process, the remainder of the anode is removed from the bath. The electrolyzer is cooled, the crucible with the solidified electrolyte and titanium powder dispersed in it is removed, which is washed from the electrolyte with a weak solution of hydrochloric acid (5%) and distilled water. The salt solution is sent for purification, regeneration, followed by sending the obtained salts to the head of the process. During the washing of titanium powders from the electrolyte, sedimentation, fractional classification of titanium powders is carried out. Titanium is obtained in the form of a powder, 90% of which falls on fractions from 10 to 100 μm.

Пример 1. Электролиз проводили в стальном тигле под атмосферой очищенного аргона при 700°С в расплаве, используемым в промышленности при электролитическом получении натрия и состоящим из 40 мас. % хлорида натрия, 36 мас. % хлорида кальция и 24 мас. % хлорида бария. В качестве анода использовали титановую пластину с рабочей поверхностью 10 см², в качестве катода -стальной пруток диаметром 3 мм с рабочей поверхностью 2,5 см². Начальная катодная плотность тока составляла 0,5 А/см², анодная - 0,125 А/см². При снижении рабочего напряжения на 4-5% от исходного значения, отключали на 1-2 секунды ток электролиза, измеряли величину обратной ЭДС. При последующем включении катодную плотность тока повышали последовательно до 0,75; 1,0; 1,5; 2,0 А/см², увеличивая ток электролиза. Таким образом, проходили интервал плотностей тока на катоде от 0,5 А/см² до 2 А/см², на аноде от 0,125 А/см² до 0,50 А/см². Результаты измерения величин начального и конечного рабочего напряжения, их разности, обратной ЭДС, продолжительности электролиза и прошедшего количества электричества приведены в таблице.Example 1. Electrolysis was carried out in a steel crucible under an atmosphere of purified argon at 700 ° C in a melt used in industry for the electrolytic production of sodium and consisting of 40 wt. % sodium chloride, 36 wt. % calcium chloride and 24 wt. % barium chloride. A titanium plate with a working surface of 10 cm ^{2 was} used as the anode, and a steel bar 3 mm in diameter with a working surface of 2.5 cm ^{2 was used} as the cathode. The initial cathodic current density was 0.5 A / cm ² , and the anode current density was 0.125 A / cm ² . With a decrease in the operating voltage by 4-5% from the initial value, the electrolysis current was turned off for 1-2 seconds, and the back EMF value was measured. On subsequent switching on, the cathode current density was increased sequentially to 0.75; 1.0; 1.5; 2.0 A / cm ² , increasing the electrolysis current. Thus, the range of current densities at the cathode from 0.5 A / cm ² to 2 A / cm ² , at the anode from 0.125 A / cm ² to 0.50 A / cm ² . The results of measuring the values of the initial and final operating voltage, their difference, back EMF, duration of electrolysis and the passed amount of electricity are shown in the table.

Видно, что ступенчатое повышение катодной плотности тока позволяет существенно продлить процесс объемного восстановления титана. Наиболее стабильный процесс электролиза проходил при катодной плотности тока (0,5-1,5) А/см².It is seen that a stepwise increase in the cathode current density makes it possible to significantly extend the process of titanium volume reduction. The most stable electrolysis process took place at a cathode current density (0.5-1.5) A / cm ² .

Прекратили процесс при 2 А/см², когда величина рабочего напряжения снизилась на 4% за 2 мин, а величина обратной ЭДС составила 0,3 В. Электролит с титановым порошком механически отделяли от тигля и растворяли в разбавленной (5%) соляной кислоте и дистиллированной воде. Согласно проведенному гранулометрическому анализу более 90% титана имела крупность от 10 до 100 мкм. Вес полученного порошка практически совпадал с убылью веса анода. Величина обратной ЭДС изменялась от 1,5 В при первом отключении до 0,3 В при последнем. Количество пропущенного электричества составило 3,29А⋅ч.The process was stopped at 2 A / cm ² , when the operating voltage decreased by 4% in 2 minutes, and the back EMF was 0.3 V. The electrolyte with titanium powder was mechanically separated from the crucible and dissolved in dilute (5%) hydrochloric acid and distilled water. According to the conducted granulometric analysis, more than 90% of the titanium had a particle size of 10 to 100 microns. The weight of the obtained powder practically coincided with the decrease in the weight of the anode. The back EMF value varied from 1.5 V at the first disconnection to 0.3 V at the last one. The amount of passed electricity was 3.29 Ah.

Пример 2Example 2

В условиях Примера 1 устанавливали ток, отвечающий катодной плотности тока 0,5А/см², анодной плотности тока 0,125А/см². При снижении исходного рабочего напряжения на 4-5% величину катодной плотности тока последовательно повышали до 0,75; 1,0; 1,5; 2,0 А/см² за счет уменьшения глубины погружения катода. Величина анодной плотности тока при этом оставалась постоянной. Фракционный состав порошка не изменился. Обратная ЭДС изменялась от 1,4 до 0,4 В. Количество пропущенного электричества составило 2,5А⋅ч.Under the conditions of Example 1, a current corresponding to a cathodic current density of 0.5A / cm ² , an anode current density of 0.125A / cm ^{2 was set} . With a decrease in the initial operating voltage by 4-5%, the value of the cathode current density was sequentially increased to 0.75; 1.0; 1.5; 2.0 A / cm ² by reducing the immersion depth of the cathode. In this case, the anodic current density remained constant. The fractional composition of the powder has not changed. The back EMF varied from 1.4 to 0.4 V. The amount of passed electricity was 2.5 Ah.

Пример 3Example 3

В условиях примера 2, вели электролиз постоянным током 1,25 А. После 60 минут электролиза величина рабочего напряжения снизилась с 4,71 до 4,21 В, а обратная ЭДС составила 0,35 В. Фракционный состав порошка практически не изменился. Количество пропущенного электричества составило 1,25А⋅ч.Under the conditions of example 2, electrolysis was carried out with a direct current of 1.25 A. After 60 minutes of electrolysis, the value of the operating voltage decreased from 4.71 to 4.21 V, and the back EMF was 0.35 V. The fractional composition of the powder practically did not change. The amount of passed electricity was 1.25 Ah.

Пример 4Example 4

Изначально задали концентрацию TiCl₂ в солевом расплаве 1 мас. %. Включили ток электролиза 1А, который в два раза превышал предельный ток разряда ионов титана. Через 10 минут электролиза величина рабочего напряжения резко снизилась с 4,71 В до 4,10 В. При отключении тока электролиза величина обратной ЭДС была близка к нулю. Это свидетельствует о том что при наличии ионов титана в исходном электролите разряд его ионов происходит не только в объеме электролита но и на катоде, развивая его поверхность, при этом объемное восстановление ионов титана прекращается.Initially, the concentration of TiCl ₂ in the salt melt was set at 1 wt. %. The electrolysis current of 1A was turned on, which was twice the limiting discharge current of titanium ions. After 10 minutes of electrolysis, the operating voltage dropped sharply from 4.71 V to 4.10 V. When the electrolysis current was turned off, the back EMF was close to zero. This indicates that in the presence of titanium ions in the initial electrolyte, the discharge of its ions occurs not only in the volume of the electrolyte but also at the cathode, developing its surface, while the volumetric reduction of titanium ions stops.

Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что совокупность заявленных признаков способа позволяют получать микроструктурные порошки титана требуемого для 3D технологий фракционного состава. Ступенчатое повышение катодной плотности тока позволяет в 1,5-2,5 раза увеличить производительность процесса.Thus, the above examples confirm that the combination of the claimed features of the method makes it possible to obtain microstructured titanium powders of the fractional composition required for 3D technologies. A stepwise increase in the cathode current density makes it possible to increase the productivity of the process by 1.5-2.5 times.

Claims

Способ электролитического получения микроструктурных порошков титана при 600-700°С в расплавленном электролите на основе галогенидов щелочных и/или щелочноземельных металлов без соединений титана, включающий растворение на аноде титана или отходов его производства с образованием растворов соединений титана в солевом расплаве с одновременным растворением в нём щелочного металла, выделяющегося на катоде, с получением порошков титана восстановлением его соединений растворённым щелочным металлом в объёме солевого расплава в электролизёре под инертной атмосферой, отличающийся тем, что катодную плотность тока ступенчато повышают от 0,5 А/см² до 1,5 А/см², а анодную устанавливают в 4-8 раз меньше катодной плотности тока, при снижении величины рабочего напряжения на 4-5% от начального значения для каждой ступени ток электролиза отключают на 1-2 с с измерением обратной ЭДС и поддерживают обратную ЭДС в пределах от 1,5-1,4 В до 0,4-0,3 В, причём при каждом последующем включении катодную плотность тока повышают в 1,3-1,5 раза путем увеличения тока или уменьшения поверхности катода. A method for electrolytic production of microstructured titanium powders at 600-700 ° C in a molten electrolyte based on halides of alkali and / or alkaline earth metals without titanium compounds, including dissolving titanium or its production waste at the anode to form solutions of titanium compounds in a molten salt with simultaneous dissolution in it alkali metal precipitated at the cathode, with the production of titanium powders by the reduction of its compounds with a dissolved alkali metal in the volume of a molten salt in an electrolyzer under an inert atmosphere, characterized in that the cathode current density is gradually increased from 0.5 A / cm ² to 1.5 A / cm ² , and the anode one is set 4-8 times less than the cathode current density, with a decrease in the operating voltage by 4-5% of the initial value for each stage, the electrolysis current is turned off for 1-2 s with back EMF measurement and back EMF is maintained within from 1.5-1.4 V to 0.4-0.3 V, moreover, with each subsequent inclusion, the cathode tight the current spindle is increased by 1.3-1.5 times by increasing the current or decreasing the cathode surface.