特開 2024-14062 塩化マグネシウム吸引管、貯留槽、塩化マグネシウム吸引管の使用方法及び、金属マグネシウムの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024014062

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】塩化マグネシウム吸引管、貯留槽、塩化マグネシウム吸引管の使用方法及び、金属マグネシウムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25C 7/00 20060101AFI20240125BHJP

   C25C 3/04 20060101ALI20240125BHJP

   C25C 7/06 20060101ALI20240125BHJP

   C22B 26/22 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

C25C7/00 302B

C25C3/04

C25C7/06 302

C22B26/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022116627

(22)【出願日】2022-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】390007227

【氏名又は名称】東邦チタニウム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】秋元 文二

【テーマコード（参考）】

4K001

4K058

【Ｆターム（参考）】

4K001AA38

4K001BA08

4K058AA11

4K058BA05

4K058BB05

4K058CB03

4K058CB05

4K058FA02

4K058FC26

(57)【要約】

【課題】金属マグネシウム及び塩化マグネシウムを含む溶融体から分離させる塩化マグネシウムへの、金属マグネシウムの混入を抑制することができる塩化マグネシウム吸引管、貯留槽、塩化マグネシウム吸引管の使用方法及び、金属マグネシウムの製造方法を提供する。
【解決手段】この発明の塩化マグネシウム吸引管１は、貯留槽１１内で互いに分離した上方側の金属マグネシウム層Ｌｍと下方側の塩化マグネシウム層Ｌｃを含む溶融体ＭＢで、前記塩化マグネシウム層Ｌｃから塩化マグネシウムを吸引することに用いられるものであって、塩化マグネシウムの吸引端部２ａを含む内側管２と、前記内側管２の少なくとも前記吸引端部２ａ側の周囲に設けられ、金属マグネシウムの捕捉端部３ａを含む外側管３とを有するものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯留槽内で互いに分離した上方側の金属マグネシウム層と下方側の塩化マグネシウム層を含む溶融体で、前記塩化マグネシウム層から塩化マグネシウムを吸引することに用いられる塩化マグネシウム吸引管であって、
塩化マグネシウムの吸引端部を含む内側管と、前記内側管の少なくとも前記吸引端部側の周囲に設けられ、金属マグネシウムの捕捉端部を含む外側管とを有する、塩化マグネシウム吸引管。

【請求項2】

前記内側管の前記吸引端部が、前記外側管の前記捕捉端部よりも突出して位置する、請求項１に記載の塩化マグネシウム吸引管。

【請求項3】

当該塩化マグネシウム吸引管を前記溶融体に浸漬させた状態で、前記外側管が、前記溶融体の金属マグネシウム層の厚みを超える長さを有する、請求項１に記載の塩化マグネシウム吸引管。

【請求項4】

前記外側管が、溶融体中に存在する金属マグネシウムの液滴の表面に形成された被膜を破壊する被膜破壊部を含む、請求項１に記載の塩化マグネシウム吸引管。

【請求項5】

塩化マグネシウム及び金属マグネシウムを含む溶融体の貯留に用いられる貯留槽であって、
槽本体と、前記槽本体に取り付けられた請求項１～４のいずれか一項に記載の塩化マグネシウム吸引管とを備える貯留槽。

【請求項6】

請求項１～４のいずれか一項に記載の塩化マグネシウム吸引管を使用する方法であって、
内側管の前記吸引端部及び外側管の前記捕捉端部を、前記金属マグネシウム層と塩化マグネシウム層との界面よりも前記貯留槽の底部側に位置させた状態で、
内側管により塩化マグネシウムを吸引する間、金属マグネシウムを外側管の前記捕捉端部で捕捉する、塩化マグネシウム吸引管の使用方法。

【請求項7】

請求項６に記載の塩化マグネシウム吸引管の使用方法により前記溶融体から取り出した塩化マグネシウムに対し、溶融塩電解を行い、金属マグネシウムと塩素ガスとを生成させる、金属マグネシウムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、貯留槽の上方側の金属マグネシウム層と下方側の塩化マグネシウム層を含む溶融体に浸漬させて用いられる塩化マグネシウム吸引管、貯留槽、塩化マグネシウム吸引管の使用方法及び、金属マグネシウムの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

クロール法によりチタンを製造するには、還元容器内にて、四塩化チタンを金属マグネシウムで還元し、金属チタンを生成させる。この際に、副生成物として生成される塩化マグネシウムは、該塩化マグネシウムを含む溶融塩浴を用いた電気分解（いわゆる溶融塩電解）に供され、金属マグネシウムと塩素ガスが生成する。溶融塩電解で得られる金属マグネシウムは再度、四塩化チタンの還元に用いられる。

【0003】

たとえば特許文献１～３には、四塩化チタンの還元で生成する塩化マグネシウムの取扱いに関する記載がある。

【0004】

特許文献１には、「還元工程で副生する塩化マグネシウムを溶融状態で保存する塩化マグネシウム保存工程」について記載されている。

【0005】

特許文献２では、「容器内に２種以上の溶融物が存在している場合、それらの界面よりも下層側の溶融物を抜き取る際、当該界面よりも上層側の溶融物が混入することを抑制するコンテナを提供すること」を目的として、「密閉可能である容器と、前記容器の内外にわたって配置され、一端部が該容器の外側に位置するパイプ本体を有し、溶融金属または溶融塩を移送するための溶融物移送用部材とを備え、前記溶融物移送用部材が、前記容器の内側に位置する他端部にフランジを更に有する、コンテナ」が提案されている。

【0006】

特許文献３では、「特に還元容器から溶融塩化マグネシウムの排出管におけるような、スポンジチタン製造工程で取り扱う高温融体用の移送管において、熱変形が小さくまた酸化消耗の少なく、それにより修理コスト低減を可能する高温融体移送管構造を提供すること」を課題としている。そして、特許文献３は、「スポンジチタン製造工程で取り扱う高温融体用の移送管において、該移送管の内部または外部に同心状に保護管を設けたことを特徴とする高温融体移送管」を提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３－３０６７８９号公報

【特許文献2】特開２０２１－９１９４１号公報

【特許文献3】特開２００２－１６８３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

四塩化チタンの還元後、還元反応によって生成した塩化マグネシウムは、還元反応に使用されなかった未反応の金属マグネシウムとともに還元容器から回収される。

【0009】

そのような金属マグネシウムを含んだまま塩化マグネシウムを溶融塩電解に用いると、その金属マグネシウムが含有する還元容器由来のニッケル等の不純物により、溶融塩電解で得られる金属マグネシウムが汚染される。不純物で汚染された金属マグネシウムは、四塩化チタンの還元に用いた場合、還元で生成する金属チタンの純度の低下を招くおそれがある。それ故に、還元容器から回収した塩化マグネシウムは、金属マグネシウムを分離した後に、溶融塩電解で用いることが望ましい。

【0010】

塩化マグネシウムから金属マグネシウムを分離させるには、それらを貯留槽内にて溶融状態の溶融体として静置することが考えられる。そうすると、比重差に基づいて、金属マグネシウムが上方側に浮上するとともに、塩化マグネシウムが下方側に沈降する。これにより、貯留槽内で溶融体が金属マグネシウム層と塩化マグネシウム層に分かれる。その状態で、溶融体に浸漬させた吸引管により、塩化マグネシウム層から塩化マグネシウムを吸引することで、塩化マグネシウムを金属マグネシウムと分離して回収することができる。

【0011】

ここで、溶融体の塩化マグネシウム層から塩化マグネシウムを吸引すると、底部側の塩化マグネシウム層の厚みが塩化マグネシウムの減量に伴って減少にするに従い、溶融体の液面及び、金属マグネシウム層と塩化マグネシウム層との界面が降下していく。特にその界面が、当該界面よりも深い箇所に位置する吸引管の吸引端部に近づくと、吸引端部から吸引される塩化マグネシウムに、上方側の金属マグネシウム層の金属マグネシウムが巻き込まれて共に吸引されて混入しやすくなるという問題があった。

【0012】

この発明の目的は、金属マグネシウム及び塩化マグネシウムを含む溶融体から分離させる塩化マグネシウムへの、金属マグネシウムの混入を抑制することができる塩化マグネシウム吸引管、貯留槽、塩化マグネシウム吸引管の使用方法及び、金属マグネシウムの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

発明者は鋭意検討の結果、塩化マグネシウム吸引管を、塩化マグネシウム吸引用の内側管と、金属マグネシウム捕捉用の外側管とを含む少なくとも二重の管構造にすることを案出した。これにより、塩化マグネシウム吸引管の溶融体中の端部の周囲で、吸引端部に引き込まれる塩化マグネシウムの流れに、金属マグネシウムが巻き込まれたとしても、比重が相対的に小さい当該金属マグネシウムは、内側管の吸引端部に至る手前の途中で浮上して、外側管の捕捉端部で捕捉される。その結果、内側管に吸引される塩化マグネシウムに、金属マグネシウムが混入することが抑制される。

【0014】

この発明の塩化マグネシウム吸引管は、貯留槽内で互いに分離した上方側の金属マグネシウム層と下方側の塩化マグネシウム層を含む溶融体で、前記塩化マグネシウム層から塩化マグネシウムを吸引することに用いられるものであって、塩化マグネシウムの吸引端部を含む内側管と、前記内側管の少なくとも前記吸引端部側の周囲に設けられ、金属マグネシウムの捕捉端部を含む外側管とを有するものである。

【0015】

上記の塩化マグネシウム吸引管では、前記内側管の前記吸引端部が、前記外側管の前記捕捉端部よりも突出して位置することが好ましい。

【0016】

上記の塩化マグネシウム吸引管では、当該塩化マグネシウム吸引管を前記溶融体に浸漬させた状態で、前記外側管が、前記溶融体の金属マグネシウム層の厚みを超える長さを有することが好ましい。

【0017】

上記の塩化マグネシウム吸引管では、前記外側管が、溶融体中に存在する金属マグネシウムの液滴の表面に形成された被膜を破壊する被膜破壊部を含むことが好ましい。

【0018】

この発明の貯留槽は、塩化マグネシウム及び金属マグネシウムを含む溶融体の貯留に用いられるものであって、槽本体と、前記槽本体に取り付けられた上記のいずれかの塩化マグネシウム吸引管とを備えるものである。

【0019】

この発明の塩化マグネシウム吸引管の使用方法は、上記のいずれかの塩化マグネシウム吸引管を使用する方法であって、内側管の前記吸引端部及び外側管の前記捕捉端部を、前記金属マグネシウム層と塩化マグネシウム層との界面よりも前記貯留槽の底部側に位置させた状態で、内側管により塩化マグネシウムを吸引する間、金属マグネシウムを外側管の前記捕捉端部で捕捉するというものである。

【0020】

この発明の金属マグネシウムの製造方法は、上記の塩化マグネシウム吸引管の使用方法により前記溶融体から取り出した塩化マグネシウムに対し、溶融塩電解を行い、金属マグネシウムと塩素ガスとを生成させるというものである。

【発明の効果】

【0021】

この発明によれば、金属マグネシウム及び塩化マグネシウムを含む溶融体から分離させる塩化マグネシウムへの、金属マグネシウムの混入を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】この発明の一の実施形態の塩化マグネシウム吸引管を備える貯留槽の一例を示す、深さ方向に沿う断面図である。

【図2】図１の要部の拡大断面図である。

【図3】他の実施形態の塩化マグネシウム吸引管を示す。図２と同様の図である。

【図4】さらに他の実施形態の塩化マグネシウム吸引管を示す。図２と同様の図である。

【図5】さらに他の実施形態の塩化マグネシウム吸引管を示す。図２と同様の図である。

【図6】さらに他の実施形態の塩化マグネシウム吸引管を示す。図２と同様の図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に例示する塩化マグネシウム吸引管１は、塩化マグネシウム及び金属マグネシウムを含む溶融体ＭＢを貯留させる貯留槽１１に設けられ得るものである。

【0024】

貯留槽１１は、塩化マグネシウム吸引管１及び容器状の槽本体１２の他、さらに、図示は省略するが、槽本体１２の周囲に配置されて槽本体１２の内部を加熱することができるヒーター等を備えるものである。なお、図示の槽本体１２は、円筒その他の筒状の側壁部１２ａと、側壁部１２ａの下方側を密閉する円板等の板状の底部１２ｂと、槽本体１２の側壁部１２ａの上方側の開口部１２ｃを覆蓋する蓋体１２ｄとを有するが、溶融体ＭＢを貯留できれば、そのような具体的な形状ないし構造に限らない。また、貯留槽１１は、ここでは図示しない他の部材ないし部分をさらに有するものであってもよい。

【0025】

貯留槽１１内では、上記のヒーター等を用いた加熱により、塩化マグネシウム及び金属マグネシウムは溶融し、溶融体ＭＢとなる。そして、その溶融状態を維持すると、比重が相対的に小さい金属マグネシウムは上方側に浮上する一方で、比重が相対的に大きい塩化マグネシウムは下方側に沈降する。それにより、貯留槽１１内の溶融体ＭＢは、図示のように、上方側の金属マグネシウム層Ｌｍと、下方側の塩化マグネシウム層Ｌｃとに分かれる。

【0026】

上記のような比重分離によって互いに分離した金属マグネシウム層Ｌｍ及び塩化マグネシウム層Ｌｃを含む溶融体ＭＢに対しては、塩化マグネシウム吸引管１を用いて、そのうちの塩化マグネシウム層Ｌｃから塩化マグネシウムを吸引することができる。

【0027】

ここでは、内側管２及び外側管３を有する少なくとも二重の管構造の塩化マグネシウム吸引管１を使用する。内側管２は、塩化マグネシウムを吸引するためのものであり、塩化マグネシウム吸引管１の、溶融体ＭＢ中に浸漬させるほうの端部に、吸引端部２ａが設けられている。内側管２の内部には、吸引端部２ａから吸引された塩化マグネシウムが通る吸引空間２ｂが区画される。なお、内側管２は、塩化マグネシウム吸引管１の、貯留槽１１の外部に位置するほうの端部側で、塩化マグネシウムの吸引をもたらすべく駆動される図示しないポンプに接続され得る。

【0028】

上記の内側管２の少なくとも吸引端部２ａの周囲、図示の例では内側管２のほぼ全体の周囲には、外側管３が設けられている。外側管３は、金属マグネシウムが吸引端部２ａから内側管２に吸引されないように、金属マグネシウムを捕捉するものであり、そのための捕捉端部３ａが含まれる。外側管３と内側管２との間のスペースは、捕捉端部３ａから入り込んだ金属マグネシウムが溜まる捕捉空間３ｂになる。この捕捉空間３ｂには、金属マグネシウムのみならず塩化マグネシウムも入ることがある。なお、外側管３の捕捉空間３ｂもポンプ等で吸引してもよいが、外側管３側を吸引することは必ずしも必要ではない。

【0029】

この塩化マグネシウム吸引管１は、次に述べるようにして使用することができる。
はじめに、塩化マグネシウム吸引管１の吸引端部２ａ及び捕捉端部３ａを、貯留槽１１内にて溶融体ＭＢの金属マグネシウム層Ｌｍと塩化マグネシウム層Ｌｃとの界面ＩＦよりも深い箇所（底部１２ｂ側の箇所）、すなわち、塩化マグネシウム層Ｌｃ内の箇所に位置させておく。

【0030】

次いで、塩化マグネシウム層Ｌｃ内の塩化マグネシウムを、吸引端部２ａから吸引空間２ｂに通して吸引する。塩化マグネシウム層Ｌｃから塩化マグネシウムが吸引されると、塩化マグネシウム層Ｌｃ内の塩化マグネシウムが減少するので、塩化マグネシウム層Ｌｃの厚みが減少する。それに伴い、溶融体ＭＢの液面ＬＦが降下する。一方、金属マグネシウム層Ｌｍの厚みは実質的に変化しないことから、液面ＬＦの降下とともに、金属マグネシウム層Ｌｍと塩化マグネシウム層Ｌｃとの界面ＩＦも降下する。

【0031】

そうすると、界面ＩＦが、塩化マグネシウム吸引管１の吸引端部２ａ及び捕捉端部３ａに次第に近づいていく。このため、界面ＩＦよりも上方側の金属マグネシウム層Ｌｍに含まれる金属マグネシウムが、吸引端部２ａ及び捕捉端部３ａの周囲での吸引端部２ａに向かう塩化マグネシウムの流れに巻き込まれて、吸引端部２ａに吸引される塩化マグネシウムに混入しやすくなる。このような金属マグネシウムの巻込みは、塩化マグネシウムの吸引端部２ａの近傍で顕著に起こり得る。これにより、図示は省略するが、仮に吸引端部を有する一重の管構造の吸引管を用いて、その吸引端部から塩化マグネシウムを吸引すると、特に、金属マグネシウム層と塩化マグネシウム層との界面が吸引端部よりも若干上方側に位置するときに、上述したような金属マグネシウムの巻込みにより、塩化マグネシウムのみならず金属マグネシウムも、吸引空間２ｂに吸引される。

【0032】

これに対し、この実施形態の塩化マグネシウム吸引管では、外側管３が設けられている。外側管３を設けることにより、塩化マグネシウムとともに吸引端部２ａに吸引されそうになる金属マグネシウムは、図２に矢印で示すように、小さな比重の故に、吸引端部２ａに至る手前で浮上し、吸引端部２ａに到達せずに、外側管３の捕捉端部３ａで捕捉され得る。その結果、吸引端部２ａから内側管２内に吸引される塩化マグネシウムに、金属マグネシウムが混入することが抑えられる。

【0033】

外側管３は、内側管２の少なくとも吸引端部２ａ側の周囲に位置する捕捉端部３ａを含み、その捕捉端部３ａ分の長さを有するものであれば、上述したような金属マグネシウムの捕捉が可能である。

【0034】

一方、図示の実施形態のように、塩化マグネシウム吸引管１を溶融体ＭＢに浸漬させたときに、外側管３が、溶融体ＭＢの金属マグネシウム層Ｌｍの厚みを超える長さで、液面ＬＦよりも上方側に延びる長さを有するものとした場合、捕捉端部３ａから外側管３と内側管２との間の捕捉空間３ｂに、溶融体ＭＢが、たとえば液面ＬＦと同じ高さ又は液面ＬＦよりも上方側の高さになるまで入り込むことがある。そしてその状態で、塩化マグネシウムの吸引時に、捕捉端部３ａで金属マグネシウムが捕捉されると、当該金属マグネシウムは、その下方側に位置する塩化マグネシウムにより、図示のように捕捉空間３ｂ内で上方側に浮上する。それ故に、この場合は、一旦捕捉端部３ａで捕捉された金属マグネシウムが、捕捉端部３ａから流出して吸引端部２ａに吸引される可能性を十分に低くすることができる。外側管３が、液面ＬＦよりも上方側に延びるものであれば、多くの金属マグネシウムを捕捉空間３ｂ内に捕捉することができる。

【0035】

なお、図示は省略するが、外側管の周囲にさらに管部材を設けて、三重以上の管構造としてもよい。この場合も、外側管及びさらに外側の管部材により、金属マグネシウムの捕捉が可能になる。

【0036】

内側管２の吸引端部２ａは、浸漬した状態では貯留槽１１の底部１２ｂ側に、外側管３の捕捉端部３ａよりも突出して位置することが好ましい。言い換えると、吸引端部２ａは、捕捉端部３ａの端面から突き出る突出部分２ｃを有することが好適である。吸引端部２ａが突出部分２ｃを有する場合、塩化マグネシウムの流れに巻き込まれながら浮上する金属マグネシウムは、突出部分２ｃの周壁によって、吸引端部２ａまで至ることが遮られるとともに、その周囲の捕捉端部３ａに入り込みやすくなる。

【0037】

但し、図３に示す実施形態のように、吸引端部２ａに突出部分２ｃを設けずに、吸引端部２ａの端面と捕捉端部３ａの端面とが実質的に同一平面上にあるものとしてもよい。なお、吸引端部２ａが捕捉端部３ａよりも奥まって位置する場合（すなわち、捕捉端部３ａが吸引端部２ａよりも突出して位置する場合）、塩化マグネシウムの流れに巻き込まれた金属マグネシウムが、捕捉空間３ｂで浮上する前に吸引端部２ａに到達しやすくなる可能性がある。

【0038】

ところで、溶融体ＭＢ中では、金属マグネシウムの大部分は液体状もしくは融体状で金属マグネシウム層Ｌｍを構成しているが、ごく一部が液滴状ないし溶融状態の粒状として存在することがある。この金属マグネシウムの液滴は、溶融体ＭＢが貯留槽１１で貯留される前もしくは間に空気中の酸素と接触したこと等に起因して、表面に酸化物等の被膜が形成され、大部分の液体状の金属マグネシウムから分離していると考えられる。

【0039】

なかでも、金属マグネシウムの微小な液滴は、上方側に浮上しにくく溶融体ＭＢ中を浮遊していることから、界面ＩＦの近傍では、吸引端部２ａに吸引される塩化マグネシウムの流れに巻き込まれて、該塩化マグネシウム中に混入しやすい傾向がある。かかる微小な液滴の混入を抑制するには、液滴の周囲に形成された被膜を破壊することが望ましい。液滴の被膜が破壊されると、その液滴は、他の液滴と凝集もしくは集合して、ある程度粗大な液滴となるか、又は金属マグネシウム層Ｌｍに取り込まれると考えられる。なお、粗大な液滴は浮上しやすいので、塩化マグネシウムとともに吸引端部２ａに吸引されることが起こりにくい。

【0040】

この観点から、外側管３は、金属マグネシウムの液滴の表面に形成された被膜を破壊する被膜破壊部を含むことが好適である。被膜破壊部として具体的には、図４～６に示すものが挙げられる。

【0041】

図４に示す例では、捕捉端部３ａの最先端部分をメッシュ状部分３ｃとしている。このようにすれば、吸引端部２ａに吸引される塩化マグネシウムの流れに巻き込まれた金属マグネシウムの液滴は、メッシュ状部分３ｃに接触することで、その被膜が破壊される。それにより、当該液滴は、他の液滴と集合すること等によって吸引端部２ａへの吸引が抑制される。

【0042】

図５では、捕捉端部３ａの最先端部分の外面を、他の部分の表面よりも粗くして、その部分を外面凹凸部分３ｄとしている。外面凹凸部分３ｄの外面は、他の部分よりも粗いことから、それに接触した金属マグネシウムの液滴の被膜を良好に破壊することができる。なお、たとえば、外面凹凸部分３ｄの外面は、高さが０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下の凹凸の繰り返しパターンとする場合がある。他の部分の表面は、通常の仕上加工で形成されることがあり、外面凹凸部分３ｄの外面よりも平滑であればよい。

【0043】

図６の外側管３は、被膜破壊部として、図示しないが、たとえば貯留槽１１の外部に設けられた駆動源を有し、その駆動源により超音波振動等にて、自身（外側管３）が振動するよう構成されたものである。振動方向は、同図に白抜き矢印で示す上下方向の他、左右方向、それらの方向に対して傾斜する方向等の様々な方向があり、特に問わない。振動方向は、図示の方向に限らず、適宜変更することが可能である。外側管３が振動すると、それに接した金属マグネシウムの液滴の被膜は、比較的容易に破壊され得る。

【0044】

なお、内側管２や外側管３を構成する材料は、特に限定されないが、たとえば、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、窒化珪素等とすることができる。

【0045】

塩化マグネシウム吸引管１を備える貯留槽１１では、多くの場合、その塩化マグネシウム吸引管１が槽本体１２又は蓋体１２ｄ等に固定して取り付けられるが、塩化マグネシウム吸引管１を動かすことができるように取り付けて、吸引端部２ａ及び捕捉端部３ａの深さ方向の位置を変更可能としてもよい。

【0046】

貯留槽１１は典型的には、四塩化チタンの還元を行った還元容器から回収された溶融体ＭＢを、溶融塩電解で使用するまでの間に保管しておくタンク（いわゆるリザーバー）である。

【0047】

但し、貯留槽１１は、溶融体ＭＢを貯留する容器状のものであればよく、上記のリザーバー以外のものとすることもでき、いわゆるコンテナのような移動可能な容器であってもよい。

【0048】

上述したようにして溶融体ＭＢから取り出した塩化マグネシウムは、溶融塩電解に供することで、金属マグネシウムと塩素とに分解することができる。これにより、金属マグネシウムが製造される。そのようにして製造された金属マグネシウムは、溶融塩電解に供した塩化マグネシウムから金属マグネシウムが十分に分離されていたことにより、還元容器由来のニッケル等の不純物をほぼ含まないものになる。その結果、上記の溶融塩電解で製造した金属マグネシウムを用いて、四塩化チタンの還元を行うと、不純物が少なく純度が高い金属チタンを得ることができる。

【実施例0049】

次に、この発明の塩化マグネシウム吸引管を試作し、その効果を確認したので以下に説明する。但し、この説明は単なる例示を目的としたものであり、これに限定されることを意図するものではない。

【0050】

（試験例１）
還元容器内で四塩化チタンの還元を行った後、還元容器内に残留した溶融体３０００ｋｇを、容積が５ｍ³である貯留槽に移した。溶融体には質量基準で、３０質量％の金属マグネシウム及び、７０質量％の塩化マグネシウムが含まれていた。

【0051】

貯留槽内にて、上記の溶融体を７５０℃～８００℃の範囲内の温度に維持しながら、２時間にわたって載置したところ、溶融体は、上方側の金属マグネシウム層と下方側の塩化マグネシウム層とに分離した。

【0052】

その後、実施例１では、図１に示すようなステンレス鋼製の塩化マグネシウム吸引管（二重の管構造）を用いて、貯留槽内の溶融体の塩化マグネシウム層から塩化マグネシウムを吸引した。塩化マグネシウム吸引管は、内側管の内径が５ｃｍ、外径が６ｃｍであり、外側管の内径１０ｃｍ、外径が１１ｃｍであり、突出部分の突出高さが１ｃｍであった。

【0053】

実施例２で用いた塩化マグネシウム供給管は、外側管の周囲にさらに、内径が１６ｃｍであって外径が１７ｃｍである管部材を設けた三重の管構造を有することを除いて、実施例１のものと同様とした。

【0054】

実施例３で用いた塩化マグネシウム供給管は、図４に示すように外側管にメッシュ状部分（被膜破壊部）を設けたことを除いて実施例１のものと同様とした。メッシュ状部分は、材質が吸引管と同じステンレス鋼製であり、網目形状である目開きの寸法が１０ｍｍであるものとした。

【0055】

比較例１で用いた塩化マグネシウム供給管は、外側管を含まない一重の管構造を有することを除いて実施例１のものと同様とした。

【0056】

実施例１～３及び比較例１のそれぞれで貯留槽から回収した塩化マグネシウムを用いて、溶融塩電解を行った。なお、この溶融塩電解の電解槽内の溶融塩浴は、ＭｇＣｌ₂を１３～２５質量％の範囲内で含み、残部がＣａＣｌ₂及びＮａＣｌである組成とし、電気分解の間、温度を６５０℃～７００℃の範囲内に維持した。陽極及び陰極の本数は各７本とし、陽極と陰極との間の複極の枚数は２枚とした。溶融塩電解では適宜のタイミングで貯留槽から回収した塩化マグネシウムを電解槽に補充した。なお、塩化マグネシウムの補充量およびタイミングは実施例１～３及び比較例１で同じとした。

【0057】

上記の溶融塩電解を１年間にわたって継続したところ、一時的な短絡が発生した確率を、表１に示す。この短絡は、電極の表面に金属マグネシウムの液滴ないし粒子が滞留し、それが成長して発生するものである。その確率は、塩化マグネシウムの総補充回数のうち、塩化マグネシウムを補充した時から２０分が経過するまでの間に短絡が発生した補充回数の割合を百分率で表したものである。たとえば、塩化マグネシウムを１０回補充し、そのうちの５回の補充で当該補充時から２０分以内に短絡が発生した場合は、短絡確率は５０％である。なお、補充の際には、短絡が一回又は複数回発生することがあるが、上記の確率は、一回の補充当たりの当該短絡の回数に関わらず、一回又は複数回の短絡が発生した補充の回数の割合である。上記の短絡は、溶融塩電解に使用する塩化マグネシウムに、金属マグネシウムが多く含まれるほど発生しやすくなると考えられる。

【0058】

【表1】

【0059】

表１からわかるように、溶融塩電解での短絡の発生確率は、比較例１では高いのに対し、実施例１～３では低く抑えられている。これは、実施例１～３では、貯留槽からの塩化マグネシウムの回収に、二重以上の管構造の塩化マグネシウム吸引管を使用したことで、溶融塩電解に使用した当該塩化マグネシウムへの金属マグネシウムの混入が適切に抑制されていたことによるものと考えられる。

【0060】

この結果から、この発明の塩化マグネシウム吸引管によれば、溶融体から分離させる塩化マグネシウムへの、金属マグネシウムの混入を抑制できることがわかった。

【0061】

（試験例２）
金属マグネシウムが1０質量％で含まれる塩化マグネシウムを用いて、溶融塩電解を行った。この塩化マグネシウムに含まれる前記金属マグネシウムには、ニッケルが４００質量ｐｐｍ含まれていた。溶融塩電解の条件は、試験例１と実質的に同様とした。溶融塩電解の後、それにより得られた金属マグネシウムのニッケル含有量を調べたところ、ニッケル含有量は１１０質量ｐｐｍであった。

【0062】

その後、上記の溶融塩電解で得られた金属マグネシウムを用いて、還元容器内で四塩化チタンの還元を行った。この還元で得られた金属チタン（スポンジチタン）は、ニッケルを１０３質量ｐｐｍ含むものであった。

【0063】

一方、溶融塩電解に用いた塩化マグネシウムの金属マグネシウム含有量が０．１質量％であったことを除いて、上述したところと同様にして、溶融塩電解及び還元を行った。この場合、溶融塩電解で得られた金属マグネシウムのニッケル含有量は、２質量ｐｐｍ、還元で得られた金属チタン（スポンジチタン）のニッケル含有量は、２質量ｐｐｍであった。

【0064】

以上より、高純度の金属チタンを得るには、溶融塩電解に供する塩化マグネシウムの金属マグネシウム含有量を減らすことが重要であることがわかった。

【符号の説明】

【0065】

１ 塩化マグネシウム吸引管
２ 内側管
２ａ 吸引端部
２ｂ 吸引空間
２ｃ 突出部分
３ 外側管
３ａ 捕捉端部
３ｂ 捕捉空間
３ｃ メッシュ状部分
３ｄ 外面凹凸部分
１１ 貯留槽
１２ 槽本体
１２ａ 側壁部
１２ｂ 底部
１２ｃ 開口部
１２ｄ 蓋体
ＩＦ 界面
ＬＦ 液面
Ｌｃ 塩化マグネシウム層
Ｌｍ 金属マグネシウム層
ＭＢ 溶融体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】