DE2041625C3 - Verfahren zur Herstellung von Vanadiumcarbid - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur *5 nen auch Vanadium-Kohlenstoff-Verbindungen vorHerstellung von Vanadiumcarbid durch Umsetzung Hegen, die einen Kohlenstoffmangel aufweisen. Auch von oxydischem, Vanadium enthaltendem Grund- freier Kohlenstoff kann vorhanden sein,
material mit einem Kohlenwasserstoff enthaltenden Unter dem Ausdruck »stochiometnsche Menge«

Reaktionsgas bei erhöhter Temperatur. wird die Menge verstanden, welche theoretisch zur

Seit einigen Jahren besteht ein sehr großes Inter- 3< > Umwandlung des gesamten Vanadiums in Vanadiumesse an Vanadiumcarbid, welches sich ausgezeichnet carbid (als VC) und des gesamten Sauerstoffs in Kohdazu eignet, Vanadium in geschmolzenen Stahl ein- lenmonoxyd benötigt wird. Das erfindungsgemäße zuführen. Die Verwendung von Vanadiumcarbid Verfahren liefert in einer einzigen Stufe Vanadiumbringt gegenüber dem Zusatz von Vanadium in Form carbid, das praktisch frei von Sauerstoff ist und nur von Ferrovanadium beträchtliche Vorteile mit sich. 35 wenig ungebundenen Kohlenstoff enthält. Gegebenen-Aus der FR-PS 14 49 456 ist ein Verfahren zur falls ist es jedoch auch möglich, das Verfahren so zu Herstellung von Vanadiumcarbid bekannt, bei dem betreiben, daß zusätzlich zum Vanadiumcarbid auch feinverteiltes Vanadiumoxyd mit feinverteiltem Koh- noch freier Kohlenstoff im Produkt vorliegt,
lenstoff gemischt und in einer Inertgasatmosphäre Das Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich

erhitzt wird. Die erforderliche hohe Temperatur von 4o durchgeführt. Hierbei kann es vorteilhaft sein, den etwa 1600° C wie auch das kostspielige Inertgas, das Gasstrom in der gleichen Richtung wie den Strom des meistens aus Argon besteht, machen dieses Verfahren zu behandelnden Materials zu führen. Das Verfahren wenig interessant. kann auch in einem Wirbelbett oder in einem Fließ-

Aus der DT-AS 12 37 548 ist ein Verfahren be- bett durchgeführt werden. Bei einer besonders günstikannt, bei welchem die weniger beständigen Hydro- 45 gen kontinuierlichen Durchführungsweise des erfinxyde, Ammoniumsalze oder Komplexsalze organi- dungsgemäßen Verfahrens werden ein oder mehrere scher und anorganischer Säuren von Vanadium mit Drehrohrofen verwendet, die in einem leichten Wineinem Gemisch aus Wasserstoff und Methan bei 650 kel angeordnet sind, um den Materialtransport zu bis 1050⁰C reduziert werden. Es werden Methan- erleichtern. Es ist aber auch sehr gut möglich, das Konzentrationen von weniger als 10 Volumprozent, 5° Verfahren in einem Schachtofen durchzuführen,
insbesondere weniger pIs 5 Volumprozent bevorzugt. Das die Vorrichtung verlassende Gas besteht haupt-

Es wird auch ausgeführt, daß allzu hohe Temperatu- sächlich aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff. Es ren nicht verwendet werden sollten, weil diese näm- kann direkt zum Aufheizen des Reaktionsgemischs lieh zu einer beträchtlichen Methanspaltung führen. auf die erforderliche Temperatur verwendet werden.
Dieses Verfahren leidet unter mehreren Nachteilen: 55 Wird das erfindungsgemäße Verfahren bei den Erstens müssen verhältnismäßig teure Ausgangsmate- niedrigeren Temperaturen innerhalb des angegeberialien verwendet werden, zweitens sind lange Reak- nen Bereichs durchgeführt, dann kann eine Vortionszeiten von 10 bis 15 st für eine beträchtliche reduktion des V₂O₅ zu V₂O₃ stattfinden. Diese VorUmwandlung nötig, und drittens ist Wasserstoff ein reduktion kann beispielsweise mit dem Gas bewerknicht gerade billiges Reduktionsgas. ⁶° stelligt werden, das bei der Hauptreduktion entsteht.

Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, Das gemäß der Erfindung hergestellte Vanadium-

das eingangs beschriebene Verfahren in der Weise carbid kann gegebenenfalls unter Verwendung eines weiterzubilden, daß es mit einem billigen Ausgangs- Bindemittels und/oder anderer Zusatzstoffe in Formmaterial und einem billigen Reduktionsgas durchge- stücke, wie z. B. Briketts, verarbeitet werden, die in führt werden kann. 65 dieser Form für den Zuschlag zu geschmolzenem

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Stahl geeignet sind. Weiterhin kann das Vanadiumlöst, daß bei einem eingangs skizzierten Verfahren carbid in metallkeramischen Gemischen und in so-Vanadiumpentoxyd bei einer Temperatur von 850 genannten Hartlegierungen verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Erdgas wurde in einer Menge von 5 l/st 2'/i st lang bei einer Temperatur von 1050° C über 10 g technisches Vanadiumpentoxyd geleitet. Das erhaltene Vanadiumcarbid besaß folgende Zusammensetzung:

Gewichtsprozent

Vanadium 80,6

Kohlenstoff 15,8

Sauerstoff 0,4

Beispiel 2

Erdgas wurde in einer Menge von 5,51 prc Stunde 2V4 st lang bei einer Temperatur von 1050° C über 10 g technisches Vanadiumpentoxyd geleitet. Das erhaltene Vanadiumcarbid besaß die folgende Zusammensetzung:

Gewichtsprozent

_ς Vanadium 76,2

Kohlenstoff 21_;2

Sauerstoff 0,4

Beispiel 3

ίο Es wurde eine Reihe von Versuchen in einem erhitzten Drehrohrofen, der unter einem geringen Winkel zur Waagerechten geneigt war, durchgeführt Das Material wurde kontinuierlich zugeführt und abgeführt. Der Erdgasstrom verlief in der gleichen Richrung wie das Material. Dieses wurde etwa IV* st lang auf die Reaktionstsmperatur gehalten. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Naturgas

Zugeführtes

technisches

V₂O₅ in R/st in l/st

Temperatur Analyse d?s Endprodukts

in ⁰C '/ο O °/o V V. C

"VoN

11,5	15	1050	1,2	80,5	15,2	1,6
12,4	16	1050	0,5	80,1	16,5	n.b.
15,5	21,5	1050	0,3	80,0	17,5	n.b.
15,4	19,3	1050	0,4	79,7	17,2	n.b.
40,0	45,3	1025	1,8	79,8	16,1	n.b.
16,1	28,9	1000	0,5	80,7	15,6	n.b.

n. b. = nicht bestimmt.

Sämtliche Versuche wurden mit Erdgas (aus Sloch- einerseits darin zu sehen, daß das Vanadiumcarbid teren) durchgeführt, welches etwa 85 °/o Methan und infolge des Stickstoffgehalts des Erdgases 1 bis 2 °/o etwa 15°/o Stickstoff enthielt. Der Grund, daß die Stickstoff enthielt, und andererseits darin, daß das Analysenwsrte sich nicht auf 100 %> addieren, ist 40 Ausgangsmaterial Verunreinigungen enthielt.

Claims (3)

bis 115O0C mit höchstens der doppelten stöchio- PatentansDriiche· metrischen Menge Erdgas in Berührung gebracht v ' wird Vorzugsweise überschreitet die Erdgasmenge

1. Verfahren zur Herstellung von Vanadium- die l,3fache stöchiometrische Menge nicht. Reakcarbid durch Umsetzung von oxydischem, Vana- 5 tionstemperaturen von 950 bis 1100 C werden bediuin enthaltendem Grundmaterial mit einem Koh- vorzugt. . . lenwasserstoff enthaltenden Reaktionsgas bei er- Es hat sich überraschenderweise geze.gt, daß bei höhter Temperatur, dadurch gekenn- Verwendung von Erdgas als Reduktionsgas von dem zeichnet, daß Vanadiumpentoxid bei einer billigenVanadiumpentoxydabAusgangsmatenalausTemperatur von 850 bis 1150° C mit höchstens ία gegangen werden kann und daß höhere Temperatuder doppelten stöchiometrischen Menge Erdgas ren verwendet werden können, wenn man mit reinem

. in Berührung gebracht wird. Erdgas arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Erdgas enthält in erster Linie Methan und auch kennzeichnet, daß das Gas in einer Menge von kleinere Mengen Athan und Propan^ Erdgas kann nicht mehr als dem l,3fachen der stöchiometri- x₅ auch kleinere Mengen Stickstoff enthalten In besehen Menge angewendet wird. sem Fall kann das hergestellte Vanadmmcarbid einige

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch wenige Prozente gebundenen Stickstoff aufweisen, gekennzeichnet, daß eine Temperatur von 950 bis Wasserstoff kommt im Erdgas nicht vor da dieses 1100° C verwendet wird. wegen seiner geringen Molekulgroße aus den Erdgas-

ao lacerstätten längst abdiffundiert ist.

Unter der Bezeichnung »Vanadiumcarbid« wird ______ hier ein Material verstanden, das hauptsächlich aus

Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen von Vanadium mit Kohlenstoff besteht. Dabei kön-