Электрохимическое восстановление оксидов металлов - RU2006101575A

Реферат

1. Способ электрохимического восстановления порошков и/или гранул оксида металла в электролизере, который содержит ванну расплавленного электролита, катод и анод, при этом катод выполнен в виде элемента, который имеет верхнюю поверхность для поддерживания порошков и/или гранул оксида металла и который расположен горизонтально или слегка наклонно, имеет передний конец и задний конец, погружен в ванну электролита и поддерживается с возможностью перемещения таким образом, чтобы приводить порошки и/или гранулы оксида металла на верхней поверхности катода в движение по направлению к переднему концу элемента, при этом способ включает в себя стадии, на которых (а) прилагают потенциал электролизера между анодом и катодом, который способен электрохимически восстанавливать оксид металла, подаваемый в ванну расплавленного электролита; (b) непрерывно или полунепрерывно подают порошки и/или гранулы оксида металла в ванну расплавленного электролита так, что эти порошки и/или гранулы осаждаются на верхнюю поверхность катода; (с) приводят порошки и/или гранулы оксида металла в движение по верхней поверхности катода по направлению к переднему концу катода при одновременном контакте с расплавленным электролитом, посредством чего происходит электрохимическое восстановление оксида металла до металла по мере того, как порошки и/или гранулы движутся по направлению к переднему концу; и (d) непрерывно или полунепрерывно удаляют порошки и/или гранулы по меньшей мере частично электрохимически восстановленного оксида металла из ванны расплавленного электролита.

2. Способ по п.1, в котором стадия (b) включает в себя подачу порошков и/или гранул оксида металла в ванну расплавленного электролита так, что эти порошки и/или гранулы формируют на верхней поверхности катода слой глубиной в одну или две частицы.

3. Способ по п.1, в котором стадия (b) включает в себя подачу порошков и/или гранул оксида металла в ванну расплавленного электролита так, что эти порошки и/или гранулы оксида металла осаждаются на верхнюю поверхность катода в виде кучи из порошков и/или гранул, а стадия (с) вызывает распределение встряхиванием порошков и/или гранул в куче в слой глубиной в одну или две частицы и их передвижение по верхней поверхности катода по направлению к переднему концу катода.

4. Способ по п.1, в котором стадия (с) включает в себя приведение порошков и/или гранул оксида металла на верхней поверхности катода в движение по направлению к переднему концу катода в виде слоя порошков и/или гранул глубиной в одну или две частицы.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадия (с) включает в себя избирательное перемещение катода таким образом, чтобы привести порошки и/или гранулы оксида металла на верхней поверхности катода в движение по направлению к переднему концу катода.

6. Способ по п.5, в котором стадия (b) включает в себя перемещение катода в направлениях вперед и назад так, чтобы привести порошки и/или гранулы оксида металла на верхней поверхности катода в движение по направлению к переднему концу катода.

7. Способ по п.6, включающий в себя перемещение катода в повторяющейся последовательности, которая содержит короткий период колебательного движения в направлениях вперед и назад и короткий период неподвижного состояния.

8. Способ по п.1, в котором стадия (с) включает в себя перемещение катода таким образом, чтобы привести порошки и/или гранулы по всей ширине катода в движение с одинаковой скоростью, так что порошки и/или гранулы имеют по существу одинаковое время пребывания внутри ванны.

9. Способ по п.1, включающий в себя промывку порошков и/или гранул, которые удаляют из электролизера, и отделение электролита, который унесен гранулами из электролизера.

10. Способ по п.9, включающий в себя извлечение электролита, смытого с порошков и/или гранул, и рециркуляцию этого электролита в электролизер.

11. Способ по п.1, включающий в себя приложение потенциала электролизера выше потенциала разложения по меньшей мере одного компонента электролита, так что в электролите имеются катионы металла, отличного от металла катодного оксида металла.

12. Способ по п.11, в котором в ситуации, когда оксидом металла является диоксид титана, в качестве электролита используют электролит на основе CaCl₂, который в качестве одного из компонентов содержит СаО, а способ включает в себя поддержание потенциала электролизера выше потенциала разложения СаО.

13. Способ по п.1, в котором размер частиц порошков и/или гранул находится в диапазоне 0,5-4 мм.

14. Электролизер для электрохимического восстановления порошков и/или гранул оксида металла, содержащий (а) ванну расплавленного электролита; (b) катод в виде элемента, который имеет верхнюю поверхность для поддерживания порошков и/или гранул оксида металла и который расположен горизонтально или слегка наклонно, имеет передний конец и задний конец, погружен в ванну электролита и поддерживается с возможностью перемещения таким образом, чтобы привести порошки и/или гранулы оксида металла на верхней поверхности катода в движение по направлению к переднему концу катода; (с) анод; (d) средство для приложения потенциала между анодом и катодом; (е) средство для подачи порошков и/или гранул оксида металла в ванну электролита так, что порошки и/или гранулы оксида металла могут осаждаться на верхнюю поверхность катода; (f) средство для приведения порошков и/или гранул оксида металла в движение по верхней поверхности катода по направлению к переднему концу катода при одновременном контакте с расплавленным электролитом, посредством чего может происходить электрохимическое восстановление оксида металла до металла по мере того, как порошки и/или гранулы движутся по направлению к переднему концу; и (g) средство для удаления по меньшей мере частично электрохимически восстановленных оксидов металлов из ванны электролита.

15. Электролизер по п.14, в котором катод представляет собой пластину.

16. Электролизер по п.14 или 15, в котором средство для приведения порошков и/или гранул оксида металла в движение по верхней поверхности катода включает в себя средство для перемещения катода таким образом, чтобы вызывать движение порошков и/или гранул оксида металла.

17. Электролизер по п.16, в котором средство для приведения порошков и/или гранул оксида металла в движение по верхней поверхности катода включает в себя средство для перемещения катода в направлениях вперед и назад.

18. Электролизер по п.14, в котором катод выполнен так, чтобы приводить порошки и/или гранулы оксида металла в движение на верхней поверхности катода по направлению к переднему концу катода в виде слоя порошков и/или гранул, который имеет глубину в одну или две частицы.

19. Электролизер по п.18, в котором катод выполнен с направленным вверх выступом у переднего конца, который вызывает накопление порошков и/или гранул позади выступа.

20. Электролизер по п.18 или п.19, в котором верхняя поверхность катода выполнена с рядом поперечно простирающихся пазов, которые способствуют плотной упаковке порошков и/или гранул.

21. Электролизер по п.14, в котором средство для приложения электрического потенциала между анодом и катодом включает в себя электрическую цепь, в которой источник питания соединен с передним концом катода.

22. Электролизер по п.14, в котором анод простирается вниз в ванну электролита и расположен на заданном расстоянии над верхней поверхностью катода.

23. Электролизер по п.22, который включает в себя средство для перемещения анода вниз в ванну электролита по мере расходования анода с тем, чтобы поддерживать заданное расстояние между анодом и катодом.