CS207319B2

CS207319B2 - Method of metal production appertaining in the group ivb or vb of the periodical elements system or metal uranium

Info

Publication number: CS207319B2
Application number: CS666879A
Authority: CS
Inventors: Servaas Middelhoek
Original assignee: Billiton Research Bv
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1973-02-15
Publication date: 1981-07-31
Also published as: NL175736C; NL7217490A; NL175736B

Abstract

The oxycarbide of the metal obtd. by transformation of a material contng. the metal is heated with a gaseous hydrocarbon possibly in the presence of other gases to >=800 degrees C. One or several other metals and/or metal alloys and/or metal cpds. may or may not be present.

Description

(54) Způsob výroby kovu, náležejícího do skupiny IVB nebo VB periodické soustavy prvků nebo kovového uranu(54) A method for producing a metal belonging to Group IVB or VB of the Periodic Table of Elements or uranium metal

Tento vynález se týká způsobu výroby kovu, patřícího do skupin IVB nebo VB periodické soustavy prvků, nebo kovového uranu.The present invention relates to a process for the production of a metal belonging to groups IVB or VB of the Periodic Table of the Elements, or of uranium metal.

К legování oceli vanadem se tento kov obvykle přidává do taveniny oceli ve formě ferrovanadu. V posledních několika letech však je předmětem značného zájmu karbid vanadu jakožto zdroj vanadu, přidávaného do roztaveného kovu.For alloying steel with vanadium, this metal is usually added to the steel melt in the form of ferrovanadium. However, over the past few years, vanadium carbide has been of great interest as a source of vanadium added to the molten metal.

Nyní bylo zjištěno, že vanad se může s výhodou přidávat jako legura do jiných kovů, je-li použitým zdrojem vanadu materiál, který lze připravit stejně jednoduchým způsobem jako karbid vanadu.It has now been found that vanadium can advantageously be added as an alloy to other metals when the vanadium source used is a material that can be prepared in the same simple manner as vanadium carbide.

Také bylo zjištěno, že uvedený výchozí materiál je rovněž vhodný pro výrobu kovového vanadu o vysokém stupni čistoty.It has also been found that said starting material is also suitable for the production of metallic vanadium with a high degree of purity.

Předmětem vynálezu je způsob výroby kovu, náležejícího do skupiny IVB nebo VB periodické soustavy prvků, nebo kovového uranu, jehož podstata spočívá v tom, že se oxykarbid uvedeného kovu, vyrobený působením plynného uhlovodíku na materiál obsahující kysličníky uvedeného kovu, zahřívá na teplotu alespoň 800 °C.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for the production of a metal belonging to Group IVB or VB of the Periodic Table of Elements or a uranium metal comprising heating a hydrocarbon gas of said metal produced with a gaseous hydrocarbon to a material containing oxides of said metal. C.

Výhody vynálezu spočívají v tom, že se poměrně jednoduchým způsobem vyrobí kovy o vysokém stupni čistoty.Advantages of the invention are that metals of a high degree of purity are produced in a relatively simple manner.

Vynález se rovněž tedy týká způsobu vý2 roby kovového vanadu, při němž se oxykarbid vanadu, získaný působením plynného uhlovodíku na materiál obsahující kysličníky vanadu, zahřívá na teplotu alespoň 800 °C.The invention therefore also relates to a process for the production of vanadium metal, in which the vanadium oxycarbide obtained by the action of a gaseous hydrocarbon on a material containing vanadium oxides is heated to a temperature of at least 800 ° C.

Kovy skupiny VB zahrnují vanad, niob a tantal. Mezi kovy skupiny IVB se zahrnuje titan, zirkonium a hafnium.VB Group metals include vanadium, niobium and tantalum. Group IVB metals include titanium, zirconium and hafnium.

Zahřívání oxykarbidu příslušného kovu se provádí například ve vakuu nebo v inertní atmosféře při teplotě nad 800 °C. Podle druhu vyráběného kovu může tato teplota být i vyšší, například alespoň 1200 °C nebo alespoň 1400 °C. Při výrobě například niobu a titanu je však též možné použít zahřívání ve stavu plazmy, kdy nejsou vyloučeny teploty dosahu ící několika tisíc °C, až po 10 000 °C.The oxycarbide of the metal in question is heated, for example, in a vacuum or an inert atmosphere at a temperature above 800 ° C. Depending on the type of metal to be produced, this temperature may be higher, for example at least 1200 ° C or at least 1400 ° C. However, in the production of, for example, niobium and titanium, it is also possible to use plasma heating, where temperatures of several thousand ° C up to 10,000 ° C are not excluded.

Rovněž je možné použít místo jednoho oxykarbidu dva oxykarbidy různých kovů, čímž se získají slitiny kovů. V jiných případech jeden oxykarbid kovu vytváří tuhý roztok s druhým oxykarbidem kovu.It is also possible to use two oxycarbides of different metals instead of one oxycarbide to obtain metal alloys. In other cases, one metal oxycarbide forms a solid solution with the other metal oxycarbide.

Pro přípravu kovu z oxykarbidu kovu je též možné přidat jiný kov s poměrně vysokou těkavostí a nízkou teplotou tání k oxykarbidu. Při zahřívání ve vakuu přidaný kov vytéká. Toto se rovněž může stát ve formě kysličníku kovu.It is also possible to add another metal with a relatively high volatility and low melting point to the oxycarbide to prepare the metal from the metal oxycarbide. Upon heating under vacuum, the added metal flows out. This can also happen in the form of metal oxide.

Příkladem výroby výchozího oxykarbidu kovu je způsob výroby oxykarbidu vanadu z materiálu, - obsahujícího kysličníky vanadu, působením plynného uhlovodíku, zejména methanu, popřípadě v přítomnosti jiných plynů, jak jsou uvedeny například v nizozemské zveřejněné patentové - přihlášce číslo 6 913 685. Výrazem „oxykarbid vanadu“ se rozumí produkt, sestávající hlavně ze sloučenin vzorce VO_xC_y, kde x ψ y se přibližně = 1. Oxykarbid může mimoto obsahoval volný ' uhlík, což závisí na volbě podmínek při výrobě. Oxykarbid může též obsahovat malé množství dusíku (až 4%).An example of the production of a starting metal oxycarbide is a process for the production of vanadium oxycarbide from a material containing vanadium oxides by treatment with a gaseous hydrocarbon, in particular methane, optionally in the presence of other gases, such as disclosed in Dutch patent application 6,913,685. "Means a product consisting mainly of compounds of formula VO _x C _y , where x ψ y is approximately = 1. The oxycarbide may additionally contain free carbon, depending on the choice of the conditions of manufacture. The oxycarbide may also contain a small amount of nitrogen (up to 4%).

se při výrobě - přírodního plynu, obsahujícího zhruba 85 % methanu a 15 % dusíku, obsahuje -oxykarbid často přibližně 0,1 % dusíku.in the production of a natural gas containing about 85% methane and 15% nitrogen, the oxycarbide often contains about 0.1% nitrogen.

Oxykarbidy ostatních kovů, například oxykarbid niobu a oxykarbid titanu, používané -při způsobu podle vynálezu, se ' rovněž připravují redukcí kyslíkatého -materiálu - plynným uhlovodíkem.Other metal carbides such as niobium oxycarbide and titanium oxycarbide used in the process of the present invention are also prepared by reducing the oxygen-containing material with a hydrocarbon gas.

Způsob podle vynálezu se používá -s výhodou pro výrobu například vanadu, niobu nebo titanu. Přitom -se oxykarbid vanadu může zahřívat například bez jakékoliv jiné přísady, s výhodou ve vakuu. V tomto případě určuje hodnota atomového poměruuhlíku (vázaného a volného) ke kyslíku v oxykarbidu vanadu stupeň čistoty získaného vanadu. Při - zkoušce výroby vanadu byl tak získán vanad s 0,4 % kyslíku -a méně než 0,1 % uhlíku.The process according to the invention is preferably used for the production of, for example, vanadium, niobium or titanium. The vanadium oxycarbide can be heated, for example, without any other additive, preferably under vacuum. In this case, the atomic ratio of carbon (bound and free) to oxygen in the vanadium oxycarbide determines the degree of purity of the vanadium obtained. In the vanadium production test, vanadium was thus obtained with 0.4% oxygen and less than 0.1% carbon.

Jak již bylo výše - uvedeno, - lze způsobu podle vynálezu rovněž použít pro výrobu kovového vanadu. Při této obměně se oxykarbid vanadu může zahřívat bez jakékoliv další přísady, s výhodou ve vakuu. V tomto případě určuje hodnota atomového poměru uhlíku (vázaného a volného) ke kyslíku v -oxykarbidu vanadu stupeň čistoty získaného vanadu; tento poměr má mít hodnotu s výhodou přibližně rovnou 1.As mentioned above, the process according to the invention can also be used for the production of metallic vanadium. In this variation, the vanadium oxycarbide can be heated without any other additive, preferably under vacuum. In this case, the atomic ratio of carbon (bound and free) to oxygen in the vanadium oxycarbide determines the degree of purity of the vanadium obtained; this ratio should preferably be about 1.

Na podobném principu, jako výroba kovového vanadu, je založena výroba ostatních kovů náležejících do skupiny IVB a VB periodického -systému prvků, a kovového uranu.The production of other metals belonging to Group IVB and VB of the Periodic System of Elements and of uranium metal is based on a similar principle to that of metal vanadium.

Vynález je blíže osvětlen dále uvedenými příklady. Ve všech příkladech znamenají uváděná procenta i díly koncentraci hmotnostní.The invention is illustrated by the following examples. In all examples, both percentages and parts are by weight.

P říklad - 1Example - 1

Z 10,0 dílů oxykarbidu vanadu, - získaného působením -přírodního plynu na kysličník vanadičný se 14,0 % kyslíku -a 10,5 % uhlíku, se vylisují tablety a zahřívají při teplotě 1600 °C po 5 hodin ve vakuové peci. Konečný tlak činí 1,3 . 10 ~³ Pa. Kovový vanad, získaný po ochlazení, obsahuje méně než 0,15 % kyslíku a méně -než 0,15 % uhlíku.From 10.0 parts of vanadium oxycarbide obtained by the action of natural gas on vanadium pentoxide with 14.0% oxygen and 10.5% carbon, tablets are compressed and heated at 1600 ° C for 5 hours in a vacuum oven. The final pressure is 1.3. 10 ~ ³ Pa. The vanadium metal obtained after cooling contains less than 0.15% oxygen and less than 0.15% carbon.

Příklad 2Example 2

3,64 g oxykarbidu niobu, -obsahujícího 12 procent kyslíku a 3,5 % uhlíku, se zahřívá po 4 hodiny při teplotě 1600 °C ve vakuové pícce. Výsledný tlak činí 1,3 . 'LO³ Pa. Získaný práškový niob obsahuje po ochlazení3.64 g of niobium oxycarbide, containing 12 percent oxygen and 3.5% carbon, was heated at 1600 ° C for 4 hours in a vacuum oven. The resulting pressure is 1.3. LO ³ Pa. The obtained niobium powder contains after cooling

4.2 % kyslíku a 0,3 % uhlíku.4.2% oxygen and 0.3% carbon.

Příklad 3Example 3

Z 3,27 g -oxykarbidu titanu, obsahujícíhoFrom 3.27 g of titanium oxycarbide containing

14.8 % kyslíku a 11,5 % uhlíku a rovněž obsahujícího 13 % práškového - niklu, se vylisují tablety, které se zahřívají ve vakuové pícce nejprve po 1,5 hodiny při teplotě 1700 °C, pak při teplotě 1900 °C po další 2 hodiny. Výsledný tlak činí 13,3 Pa. Ochlazením se získá titan, který obsahuje 7,5 % kyslíku a 4,7 % uhlíku a méně než 0,2 % niklu.14.8% oxygen and 11.5% carbon, and also containing 13% nickel-powder, are compressed into tablets which are heated in a vacuum oven first for 1.5 hours at 1700 ° C, then at 1900 ° C for a further 2 hours . The resulting pressure is 13.3 Pa. Cooling yields titanium containing 7.5% oxygen and 4.7% carbon and less than 0.2% nickel.

Příklad 4Example 4

13,22 g oxykarbidu vanadu, obsahujícího13.22 g of vanadium oxycarbide containing

15.8 % - kyslíku, 8,1 % vázaného uhlíku a15.8% - oxygen, 8,1% carbon and

1.3 % volného uhlíku, se zahřívá při teplotě 1440 °C po 16 hodin a při teplotě 1580 °C po 4 hodiny za sníženého - tlaku 1,3 . 10~³a 1,3 . 10~2 Pa. Ochlazením se získá vanad, který obsahuje 0,4 % kyslíku a méně než 0,1 °/o uhlíku.1.3% of free carbon is heated at 1440 ° C for 16 hours and at 1580 ° C for 4 hours under reduced pressure of 1.3. 10 ~ ³ and 1.3. 10 ~ 2 Pa. Cooling yields vanadium containing 0.4% oxygen and less than 0.1% carbon.

Oxykarbidy kovu, použité v příkladech 2, 3 a 4 se získají působením methanu na kysličník niobičný NbžOs, kysličník tltaničitý TiOž a kysličník vanadičný V2O5 při teplotě v rozmezí 1000 °C až 1200 °C.The metal oxycarbides used in Examples 2, 3 and 4 are obtained by treatment with methane on niobium pentoxide Nb2O5, titanium dioxide TiO2 and vanadium pentoxide V2O5 at a temperature between 1000 ° C and 1200 ° C.

Claims

SUBJECT

Process for producing a metal belonging to Group IVB or VB of the Periodic Table of the Elements or uranium metal, characterized in that - the oxycarbide of said metal, when treated with a gaseous hydrocarbon on a material containing said oxides of said metal, is heated to at least 800 ° C .