[发明专利]用于还原固体原料的设备和方法

权利要求书

1.一种还原固体原料的方法，所述方法包括如下步骤：

在布置在壳体内的双极电解池堆中的元件的上表面上布置所述原料，使熔融盐循环通过所述壳体以便所述盐与所述元件和所述原料接触，向所述双极电解池堆的端电极施加电位使得所述元件的上表面成为阴极的而所述元件的下表面成为阳极的，所施加的电位足以使所述固体原料还原。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述元件为双极元件，优选其中所述双极电解池堆包括2-50个双极元件，原料布置在各个所述元件的所述上表面上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述原料包括金属氧化物、氧化物的混合物、金属氧化物复合物或金属与氧化物的混合物。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述原料呈粒子或颗粒或通过粉末加工方法如压制或注浆成型或挤出制得的预制件的形式。

5.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述熔融盐为金属卤化物盐或金属卤化物盐的混合物，优选包含氯化钙。

6.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述还原通过电分解，例如通过电脱氧进行。

7.根据任何前述权利要求所述的方法，其中使所述固体原料还原以形成还原产物，并且所述方法还包括从所述壳体泄放所述熔融盐并回收所述还原产物的步骤。

8.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述还原产物没有完全被还原成金属。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述还原产物是金属性的，例如金属或合金。

10.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述端电极包括端阳极和端阴极，将一部分原料布置在所述端阴极的上表面上或与所述端阴极电接触的双极元件的上表面上。

11.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述双极堆中的一个或更多个双极元件具有复合结构，所述复合结构包含限定所述上表面的上部分和与所述上部分可电连接的分开的下部分，所述方法还包括通过使所述上部分分离于所述下部分来回收所述还原产物的步骤。

12.根据任何前述权利要求所述的方法，所述方法包括如下步骤：从所述壳体中取出所述双极堆或包含所述双极元件的所述双极堆的至少一部分，以装载固体原料和/或以回收还原产物。

13.根据任何前述权利要求所述的方法，所述方法包括如下步骤：例如通过使单个双极元件滑出所述双极电解池堆而将单个双极元件移出所述双极电解池堆，以方便到达所述元件的上表面以装载固体原料和/或以回收还原产物。

14.一种用于还原固体原料的设备，所述设备包括：

具有熔融盐入口和熔融盐出口的壳体，

位于所述壳体内的双极电解池堆，所述堆包括布置在所述壳体的上部分中的端阳极、布置在所述壳体的下部分中的端阴极和在所述阳极和所述阴极之间彼此垂直间隔开的一个或更多个双极元件，其中各个所述双极元件的上表面和所述端阴极的上表面能支承所述原料，

所述设备布置为使熔融盐通过所述入口可进入所述壳体、与所述元件和所述原料接触、并通过所述出口离开所述壳体。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述入口被限定为通过所述壳体的下部分的壁，所述出口被限定为通过所述壳体的上部分的壁。

16.一种用于还原固体原料的设备，所述设备包括：

用于容纳熔融盐的壳体，

位于所述壳体内的双极电解池堆，所述堆包括布置在所述壳体中的端阳极、布置在所述壳体中的端阴极和在所述阳极与所述阴极之间彼此间隔开的一个或更多个双极元件，其中各个所述双极元件的第一表面能支承所述原料。

17.一种用于还原固体原料的设备，所述设备包括：

用于容纳熔融盐的壳体，

可位于所述壳体内的包含多个双极元件的双极电解池堆，各个所述双极元件的第一表面能支承所述固体原料，

其中所述双极电解池堆适于方便向所述双极元件的所述第一表面以及从所述双极元件的所述第一表面装载和卸载原料和/或还原产物。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述双极电解池堆能够可移除地位于所述壳体中以提供对所述堆的到达性，从而有助于原料和/或还原产物的装载和卸载。