[发明专利]电解冶炼系统

说明书

电解冶炼系统(100)具备：电解冶炼炉(1)，其具有被导入熔融矿石(Wm)的炉主体(10)、设置于炉主体(10)内的底部(10B)的阴极基板(11)、以及设置于炉主体(10)内的阴极基板(11)的上方的阳极基板(12)；非活性气体循环部(2)，其具有将供给至电解冶炼炉(1)内的非活性气体与氧一起回收，并再次向熔融矿石(Wm)供给非活性气体的循环管线(21)；以及氧去除部(3)，其设置于循环管线(21)，并从循环管线(21)去除氧。

技术领域

本发明涉及电解冶炼系统。

本申请基于2019年6月21日在日本申请的特愿2019-115567号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

作为用于对例如铁矿石进行冶炼的技术，目前为止广泛使用利用高炉进行的热处理。在该方法中，使作为金属材料的铁矿石、以及作为还原材料的焦炭在炉内燃烧。在炉内，焦炭中所含的碳从铁夺取氧而产生热和一氧化碳、二氧化碳。通过该反应热，铁矿石熔融，生成生铁。之后，从生铁去除杂质而得到纯铁。

在此，上述的方法需要包括焦炭在内的大量的碳，因此一氧化碳、二氧化碳的产生量变大。随着近年来大气污染对策的严格化，谋求抑制这些含碳气体的产生量的冶炼技术。作为这样的技术的一例，可以举出下述专利文献1中记载的电解冶炼法。

在电解冶炼法中，在预先熔融的铁矿石介于阳极基板与阴极基板之间的状态下施加电压。由此，在阳极基板侧析出包含熔渣成分的熔融电解质，在阴极基板侧析出熔融铁(纯铁)。作为阳极基板，作为一例，使用包括铁、铬、钒、钽在内的金属材料。作为阴极基板，作为一例而使用由钼形成的金属板。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第8764962号说明书

发明内容

在此，在上述的电解冶炼法中，随着电解反应的进行，在阳极基板侧产生氧。在氧的浓度(氧势)过度变高、或变低的情况下，纯铁中有可能溶入杂质。因此，对于通过将氧势保持为适当从而能够进行纯度更高的电解冶炼的系统的需求越来越高。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供一种为了能够进行纯度更高的电解冶炼并且防止电极的腐蚀而能够控制氧势的电解冶炼系统。

用于解决课题的手段

本发明的一方式的电解冶炼系统具备：电解冶炼炉，其具有被导入熔融矿石的炉主体、设置于所述炉主体内的底部的阴极基板、及设置于所述炉主体内的阴极基板的上方的阳极基板；非活性气体循环部，其具有将供给至所述电解冶炼炉内的非活性气体与氧一起回收、并再次向所述熔融矿石供给所述非活性气体的循环管线；以及氧去除部，其设置于所述循环管线，并从所述循环管线去除氧。

根据上述结构，通过由非活性气体循环部供给的非活性气体，能够使在阳极基板侧产生的氧伴随而对其进行回收。由此，能够避免因氧的存在而混入杂质。而且，与非活性气体一起回收的氧在氧去除部被去除。通过去除氧，能够通过循环管线再次向熔融矿石供给非活性气体。由此，能够削减非活性气体的使用量。

在上述电解冶炼系统中，也可以是，所述氧去除部具备：基体管，其供所述非活性气体及所述氧在内部流通；以及单体电池堆，其具有设置于所述基体管的外周面、并根据施加的电压而使所述基体管内的氧透过至外部的燃料电池单体。

根据上述结构，通过对燃料电池单体施加电压而基体管内的氧透过外部。氧的透过量根据所施加的电压而变化。因此，仅通过改变电压，就能够精细地调节氧的去除量。

也可以是，上述电解冶炼系统还具备温度调节部，所述温度调节部设置于所述循环管线中的所述氧去除部的上游侧，将在所述循环管线中流通的非活性气体及氧的温度调节为所述燃料电池单体的工作温度。