[发明专利]电解生产和精炼金属的方法

权利要求书

1.一种用电解法生产和精炼金属的方法，其特征在于：

向第一电解槽提供：上层熔融电解质层，它包含基于氧化物的第一 电解质，所述第一电解质含有待精炼金属的氧化物，其中所述第一电解 质为熔融态且具有低于该工艺操作温度的熔点；设置在所述上层熔融电 解质层中的阳极；和底层熔融合金层，它包含待精炼金属和至少一种比 待精炼金属更贵的金属的合金，所述合金在第一电解槽中构成阴极，所 述第一电解质具有比该合金的密度低的密度；

将原料加入所述上层熔融电解质层，该原料包含待精炼金属的金属 氧化物；

使直流电流通过所述阳极到所述阴极以还原所述金属氧化物来生 产具有更高浓度待精炼金属的合金；

将所述第一电解槽的所述底层熔融合金层的所述合金转移至第二 电解槽以向所述第二电解槽提供包含该合金的底层熔融合金层，所述合 金构成所述第二电解槽中的阳极；

向所述第二电解槽提供：含与待精炼金属相同的金属的上层熔融金 属层，所述上层熔融金属层构成阴极；包含基于氧化物的第二电解质的 中间熔融电解质层，所述电解质包含待精炼金属的氧化物，其中第二电 解质为熔融态且具有低于该工艺操作温度的熔点，所述第二电解质具有 介于所述上层熔融金属层的密度和底层熔融合金层的密度之间的密度； 和

使直流电流通过所述第二电解槽的所述阳极到所述阴极，借此，待 精炼金属从阳极合金移动到所述上层熔融金属层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一槽和所述第二槽是分 开的容器，所述容器通过管子流体连通。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一槽和所述第二槽在同 一容器中并由壁隔开且经所述壁下方的空间流体连通。

4.根据权利要求1所述的方法，其中待精炼金属是硅、钛或钪。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二电解质是相同 的。

6.根据权利要求1所述的方法，其中比待精炼金属更贵的所述金属 是铜、铁或银。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述底层熔融合金层包 含待精炼金属和至少一种比待精炼金属更贵的金属的合金，所述合金具 有低于待精炼金属的所述熔点的熔点。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述基于氧化物的电解 质含有至多20wt％的卤化物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述基于氧化物的电解 质含有至多7wt％的卤化物。

10.根据权利要求5所述的方法，用于精炼硅，其特征在于所述基 于氧化物的电解质是CaO-SiO₂。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述基于氧化物的电 解质含有40-75wt％SiO₂。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述基于氧化物的电 解质是选自含有至多50wt％Al₂O₃的CaO-Al₂O₃-SiO₂、BaO-SiO₂、 BaO-TiO₂-SiO₂、CaO-TiO₂-SiO₂、MgO-TiO₂-SiO₂、Al₂O₃-CaO-MgO-SiO₂、 含有至多40wt％MgO的Al₂O₃-CaO-SiO₂-TiO₂和CaO-MgO-SiO₂-TiO₂。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述基于氧化物的电 解质是含有25-60wt％SiO₂的BaO-SiO₂。