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Verfahren zur Gewinnung von Vanadium oder Ferrovanadium auf aluminothermischem
Wege Hochprozentiges Ferrovanadium mit geringem Kohlenstoffgehalt wird vorzugsweise
nach dem aluniinothermischen Verfahren hergestellt. Dabei bedient man sich fast
ausschließlich der Umsetzung von .Aluinininnigrieß mit Vanadium-(V)-oxvd. Diese
aus Vanadatlaugen gefällte Vanadinsäure niul,i. wie alle 11etalloxvde bei der alutninotliermisclieii
Umsetzung, vollkommen wasserfrei sein. Sie wird darum entweder durch Glühen scharf
getrocknet oder auch geschmolzen und nötigenfalls durch Mahlen mehr oder weniger
fein gekörnt.
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Die alumitiotherntische Umsetzung verläuft sehr lebhaft und schnell.
Die Ausbeuten liegen, je nach Reinheit der Vanadinsäure, bei 83 bis 88%, die anfallende
Tonerdeschlacke enthält in der Regel 5 bis 8 % V. Diese unbefriedigenden .Ausbeuten
sind darauf zurückzuführen, daß das bei schon etwa 66o" schmelzende Vanadium-(V)-oxyd
während der aluminotherinischen Umsetzung sich in der entstehenden geschmolzenen
Tonerdeschlacke auflöst und dadurch zum Teil der Umsetzung 3 V205 + io Al -> 6 V
-1#- 5 A120$ entzogen wird. Außerdem erfordert der hohe Sauerstoffgehalt des Vanadium-(V)-oxyds
einen hohen Aluminiumzuschlag.
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Versuche der Patentinhaberin, für die Umsetzung Vanadium-(IVl-oxyd
zu verwenden, um Aluminium einzusparen und die Ausbeute zu erhöhen, führten zu keinem
Ergebnis: Offenbar wird die Geschwindigkeit der aluminothermischen Umsetzung durch
den hohen Schmelzpunkt des Vanadium-(IV)-oxyds von etwa 1640° .derart gehemmt und
die Reaktionstemperatur dadurch so weit erniedrigt, daß eine scharfe Trennung des
Metalls von der Schlacke
selbst bei Anwendung von Kunstgriffen,
wie z. B. Vorwärmung des aluminothermischen Gemisches, nicht zu erzielen ist und
bestenfalls Sinterprodukte entstehen, in denen Metall und. Schlacke sich gegenseitig
durchsetzen.
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Die weiteren Arbeiten der Patentinhaberin führten nun zu der erfindungsgemäßen
Feststellung, daß es zweckmäßig ist, das Vanadium-(V)-oxyd nur teilweise zu Vanadium-(IV)-oxyd
zu reduzieren und daß man dementsprechend im Rahmen der Gewinnung von Vanadium und
Ferrovanadium auf aluminothermischem Weg die Ausbeuten dadurch wesentlich erhöhen
kann, daß das niedrigschmelzende Vanadium-(V)-oxyd vor der Umsetzung zum Teil zu
Vanadium-(IV)-oxyd reduziert wird. Hierfür hat sich weiter ergeben, daß das günstigste
Verhältnis für eine gute aluminothermische Umsetzung i>ei je etwa 5o % beider Oxyde
liegt und daß man dementsprechend das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter
Weise derart durchführt, daß dabei zur aluminothermischen Umsetzung Vanadinsäure
gelangt, die etwa je zur Hälfte aus Vanadium-(V)-oxyd und Vanadium-(IV)-oxyd besteht.
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Die Reduktion, insbesondere teilweise Reduktion des niedrigschmelzenden
Vanadium-(V)-oxyds auf wirtschaftlichem und betrieblich einfachem Weg durchzuführen,
bereitete zunächst gewisse Schwierigkeiten. Gemäß einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung läßt sich jedoch dieser Vorgang in besonders einfacher und billiger
Weise durch Glühen des Vanadium-(V)-oxyds unter Zusatz von Kohlenstoff in feinverteilter
Form, z. B. Holzkohlenstaub, durchführen. Zweckmäßig geht man hierfür derart vor,
daß das aus Vanadatlaugen gefällte feuchte Vanadium-(V)-oxyd mit der erforderlichen
Menge feinverteilten Werkstoffs, z. B. Holzkohlenstaubs, innig gemischt und darauf
die Mischung einem Röstprozeß bei etwa 5oo bis 8oo° unterworfen wird. Zum Zweck
der Trocknung wird die Mischung zunächst in einem z. B. mit Gas beheizten Planofen
erhitzt. Zur Beschleunigung des Trockners kann dabei das Gut so lange gerührt werden,
bis noch Dampfbildung auftritt. Nach Verdampfung des Wassers wird die Temperatur
zunächst auf Rotglut gesteigert und das Gut sich selbst überlassen, wobei die gewünschte
teilweise Reduktion des Vanadium-(V)-oxyds zu einem Gemisch von Vanadium-(V)-oxyd
und Vanadium-(IV)-oxyd unter lebhaftem Aufglimmen vor sich geht. Ein Rühren des
Gutes ist dabei weder erforderlich noch zweckmäßig, weil in diesem Stadium der Reduktion
ein starkes Verstauben des wertvollen Gutes eintreten würde. Wird die Temperatur
des Ofens dann auf etwa 700 bis 8oo° erhöht, so tritt ein leichtes Sintern
des Röstgutes ein, worauf es keinerlei Neigung mehr zum Stauben aufweist. Es kann
nunmehr kräftig gerührt und dadurch der reduzierende Röstvorgang wesentlich beschleunigt
werden.
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Das Zumischen des feinverteilten Kohlenstoffs kann ferner z. B. auch
in der Weise erfolgen, daß man ihn dem gefälltenVanadium-(V)-oxydvordem Abfiltrieren
zusetzt und hierauf die abfiltrierte und ausgewaschene Vanadinsäure einem Röstprozeß
bei etwa 5oo bis 8oo° unterwirft.
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Das erhaltene anreduzierte und leicht gesinterte Röstgut, das nötigenfalls
zu zerkleinern ist, zeichnet sich durch eine aufgelockerte Struktur und dadurch
bedingte Vergrößerung der Oberfläche aus, was für eine Steigerung der Ausbeute bei
der aluminotliermischen Gewinnung von Metallen und Legierunge>> von ausschlaggebender
Bedeutung ist, während z. B. bei der Präparierung der Vanadinsäure durch Schmelzen
ein dichtes und kompaktes Korn entsteht, das für die alutninotliermische Umsetzung
ungünstig ist. Ein weiterer, sehr beachtlicher Vorzug der anreduzierten Vanadinsäure
mit einem zwar erhöhten, aber nicht übermäßig hohen Schmelzpunkt in Verbindung mit
der aufgelockerten Struktur besteht darin, daß die für die Umsetzung dieses sauerstoffärmeren
Materials erforderliche Aluminiummenge um 20 bis 25 % gesenkt werden kann.
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Bei einem Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steigt die
Ausbeute auf 9o bis 92%, bezogen auf das eingebrachte Vanadium in der Vanadinsäure.
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Einen weiteren Anstieg der Ausbeute kann man im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens dann erreichen, wenn nicht Ferrovanadium, sondern ein praktisch eisenfreies
Vanadium erzeugt wird, die aluminothermische Mischung also keinerlei Zuschläge von
Eisen oder Eisenverbindungen, wie z.B. Eisenoxyd, erhält. Dabei wird ein nur geringe
Mengen Si und A1 enthaltendes Vanadium mit einer Ausbeute von 94 bis 96 % gewonnen.