[发明专利]利用电解沉积法的还原铁制备方法及由此制备的还原铁

说明书

本发明涉及利用电解沉积法的还原铁制备方法及由此制备的还原铁，上述利用电解沉积法的还原铁制备方法包括：对含有过氧化钠(Na₂O₂)和氧化硼(B₂O₃)的固体电解质及氧化铁(Fe₂O₃)进行混合来制备混合物的步骤；以及在向具有阳极及不溶性的阴极的电解沉积(electrowinning)装置投入上述混合物并进行加热来形成熔融氧化物之后，向上述阳极及阴极施加电压来在阴极形成铁的步骤。因此，可通过电解沉积法还原氧化铁来获取纯铁状态的还原铁。虽然很难通过提炼铁矿石获取纯铁，但可通过使用对电解质的组合以及电解条件进行调节的电解沉积法来获取纯铁状态的还原铁。

技术领域

本发明涉及通过使用电解沉积装置制备还原铁的方法及由此制备的还原铁。

背景技术

地壳中在铝之后存在量最多的是铁，铁主要铸造成钢铁来用作各种结构物、船舶、汽车及各种机械装置的材料。铁不以纯铁的状态生产，而是主要以含有铁的赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿等为原料，对它们进行焙烧来制备氧化铁，并添加作为溶剂的石灰石、作为还原剂的焦炭后在高炉中通过送入热风，燃烧焦炭的同时还原矿石来制备铁，并进行熔融来制备生铁。另一方面，为了利用生铁、钢铁来制备纯铁，使用将它们用作电极并在铁盐水溶液中进行电解精炼的方法。

作为电解还原工序的例，具有通过对包含第一金属的氧化物的供给原料进行电解还原来生成金属的方法，上述方法包括：以与阴极及熔融盐相接触的状态配置供给原料的步骤；在电解电池内以与熔融盐相接触的状态配置阳极的步骤；以及向上述阳极与上述阴极之间施加电位来从上述供给原料去除氧的步骤。上述阳极为作为上述电池中电解温度下的熔融金属的第二金属。上述第二金属为与第一金属不同的金属。当进行电解时，从供给原料去除的氧与经过熔融的第二金属进行反应来形成包含第二金属的氧化物。因此，氧不会在经过熔融的阳极中作为气体来释放(专利文献1)。

通过对包含上述金属氧化物的供给原料进行电解还原来生成金属的方法存在如下的问题，即，将硫酸或盐酸作为电解液来从阴极获取铁，在电解过程中，由于氢过电压引起的氢气泡而难以调节铁的纯度，并且电解槽的电压高达3V，且耗电也很高，从而使工序费用增加。

并且，作为电解精炼的方法，金属氧化物回收方法包括：准备含有钛和铁的原料；将上述原料投入于精炼容器中；在上述精炼容器中装入铁水；以及向上述精炼容器吹入包含氧的气体的过程，在吹入上述气体的过程中，可使上述原料所含有的钛以氧化钛形态包含于在精炼上述铁水的过程中产生的熔渣中(专利文献2)。

上述方法公开了将含有铁的铁矿石用作铁源进行电解精炼来回收有价金属的方法，但以氧化物形态回收，在这一点上存在难以获取纯铁的问题。

通过电解精炼提炼的铁的磁特性非常优秀，因而除催化剂、电磁材料、合金原料之外，还作为真空管材料或高性能磁性材料来对其的需求不断增加，因此，依然需要研发以更简单的工序增加有效性来使用电解沉积法大量生产还原铁的方法。

发明内容

因此，本发明通过利用电解沉积法(electrowinning)来能够以比以往还原铁的生产方法更简单且低廉的费用还原氧化铁来制备还原铁。

本发明所要解决的问题并不局限于以上所提及的(多个)问题，普通技术人员可通过以下记载明确理解未提及的其他(多个)问题。

为了解决上述问题，本发明提供利用电解沉积法的还原铁制备方法，上述利用电解沉积法的还原铁制备方法包括：对含有作为第一族元素的氧化物的过氧化钠(Na₂O₂)和氧化硼(B₂O₃)的固体电解质及氧化铁(Fe₂O₃)进行混合来制备混合物的步骤；以及在向具有阳极及不溶性的阴极的电解沉积(electrowinning)装置投入上述混合物并进行加热来形成熔融氧化物之后，向上述阳极及阴极施加电压来在阴极形成铁的步骤。