JPH0359146B2 - - Google Patents

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JPH0359146B2
JPH0359146B2 JP57204229A JP20422982A JPH0359146B2 JP H0359146 B2 JPH0359146 B2 JP H0359146B2 JP 57204229 A JP57204229 A JP 57204229A JP 20422982 A JP20422982 A JP 20422982A JP H0359146 B2 JPH0359146 B2 JP H0359146B2
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/04Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of magnesium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/005Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells for the electrolysis of melts

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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はMgCl2から金属Mgを電解的に採取す
る方法、特に密度が析出する金属Mgの密度より
僅かに大きくなるように組成を調整した浴を用い
ることにより析出金属の回収効率の向上を達成し
た金属Mgの電解採取法に関する。
金属Mgの電解製造においてはMgCl2の外に
NaCl、KCl、LiCl、CaCl2、CaF2のような各種
の塩を添加した溶融混合浴が用いられる。生成
Mgの回収法としては浴の密度をMgより大きく
調整することにより金属Mgを浴の表面に浮上さ
せて回収する方法と、この反対に、電解槽底部に
沈ませて下方から回収する方法が知られている。
より一般的な前者の方法による場合は、金属粒子
(溶融状)の電極面からの分離並びに浴面への効
率的な浮上を可能にするために、浴の組成はその
密度がMgに比べてできるだけ大きくなるように
配合され、特に密度の大きいCaCl2が通常30%程
度含有される。例えば特公昭43−9973号公報に記
載のMg製造用電解浴は20%MgCl2−30%NaCl−
30%CaCl2−18%KCl−2%CaF2の組成をもち、
一方特開昭56−47580号公報記載の電解装置では
20%MgCl2−30%CaCl2−50%NaClの組成が用い
られている。浴の密度を増すことは析出Mgの浴
面への到達を促進し金属の効率的回収を可能にす
る反面、析出金属中の浴表面に露出する体積割合
が大きくなる結果、同時に発生する塩素ガスや空
気に触れて再結合したり燃焼する機会が増し、こ
れが電流当りのMg収率低下の一原因となってい
る。さらに成分としてのCaCl2は浴の融点の低下
に寄与しているが、反面電気伝導度が比較的低い
ので、電解に必要な電圧が高くなりこの理由にお
いて電力原単位は高くなる。さらに浴の発熱量が
大きくなるので、利用できる最大電流が大巾に制
限される。
このような点で不利なCaCl2を含まない電解浴
例えばNaCl−MgCl2系によっても金属Mgを製造
することができるが、この場合は高電気伝導度を
得るためにNaCl成分を高くすると、これに応じ
て浴の溶融温度も高くなり、操作温度を高くしな
ければならない。そうしないと浴の粘性が高く、
析出Mgの搬出効率が低下する。
この他にも電解浴系が提案されている。例えば
特公昭36−9055号公報にはLiCl−5〜38%MgCl2
の、また特公昭36−16701号公報には5〜約44%
MgCl2、約56%より低くないKCl、残余が主とし
てMg以外のアルカリ土類金属塩化物よりなる電
解質浴の使用が記載されている。これらの場合は
特に電解浴が金属Mgよりも小さい密度になるよ
うに配合され、析出したMgは槽の底部に沈降回
収される。この回収法は浴面で析出金属を回収す
る方法に比べて装置構成が複雑になるという欠点
を有する。
本発明は上述せる従来のMgCl2浴の電解製造に
おける諸問題を解決すべくなされたものであっ
て、その要旨とするところは、少くとも一対の陽
極及び陰極を配置した電解室並びに該電解室から
分離された金属採集室を有する電解槽を用い、
MgCl2を含む溶融塩浴の電解により金属Mgを採
取する方法において、該浴の組成を浴の比電気伝
導度が約24Ω-1cm-1以上であり、かつ浴の密度が
共存する金属Mgの密度より僅かに大きくなるよ
うに調製し、かゝる浴を用いて電極間に通電を行
ない、析出した金属Mgをその大半を浴面下に保
持せる溶融塩浴と共に電解室から金属採集室へ導
き、この際浴から他の析出物である塩素ガスの本
質的部分を分離し、さらに金属採集室で密度の差
により金属Mgをを徐々に浴の表面に集めて回収
することを特徴とする。低密度浴を用いた金属
Mgの電解採取法に存する。
本発明の実施に用いられる浴は従来広く用いら
れていたCaCl2を含まない成分で調製するのが好
適である。その代りにKCl乃至LiClが用いられ、
浴は本質的にMgCl2−NaCl−KCl及び/又は
LiClの三乃至四元系組成をもつ。これらの配合は
浴の密度が全体として共存するMgの密度より僅
かに大きくなるように調整され、その値は電解槽
の構成、電解条件によって多少変動するが、特に
同一温度におけるMgとの密度差が0.02〜0.10
g/cm3、例えば670℃.において約1.60〜1.68
g/cm3の範囲にあるのが適当である。この範囲よ
り大きくなると析出金属の浮上が速すぎ、金属採
集室に浴が達する前に浴面に達し塩素と再結合し
たり酸化したりする割合が大きくなる。一方これ
より小さくなりMgとの密度差がなくなったり或
は負になると浴面での回収に長時間を要したりま
た不可能になる。従つて妥当な時間内に生成Mg
を浮上・回収するのは上記の範囲にすべきであ
る。
浴の組成は密度と共に電気伝導度及ひ溶融温度
が最適となるように調整される。特に電気伝導度
は高いことが好ましく、最低2.4Ω-1cm-1(比電導
度)とするのが適当である。
本発明方法ほ実施に用いる金属採集室乃至浴−
金属分離室としてはある程度の時間にわたって浴
を留めておき、この間に金属を分離・浮上させる
ことができれば各種の構成のものが利用できる。
基本的には融壁を介して電解室から分離され、融
壁の浴面位付近及び底部に設けた開口によって連
絡される構成が適当である。このような採集室を
備えた電解槽は例えばソ連邦発明者証第609778号
公報及び特開昭57−47887号公報並びに本出願人
の先願に係る特開昭58−161788号公報(特願昭57
−41571号明細書)に記載されている。
析出金属を担持せる浴流は電解時に発生・浮上
する塩素ガスの泡により駆動される流れで充分で
あるが、浴の密度が比較的小さい時はさらに特開
昭57−63687号に記載されているような冷却手段
を設けたり、或は本出願人の先願に係る特開昭58
−22385号公報(特願昭56−121172)に記載のよ
うに対向電極面間隔を変動させることにより速い
流れを形成することもできる。このような浴流に
運ばれて生成金属Mgは隔壁上部に設けた開口を
経て金属採集室乃至分離室へ入り、こゝで下降す
る浴流から分離される。もう一方の生成物である
Cl2は浴が開口へ入るまでに実質的に分離される。
両生成物を分離した浴は隔壁下部の径路を経て電
解室へ戻る。
次に本発明を実際の操作例によって具体的に説
明する。添付の図面は本発明方法の実施に適した
構成の一例を示す略図であり、特に第1図は平面
断面図、第2図は第1図にA−Aで示す位置にお
ける立面断面図である。図において全体を1とし
て示す電解槽はSS鋼材製の外殻2並びにこの内
面に沿つて構築されたアルミナ煉瓦等の絶縁性耐
火物製壁体3を有し、該壁体内部はアルミナ等の
中央隔壁4により二分割され、これらはさらに隔
壁5,6によって電解室7,8並びに金属を浴か
ら分離し集めるための金属採集室9,10に分割
されている。電解室7,8の中央には黒鉛から成
る陽極11,12が置かれ、これに関して対称的
に、鉄板より成る陰極13〜16が両端に各1
箇、これらの間に黒鉛部分と金属部分とから成る
中間電極が複数箇(このうちの一を代表的に17
〜20の参照符号で表わす)が、一連の煉瓦製架
台(代表符号21)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22,23が載
置される。陽極11,12の上部及び陰極13〜
16の接電端は蓋24を貫通して電解室7,8の
上方べ伸びている。室7,8の両側の隔壁5,6
には陰極13〜16及び中間電極17〜20の上
端よりもやゝ上方に設けた析出金属を担持せる電
解浴を金属採集室9,10へ流出させるための開
口25,26及び金属を本質的に分離した浴を電
解室7,8へ戻すため底部に設けた開口27,2
8をそれぞれ複数箇有する。金属採集室9,10
には各電極材とほぼ平行に配設した絶縁壁29
1-3,301-3が隔壁5,6から深く延びでいる。
これらの絶縁壁29,30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
合によっては下部を省略することもできる。採集
室9,10に集められた金属Mgは槽1外に汲み
出され、インゴットとして固められ、又は溶融状
態でTiCl4やZrCl4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壁体3ほ外周の外殻には
ブロワー(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
傷を減ずることができる。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 1 基本的に第1図及び第2図に示す装置を用い
た。外径約7m、高さ2.5mの円筒状で外面に濡
れ壁式の冷却を受けるSS鋼製外殻内に、厚さ約
20cmのアルミナ煉瓦の壁が設けられ、また中央の
隔壁に関して対称的にそれぞれ内測1.2m×5m
×2.2m電解室が各1箇設けられ、この中央に断
面2.5m×1.2mの黒鉛製陽極、両端に120cm×80
cm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6枚直列に配置した。この
電解槽に重量比で20%MgCl2−60%NaCl−20%
KClの組成をもつ浴を溶融した。670℃.の操作
温度におけるMgの密度1.58g/cm3に対し浴の密
度は1.63g/cm3で、その差は0.05g/cm3、また電
気伝導度は2.53Ω-1cm-1である。各々の陽−陰極
間に30Aの電圧を印加し各方向に5000Aの電流
(0.52A/cm2)を通して電解操作を行ない、24時
間の通電で結局約1.4トンの金属Mg及び4.1トン
の塩素ガスを回収した。Mg1トン当りの所要電
力は10.29KWHであった。
実施例 2 実施例1と同一電解槽を用いた。使用した浴の
組成は20%MgCl2−60%NaCl−10%KCl−10%
LiClの四元系で、約670℃.の操作温度における
浴の密度は1.62g/cm3で、Mgとの密度差は0.04
g/cm3、また電気伝導度は約2.95Ω-1cm-1であっ
た。各陽−陰極間に29.1Vの電圧を印加し、各方
向に上記と同様に5000Aずつ流して24時間電解を
行ない上記とほぼ同量の金属Mg及び塩素ガスを
得た。達成された電力原単位は9.94KWH/ton−
Mgであった。
比較例 従来の組成をもつ電解浴を上記二実施例と同じ
電解槽を用い同一電流値により電解操作を行なつ
て結果を比較した。用いた浴の組成は20%MgCl2
−50%NaCl−30%CaCl2で670℃.における密度
は約1.78g/cm3であった。24時間通電の結果金属
Mg1.35トン、塩素ガス3.95トンで、所要電力原
単位は11.73KWH/ton−Mgであった。
以上詳述したように本発明においては、 (1) 析出した金属Mgと電解浴との密度差が小さ
く調整されるので、微粒子状の生成Mgは金属
採集室で浴から分離・採集されるまでのその大
部分が浴面下に保持されるようになり、この結
果酸化や再塩化によるMgの損失が減少しMg
の収率が大巾に向上した。
(2) 使用される浴は従来のものよりも密度が小さ
いので、電解室から金属採集室へと、両室を分
離する隔壁の上部に設けた開口を経て浴流に運
ばれるMgの移動が容易になり、このため浴面
レベルを高く保って電解操作を行なうことが可
能になつた。この結果、電解室から金属採集室
へ持ち込まれるCl2の量が減少し、収率の向上
が達成され、また一方操作浴面レベルの調節可
能な範囲が広いので、原料の投入回数を減らす
ことができ、この点において作業の単純化が可
能である。
(3) 浴の組成には電気抵抗の大きいCaCl2が含ま
れないので電気伝導度が比較的高く、発熱量が
少い。このため従来の浴組成による電解に比べ
て電流値を大きくとることができ、この結果時
間当りのMg及びCl2生成量の増加、即ち電解槽
の能力(生産性)の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に適する電解槽の一
構成例を略示する平面断面図、第2図は第1図に
A−Aで示す位置における立面断面図である。図
において各参照番号は次の各部材を表わす。 1……電解槽;2……外殻;3……壁体;4…
…中央隔壁;5,6……隔壁;7,8……電解
室;9,10……金属採集室;11,12……陽
極;13〜16……陰極;17〜20……中間電
極;21……架台;22,23……絶縁板;24
……蓋;25〜28……開口;29,30……絶
縁壁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少くとも一対の陽極及び陰極を配置した電解
    室並びに該電解室から分離された金属採集室を有
    する電解槽を用い、MgCl2を含む溶融塩浴の電解
    により金属Mgを採取する方法において、該浴の
    組成を浴の比電気伝導度が約2.4Ω-1cm-1以上で
    あり、かつ浴の密度が共存する金属Mgの密度よ
    り僅かに大きくなるように調製し、かゝる浴を用
    いて電極間に通電を行ない、析出した金属Mgを
    その大半を浴面下に保持せる溶融塩浴と共に電解
    室から金属採集室へ導き、この際浴から他の析出
    物である塩素ガスの本質的部分を分離し、さらに
    金属採集室で密度の差による金属Mgを徐々に浴
    の表面に集めて回収することを特徴とする、低密
    度浴を用いた金属Mgの電解採取法。 2 上記浴の密度が同一温度における溶融Mgの
    密度よりも0.02乃至0.10g/cm3大きい、特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 3 上記浴の組成が本質的にMgCl2及びNaCl、
    並びにKCl、LiClの中から選ばれた1乃至2種の
    塩化物から成る三乃至四元系である、特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の方法。
JP57204229A 1982-11-19 1982-11-19 低密度浴を用いた金属Mgの電解採取法 Granted JPS5993894A (ja)

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NZ206098A NZ206098A (en) 1982-11-19 1983-10-28 A method for the electrolytic production of magnesium
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BR8306288A BR8306288A (pt) 1982-11-19 1983-11-16 Processo para eletroliticamente obter-se metal magnesio
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