[发明专利]通过电解还原生产金属的方法和设备

权利要求书

1.一种通过电解还原包含第一金属的氧化物的原料来生产金属的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述原料布置为接触电解池内的熔盐和阴极，

将阳极布置为接触所述电解池内的所述熔盐，所述阳极包含熔融的第二金属，所述第二金属不同于所述第一金属，以及

在所述阳极和所述阴极之间施加电势，使得氧从所述原料中移除，从所述原料中移除的氧与所述熔融的第二金属反应以形成包含所述第二金属的氧化物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当施加所述电势时一部分所述第二金属沉积在所述阴极上，使得所还原的原料包含所述第一金属和一部分所述第二金属。

3.根据权利要求2所述的方法，其包括从所述第一金属中分离所述第二金属以提供包含所述第一金属但不包含所述第二金属的产物的另外的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二金属通过热处理例如热蒸馏从所述第一金属中分离。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二金属通过使用酸洗的处理从所述第一金属中移除。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原料包含多于一种不同金属的氧化物，和/或其中所述第一金属的氧化物是合金的氧化物。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二金属是工业纯的金属，或其中所述第二金属是合金，例如共晶组成的合金。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属具有低于1000摄氏度的熔点和低于1750摄氏度的沸点。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一金属是选自硅、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、锗、钇、锆、铌、钼、铪、钽、钨、镧、铈、镨、钕、钐、锕、钍、镤、铀、镎和钚的任意金属或所述任意金属的合金。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二金属是选自锌、碲、铋、铅和镁的任意金属或所述任意金属的合金。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当在所述阴极和所述阳极之间施加电势时，所述熔盐处于低于1000摄氏度，优选低于850摄氏度，优选低于800或750或700或650摄氏度的温度下。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述熔盐是含锂盐，优选包含氯化锂的盐。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括还原所述包含所述第二金属的氧化物以回收所述第二金属的另外的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述包含所述第二金属的氧化物从所述阳极被转移至独立的池或室并且被还原以回收所述第二金属，所述第二金属被转移回所述阳极。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述原料包含钽氧化物并且所述阳极包含熔融锌。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述原料包含钛氧化物并且所述阳极包含熔融锌。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在电解期间在所述阳极基本没有气体释放。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中没有与所述电解池内的所述熔盐接触的碳。

19.一种通过电解还原包含第一金属与氧的氧化物的原料来生产金属的设备，所述设备包括被布置为接触熔盐的阴极和阳极，其中所述阴极接触所述原料，并且所述阳极包含熔融金属，所述熔融金属能够形成氧化物。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述熔融金属是选自锌、碲、铋、铅和镁的任意金属或所述任意金属的合金。

21.根据权利要求19或20所述的设备，其中没有与所述熔盐接触的碳。