DE2041625C3 - Process for the production of vanadium carbide - 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«The invention relates to a method for * 5 nen also vanadium-carbon compounds before the production of vanadium carbide by reaction Hegen, which have a carbon deficiency. Oxydic, base-free carbon containing vanadium can also be present,
material with a hydrocarbon containing sub-expression "stoichiometric amount"

Reaktionsgas bei erhöhter Temperatur. wird die Menge verstanden, welche theoretisch zurReaction gas at elevated temperature. is understood the amount which theoretically for

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 kontinuierlichFor some years there has been a very large interconversion of all vanadium to vanadium in vanadium carbide, which is excellently suited to carbide (as VC) and all of the oxygen in carbon, vanadium is required in molten steel for monoxide. Supply the invention. The use of vanadium carbide processes provides vanadium in a single step, with considerable advantages over the addition of vanadium in the form of carbide, which is practically free of oxygen and only ferrovanadium. 35 contains little free carbon. Given-From FR-PS 14 49 456 a process is known, however, if it is also possible to operate the process for the production of vanadium carbide in which, in addition to the vanadium carbide, finely divided vanadium oxide with finely divided carbon is still free in the product is present,
Fuel mixed and in an inert gas atmosphere. The process is preferably continuous

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-is heated. The required high temperature of 4o carried out. It can be advantageous to use the about 1600 ° C as well as the expensive inert gas, the gas flow in the same direction as the flow of the mostly composed of argon, make this process lead to material to be treated. The procedure not very interesting. can also be in a fluidized bed or in a fluid

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-A process from the DT-AS 12 37 548 has to be carried out bedded. One or more shear and inorganic acids of vanadium with a rotary kiln are used, which are in a light wineinem mixture of hydrogen and methane are arranged at 650 kel in order to reduce the material transport to up to 1050 ^° C. It'll make methane easier. But it is also very possible to carry out the concentration of less than 10 percent by volume, 5 ° process in a shaft furnace,
especially less pIs 5 volume percent preferred. The gas leaving the device mainly consists of

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.It is also stated that excessively high temperatures are made up of carbon monoxide and hydrogen. It should not be used because it can lead directly to the heating of the reaction mixture and lead to considerable methane cleavage. to be used at the required temperature.
This process suffers from several disadvantages: If the process according to the invention is used at the first, relatively expensive starting materials, lower temperatures within the specified range, secondly, long reactions are carried out, then an advance time of 10 to 15 hours can result in a considerable reduction of the V ₂ O ₅ to V ₂ O ₃ take place. This pre-conversion is necessary, and thirdly, hydrogen is a reduction that cannot be achieved with the gas, for example, which is not exactly cheap reducing gas. ⁶ °, which occurs during the main reduction.

Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, Das gemäß der Erfindung hergestellte Vanadium-The invention was now based on the object, The vanadium produced according to the invention

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 geschmolzenemthe method described above in the manner carbide can optionally using a to develop it with a cheap starting binder and / or other additives in the molding material and a cheap reducing gas durchge- pieces such. B. briquettes that are processed in leads can be. 65 of this form for the addition to molten

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.According to the invention, the object is thereby achieved. Steel are suitable. Furthermore, the vanadium can dissolve, that in a method outlined at the beginning, carbide in metal-ceramic mixtures and in so-vanadium pentoxide hard alloys mentioned at a temperature of 850 are used.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by the following examples.

Beispiel 1example 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:Natural gas was long in an amount of 5 l / st 2 '/ st passed at a temperature of 1050 ° C over 10 g of technical vanadium pentoxide. The vanadium carbide obtained had the following composition:

GewichtsprozentWeight percent

Vanadium 80,6Vanadium 80.6

Kohlenstoff 15,8Carbon 15.8

Sauerstoff 0,4Oxygen 0.4

Beispiel 2Example 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: Natural gas was in an amount of 5.51 prc hour For 2V4 hours at a temperature of 1050 ° C 10 g of technical vanadium pentoxide passed. The vanadium carbide obtained had the following composition:

GewichtsprozentWeight percent

_ς Vanadium 76,2 _ς vanadium 76.2

Kohlenstoff 21_;2Carbon 21 _; 2

Sauerstoff 0,4Oxygen 0.4

Beispiel 3Example 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.ίο A series of tests was carried out in a heated rotary kiln inclined at a slight angle to the horizontal. The material was fed in and discharged continuously. The natural gas flow was in the same direction as the material. This was kept at the reaction temperature for about IV * st. The results achieved here are compiled in the following table.

NaturgasNatural gas

ZugeführtesSupplied

technischestechnical

V₂O₅ in R/st in l/stV ₂ O ₅ in R / st in l / st

Temperatur Analyse d?s EndproduktsTemperature analysis of the end product

in ⁰C '/ο O °/o V V. Cin ⁰ C '/ ο O ° / o V V. C

"VoN"From

11,511.5 1515th 10501050 1,21.2 80,580.5 15,215.2 1,61.6 12,412.4 1616 10501050 0,50.5 80,180.1 16,516.5 n.b.n.b. 15,515.5 21,521.5 10501050 0,30.3 80,080.0 17,517.5 n.b.n.b. 15,415.4 19,319.3 10501050 0,40.4 79,779.7 17,217.2 n.b.n.b. 40,040.0 45,345.3 10251025 1,81.8 79,879.8 16,116.1 n.b.n.b. 16,116.1 28,928.9 10001000 0,50.5 80,780.7 15,615.6 n.b.n.b.

n. b. = nicht bestimmt.n. b. = not determined.

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.All experiments were made with natural gas (from Sloch- on the one hand to see that the vanadium carbide teren), which contains about 85% methane and, due to the nitrogen content of the natural gas, 1 to 2% contained about 15% nitrogen. The reason that it contained nitrogen and, on the other hand, that the If the analysis values do not add up to 100%>, 40 starting material contains impurities.

Claims (3)

bis 115O0C mit höchstens der doppelten stöchio- PatentansDriiche· metrischen Menge Erdgas in Berührung gebracht v ' wird Vorzugsweise überschreitet die Erdgasmengeup to 115O0C with at most twice the stoichiometric amount of natural gas is brought into contact v 'is preferably exceeded the amount of natural gas 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 reinem1. Process for the production of vanadium - the 1.3 times the stoichiometric amount not. Reactive carbide by converting oxidic, Vana- 5 tion temperatures of 950 to 1100 C are required containing base material with a carbon preference. . . It has surprisingly been shown that with higher temperature, thereby marked use of natural gas as a reducing gas from the draws that vanadium pentoxide with a cheap vanadium pentoxide starting from temperature from 850 to 1150 ° C with a maximum of ία and that higher temperatures twice the stoichiometric amount of natural gas can be used when using pure ren . in Berührung gebracht wird. Erdgas arbeitet.. is brought into contact. Natural gas works. 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 einige2. The method according to claim 1, characterized ge natural gas primarily contains methane and also indicates that the gas in an amount of smaller amounts of ethane and propane ^ natural gas can not be more than 1.3 times the stoichiometri- x ₅ also smaller amounts Contain nitrogen. Applied in a separate amount. In this case, the vanadium carbide produced may have some 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-3. The method according to claim 1 or 2, characterized by having a few percent bound nitrogen, characterized that a temperature of 950 to hydrogen does not occur in natural gas since this 1100 ° C is used. due to its small molecular size from the natural gas ao lacerstätten längst abdiffundiert ist.ao lacerststätten has long since diffused. Unter der Bezeichnung »Vanadiumcarbid« wird ______ hier ein Material verstanden, das hauptsächlich ausUnder the name "Vanadium Carbide" is ______ understood here a material that mainly consists of Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen von Vanadium mit Kohlenstoff besteht. Dabei kön-Compounds or mixtures of compounds of vanadium with carbon. In doing so,