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Vertahren zur Herstellung eines Granulates auf der Basis von Vanadinpentoxyd
Vanadinpentoxyd wird in der Regel durch Trocknen gefällter wasserhaltiger Vanadinsäure oder durch thermische Zersetzung von Ammonvanadat hergestellt. Dabei fällt es als feines, lockeres Pulver an. In dieser Form wird es industriell nicht gerne verwendet, weil es leicht verstäubt, wodurch nicht nur etwas von diesem teuren Material verloren gehen kann, sondern auch wegen dessen Agriffes auf die Schleimhäute der Atemwege und Augen Gesundheitsschäden zu befürchten sind. Deshalb kommt das Vanadinpentoxyd häufig in Form dünner unregelmässiger Plättchen in den Handel, die durch Erstarrenlassen des geschmolzenen Materials hergestellt werden.
Bei der Verarbeitung verstäuben diese Körper zwar wesentlich weniger als das Pulver, aber die Verstaubung ist noch nicht beseitigt, weil die Plättchen leicht zerbrechen. Ihre unregelmässige Gestalt und Grösse erschwert beim Einsatz in metallurgischen Öfen die gleichmässige Zuteilung und die Herstellung eines gleichmässig gemischten Möllers. Daher ist es erwünscht, dieses Material als gleichmässig grosses Granulat zu erhalten. In der franz. Patentschrift Nr. 1, 492. 974 ist ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Granulates angegeben. Nach diesem Verfahren wird Vanadinpentoxyd geschmolzen und aus einem Trichter in eine unterhalb angeordnete Kühlflüssigkeit eintropfen gelassen. Als Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise flüssiger Stickstoff verwendet.
Man erhält auf diese Weise Hohlkugeln von 0, 5 bis 5 mm Durchmesser und einem Hohlraumvolumen von zirka 30% des Gesamtvolumens der Kugeln. Das Verfahren erlaubt nur geringe Mengen an Schmelze durchzusetzen, da diese nur tropfenweise in die Kühlflüssigkeit eingegeben wird. Die äusserst agressive Pentoxydschmelze greift den Trichter schnell an und verunreinigt sich dabei. Flüssiger Stickstoff als Kühlmittel ist teuer. Überdies sind die Hohlkugeln, die bei diesem Verfahren entstehen, nur zur Verwendung als Katalysatoren geeignet, da bei anderenAnwendungen, z. B. beim Einsatz in Öfen, diese Form nicht günstig ist, weil Kugeln leicht davonrollen.
Diese Nachteile entfallen bei der vorliegenden Erfindung, die es gestattet, abriebfeste Körner von annähernd gleicher Grösse auf der Basis von V20ó herzustellen. Unter Vanadinpentoxyd sollen dabei nicht nur das reine Oxyd, sondern auch Gemische mit anderen Oxyden, insbesondere jenen der Alkali- und Erdalkalimetalle, der Metalle der Eisengruppe, des Mn, Al, P, Mo und W, verstanden werden ; die Gemische sollen jedoch vorzugsweise unterhalb von 10000 C und zweckmässig unterhalb von 8000 C schmelzen. Besonders geeignet ist das Verfahren zum Granulieren sogenannter Vanadinsäure, die ein Alkalipolyvanadat mit zirka 5-10% Na20 ist.
Erfindungsgemäss wird ein Giessstrahl einer Vanadinpentoxyd enthaltenden Schmelze in eine Kühlflüssigkeit eingebracht, in welcher er in kleine Anteile zerteilt wird. Dies geschieht vorteilhaft durch starke Bewegung der Kühlflüssigkeit, die durch kräftiges Rühren oder Umpumpen bewirkt werden kann. Die erstarrte Schmelze bildet kleine Kugeln von glasartiger Beschaffenheit, die bei sehr starkem Rühren kleiner als bei mässiger Flüssigkeitsbewegung und die bei Durchmessern von über l mm meistens hohl sind. Der grösste Teil von ihnen zerspringt vermutlich infolge innerer Spannungen entweder sofort oder beim Trocknen des Materials in mehrere Stücke, die meistens aus Halbkugeln bestehen. Diese Stücke rollen beim Aufschütten nicht mehr weg.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Granulates auf der Basis von Vanadinpentoxid besteht demnach darin, dass ein Giessstrahl einer derartigen Schmelze in einer vorteilhaft stark bewegten Kühlflüssigkeit zerteilt wird.
Unter einer chemisch indifferenten Flüssigkeit soll ein Kühlmittel verstanden werden, das mit der Schmelze chemisch nicht reagiert.
Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich von jenem der franz. Patentschrift Nr. 1, 492. 974 in mehrfacher Weise. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass beim älteren Verfahren die Schmelze in Form von Tropfen, also schon zerteilt, in die Kühlflüssigkeit eintritt, während beim vorliegenden Verfahren der Schmelzstrahl erst in der Flüssigkeit selbst zerteilt wird.
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Als Kühlmittel eignen sich chemisch indifferente Flüssigkeiten, vor allem auch handelsübliche Gemische von Kohlenwasserstoffen, wie Dieselöl und Leichtbenzin. Auch halogensubstituierte Kohlenwasserstoffe, wie Trichloräthylen sind vorzüglich geeignet. Beim Einsatz brennbarer Flüssigkeiten empfiehlt es sich, oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein sauerstoffreies Gas vorzusehen. Die Kühlflüssigkeit wird zweckmässig im Kreislauf und unter fortgesetztem Kühlen geführt, um die aufgenommene Erstarrungswärme der Schmelze abzuführen. Zu empfehlen ist ein niedrig siedendes Kühlmedium, das beim Trocknen der Körner leicht zu verflüchtigen und durch Kondensation wiederzugewinnen ist.
Beispiel :
Durch Ansäuern einer Natriumvanadatlösung wurde ein Natriumpolyvanadat, die sogenannte Vanadinsäure, ausgefällt, die ein bei 700 C schmelzendes Produkt, enthaltend 5 Gew.-% Na O, Rest V2Os, ergab. Aus der auf 750 C erhitzten Schmelze flossen 2 kg/min als dünner Strahl in ein 40 cm unterhalb des Ausgusses stehendes Gefäss mit Trichloräthylen ein, das mittels eines Rührers stark bewegt und ständig durch einen Kühler gepumpt wurde, der die Temperatur der Flüssigkeit auf 20 C hielt.
Die Schmelze wurde zu kleinen Kugeln bzw. deren Bruchstücke zerteilt, die mittels einer Förderschnecke aus dem Bad auf ein allseits umschlossenes angewärmtes Förderband gebracht wurden, wo das Trichlor-
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<tb> getrocknete < 0, <SEP> 5mm <SEP> 0, <SEP> 7% <SEP>
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<tb> 1-2 <SEP> mm <SEP> 69% <SEP>
<tb> 2-3mm <SEP> 17% <SEP>
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PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Herstellung eines Granulates aus einer Schmelze von Vanadinoxyd oder dessen Gemischen mit anderen Oxyden, insbesondere von denen der Alkali- und Erdalkalimetalle, der Metalle der Eisengruppe, des Mn, AI, P, Mo und W, durch Einbringen dieser Schmelze in eine chemisch indifferente Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Giessstrahl einer derartigen Schmelze in einer vorteilhafte stark bewegten Kühlflüssigkeit zerteilt wird.
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Process for the production of a granulate based on vanadium pentoxide
Vanadium pentoxide is usually produced by drying precipitated hydrous vanadic acid or by thermal decomposition of ammonium vanadate. It is a fine, loose powder. In this form it is not used industrially because it is easily dusted, which not only means that some of this expensive material can be lost, but also because of its impact on the mucous membranes of the respiratory tract and eyes, health hazards are to be feared. This is why vanadium pentoxide is often sold in the form of thin, irregular flakes that are produced by allowing the molten material to solidify.
During processing, these bodies dust much less than the powder, but the dust has not yet been removed because the flakes break easily. When used in metallurgical furnaces, their irregular shape and size make it difficult to distribute evenly and to produce an evenly mixed mortar. It is therefore desirable to obtain this material as uniformly sized granules. In the French Patent specification No. 1, 492.974 describes a process for producing such granules. According to this method, vanadium pentoxide is melted and allowed to drip from a funnel into a cooling liquid arranged below. Liquid nitrogen is preferably used as the cooling liquid.
In this way, hollow spheres with a diameter of 0.5 to 5 mm and a cavity volume of approximately 30% of the total volume of the spheres are obtained. The process only allows small amounts of melt to be passed through, as this is only added drop by drop into the cooling liquid. The extremely aggressive pentoxide melt quickly attacks the funnel and becomes contaminated in the process. Liquid nitrogen as a coolant is expensive. Furthermore, the hollow spheres that result from this process are only suitable for use as catalysts, since in other applications, e.g. B. when used in ovens, this form is not favorable because balls roll off easily.
These disadvantages do not apply to the present invention, which allows abrasion-resistant grains of approximately the same size to be produced on the basis of V20ó. Vanadium pentoxide should be understood to mean not only the pure oxide, but also mixtures with other oxides, in particular those of the alkali and alkaline earth metals, the metals of the iron group, Mn, Al, P, Mo and W; However, the mixtures should preferably melt below 10,000 ° C. and advantageously below 8,000 ° C. The process is particularly suitable for granulating so-called vanadic acid, which is an alkali polyvanadate with approximately 5-10% Na 2 O.
According to the invention, a pouring stream of a melt containing vanadium pentoxide is introduced into a cooling liquid, in which it is divided into small portions. This is advantageously done by vigorous movement of the cooling liquid, which can be achieved by vigorous stirring or pumping. The solidified melt forms small spheres of a glass-like nature, which are smaller with very strong stirring than with moderate liquid movement and which are mostly hollow with diameters of over 1 mm. Most of them probably burst into several pieces, which mostly consist of hemispheres, either immediately as a result of internal stresses or when the material dries. These pieces no longer roll away when poured out.
The method according to the invention for producing granules based on vanadium pentoxide accordingly consists in dividing a pouring stream of such a melt in an advantageously strongly agitated cooling liquid.
A chemically inert liquid is to be understood as a coolant that does not chemically react with the melt.
The inventive method differs from that of the French. Patent No. 1,492,974 in several ways. The main difference is that in the older method the melt enters the cooling liquid in the form of drops, i.e. already broken up, whereas in the present method the melt jet is only broken up in the liquid itself.
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Chemically inert liquids are suitable as coolants, especially commercial mixtures of hydrocarbons such as diesel oil and light petrol. Halogen-substituted hydrocarbons such as trichlorethylene are also eminently suitable. When using flammable liquids, it is advisable to provide an oxygen-free gas above the liquid level. The cooling liquid is expediently circulated and with continued cooling in order to dissipate the absorbed heat of solidification of the melt. We recommend a low-boiling cooling medium that can easily be volatilized when the grains dry and can be recovered through condensation.
Example:
By acidifying a sodium vanadate solution, a sodium polyvanadate, the so-called vanadic acid, was precipitated, which gave a product which melted at 700 ° C. and contained 5% by weight of NaO, the remainder being V2Os. From the melt heated to 750 C, 2 kg / min flowed as a thin stream into a vessel 40 cm below the spout with trichlorethylene, which was strongly agitated by means of a stirrer and constantly pumped through a cooler, which raised the temperature of the liquid to 20 C. held.
The melt was broken up into small balls or their fragments, which were brought out of the bath by means of a screw conveyor onto a heated conveyor belt that was enclosed on all sides, where the trichloro
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<tb> dried <0, <SEP> 5mm <SEP> 0, <SEP> 7% <SEP>
<tb> 0, <SEP> 5-1 <SEP> mm <SEP> 9% <SEP>
<tb> 1-2 <SEP> mm <SEP> 69% <SEP>
<tb> 2-3mm <SEP> 17% <SEP>
<tb>> 3mm <SEP> 4% <SEP>
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PATENT CLAIMS:
1.
Process for the production of granules from a melt of vanadium oxide or its mixtures with other oxides, especially those of the alkali and alkaline earth metals, the metals of the iron group, Mn, Al, P, Mo and W, by introducing this melt into a chemically indifferent one Cooling liquid, characterized in that a pouring jet of such a melt is divided into an advantageous, strongly moving cooling liquid.
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