ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЖИДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПУТЕМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ОКСИДОВ

1. Способ извлечения целевого элемента из оксидного сырья, содержащего указанный целевой элемент, включающий:
обеспечение жидкого электролита с по меньшей мере 75% масс. оксида, в котором растворено оксидное сырье;
обеспечение анода, содержащего металлическую анодную подложку, в контакте с электролитом;
обеспечение катода в контакте с электролитом, расположенного напротив анода;
перенос электронов от кислородсодержащих предшественников в электролите в металлическую подложку через слой оксида на ней с образованием газообразного кислорода;
восстановление частиц в электролите, содержащем целевой элемент, с образованием целевого элемента на катоде,
с осуществлением тем самым электролиза оксидного сырья, растворенного в электролите.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой оксида содержит вещество, образующееся в металлической подложке.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой оксида содержит вещество из электролита.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой оксида образуется на металлической подложке в контакте с электролитом в процессе электролиза.
5. Способ по п.2, дополнительно включающий формирование слоя оксида при окислении вещества в металлической подложке до приведения анода в контакт с электролитом.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент, более реакционноспособный по отношению к кислороду, чем целевой элемент, составляет по меньшей мере 50% масс. металлической анодной подложки.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическая анодная подложка содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, циркония, ниобия, молибдена, гафния, вольфрама и тантала.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическая анодная подложка представляет собой сплав.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что один из скандия, титана, ванадия, марганца, железа, кобальта, никеля, иттрия, циркония, ниобия, молибдена, гафния, вольфрама и тантала составляет по меньшей мере 70% масс. металлической анодной подложки.
10. Способ по п.7, отличающийся тем, что хром составляет по меньшей мере 70% масс. металлической анодной подложки.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что целевой элемент составляет по меньшей мере 1% масс. металлической анодной подложки.
12. Способ по п.7, отличающийся тем, что торий, гафний, цирконий или иттрий составляют по меньшей мере 0,1% масс. металлической анодной подложки.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой элемент выбран из титана, никеля, марганца, кобальта, циркония, хрома и кремния.
14. Способ по п.1, дополнительно включающий восстановление частиц в электролите, содержащем дополнительный элемент, с образованием дополнительного элемента на катоде одновременно с образованием целевого элемента.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой элемент представляет собой железо, а исходное соединение представляет собой оксид железа.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что катод представляет собой жидкую углеродистую сталь.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что железо получают путем восстановления на катоде при температуре менее 1500°C.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой элемент составляет по меньшей мере 90% масс. вещества, получаемого путем восстановления на катоде в процессе электролиза.
2
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроны переходят через слой оксида при средней плотности тока более 0,05 А/см в процессе электролиза.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что электронная проводимость составляет менее 10% от общей электрической проводимости электролита.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой оксида содержит фазу оксида, обладающую электронной проводимостью.
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой элемент представляет собой титан.
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой элемент получают на катоде при температуре более 1400°C.
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролит содержит оксиды тория, урана, бериллия, стронция, бария, гафния, циркония или редкоземельного элемента.
25. Способ по п.1, отличающийся тем, что катод является жидким.
26. Способ по п.1, отличающийся тем, что целевой металл представляет собой железо, а анодная подложка содержит по меньшей мере 50% масс. хрома.
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что металлическая анодная подложка содержит тантал.
28. Способ по п.26, отличающийся тем, что металлическая анодная подложка содержит ванадий.
29. Способ извлечения целевого элемента из оксидного сырья, содержащего целевой элемент, включающий:
обеспечение жидкого электролита, в котором растворено оксидное сырье;
обеспечение анода в контакте с электролитом на границе раздела, содержащего металлическую анодную подложку, по меньшей мере 50% масс. которой составляет по меньшей мере один элемент, более реакционноспособный по отношению к кислороду, чем целевой элемент, при рабочей температуре границы раздела;
обеспечение жидкого катода в контакте с электролитом, расположенного напротив анода;
перенос электронов от кислородсодержащих предшественников в электролите в металлическую подложку через слой оксида на ней с образованием газообразного кислорода;
восстановление частиц в электролите, содержащем целевой элемент, с образованием целевого элемента на катоде,
с осуществлением тем самым электролиза оксидного сырья, растворенного в электролите.
30. Способ по п.29, отличающийся тем, что один из скандия, титана, ванадия, марганца, железа, кобальта, никеля, иттрия, циркония, ниобия, молибдена, гафния, вольфрама и тантала составляет по меньшей мере 70% масс. металлической анодной подложки.
31. Способ по п.29, отличающийся тем, что хром составляет по меньшей мере 70% масс. металлической анодной подложки.
32. Способ по п.29, отличающийся тем, что целевой элемент составляет по меньшей мере 1% масс. металлической анодной подложки.
33. Способ по п.29, отличающийся тем, что торий, уран, бериллий, стронций, барий, гафний, цирконий или иттрий составляют по меньшей мере 0,1% масс. металлической анодной подложки.
34. Способ по п.29, отличающийся тем, что целевой элемент выбран из никеля, марганца, кобальта, циркония, хрома и кремния.
35. Способ по п.29, отличающийся тем, что целевой элемент представляет собой железо, а исходное соединение представляет собой оксид железа.
36. Способ по п.29, отличающийся тем, что целевой элемент представляет собой титан.
37. Способ по п.29, отличающийся тем, что электролит содержит оксид тория, урана, бериллия, стронция, бария, гафния, циркония или редкоземельного элемента.
38. Способ извлечения железа из оксидного сырья, включающий:
обеспечение жидкого электролита с по меньшей мере 75% масс. оксида, в котором растворено оксидное сырье;
обеспечение анода, содержащего металлическую анодную подложку, по меньшей мере 50% масс. которой составляет хром и по меньшей мере 1% масс. которой составляет железо, в контакте с электролитом;
обеспечение жидкого катода в контакте с электролитом, расположенного напротив анода;
перенос электронов от кислородсодержащих предшественников в электролите в металлическую подложку с образованием газообразного кислорода;
восстановление частиц в электролите, содержащих железо, с образованием железа на катоде,
с осуществлением тем самым электролиза оксидного сырья, растворенного в электролите.
39. Способ по п.38, отличающийся тем, что электролит содержит оксиды кремния, алюминия, магния и кальция.
40. Способ по п.38, отличающийся тем, что электролит содержит оксид тория, урана, бериллия, стронция, бария, гафния, циркония или редкоземельного элемента.
41. Способ по п.38, отличающийся тем, что на аноде в процессе электролиза образуется фаза шпинели.
42. Способ по п.38, отличающийся тем, что катод представляет собой жидкий сплав железа.
43. Способ по п.42, отличающийся тем, что железо образуется при восстановлении на катоде при температуре менее 1500°С.
44. Устройство, включающее:
жидкий электролит, содержащий по меньшей мере 75% масс. оксида, содержащий кислородсодержащие предшественники и частицы, содержащие целевой элемент из оксидного сырья, растворенного в электролите;
жидкий катод в контакте с электролитом;
анод, содержащий металлическую анодную подложку и слой твердого оксида, контактирующий с электролитом на границе раздела, расположенный напротив катода,
при этом указанное устройство, при присоединении анода и катода к источнику питания, выполнено с возможностью электролиза растворенного исходного оксида, переноса электронов от кислородсодержащих предшественников через слой твердого оксида с образованием газообразного кислорода и восстановления частиц, содержащих целевой элемент, с образованием целевого элемента на катоде.
45. Устройство, содержащее:
жидкий электролит, содержащий по меньшей мере 75% масс. оксида, содержащий кислородсодержащие предшественники и частицы, содержащие железо из оксидного сырья, растворенного в электролите;
жидкий катод в контакте с электролитом;
анод, содержащий металлическую подложку, по меньшей мере 50% масс. которой составляет хром и по меньшей мере 1% масс. которой составляет железо, контактирующий с электролитом на границе раздела, расположенный напротив катода,
при этом указанное устройство, при присоединении анода и катода к источнику питания, выполнено с возможностью электролиза растворенного исходного оксида, переноса электронов от кислородсодержащих предшественников в анод с образованием газообразного кислорода и восстановления частиц, содержащих железо, с образованием железа на катоде.