NO130059B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte .til fremstilling av vanadiumkarbid.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på én fremgangsmåte til fremstilling av vanadiumkarbid fra et oksydisk vanadiumholdig- utgangsmateriale ved omsetning av dette med en gass som inneholder minst 60 og fortrinnsvis minst 75 volumprosent -hydrokarboner, ved- en temperatur på

850 - 1150°C, fortrinnsvis 950 - 1100°C.

I de senere år har der vært stor interesse for vanadiumkarbid, idet det har vist seg at dette'materiale er et utmerket middel for tilsetning av vanadium til smeltet stål og i denne forbindelse kan medføre fordeler sammenlignet med tilsetning av vanadium i form av ferrovanadium. For dette formål bør"vanadiumkarbidet inneholde så lite bundet oksygen

som mulig (høyst 2 vektprosent).

Fra FR-PS 1.449.456 er der kjent en .fremgangsmåte- til fremstilling av vanadiumkarbid hvor findelt vanådiumoksyd blandet med findelt karbon oppvarmes, samtidig som der gjennom eller over blandingen hele tiden føres en inert gass. Den høye temperatur (ca. loOG°C) samt den kostbare inertgass (argon) som kreves ved denne fremstiiiingsmetode, gjør fremgangsmåten mindre tiltrekkende fra et økonomisk/synspunkt.

I US-PS 3.3^2.553 er der også beskrevet en fremgangsmåte til fremstilling av vanadiumkarbid. Det dreier seg her om en meget komplisert prosess med et stort antall (7) trinn. Først blir. V20^,

redusert med gassformet hydrokarbon til tetraoksydet og videre til vanadiumoksykarbid ved .relativt lave temperaturer, Derefter blir det avkjølte oksykarbid blandet med et materiale som utgjør en karbonkilde, og brikettert. Brikettene utsettes for en temperatur på 1370 - 1480°C.

Dette er, således en meget komplisert fremgangsmåte4

Forsøk har vært utført med en reduksjon av oksydisk vanadiumholdig materiale ved hjelp av en. blanding av metan og hydrogen. Ved denne fremgangsmåte blir reduksjonstemperaturen holdt på ca. 800°C,

mens hydrogeninnholdet i den reduserende- gassblanding er. meget, høyt (større enn 50%). Grunnen til .dette- er en antagelse om at en høyere temperatur og/eller et høyere metaninnhold vil forårsake -betydelig krakking av metanet, og at fremstillingen av ..vanadiumkarbid som følge av dette vil bli alvorlig hindret.

Således beskriver FR-PS 1.355.623 eri fremgangsmåte hvor en vanadiumforbindelse reduseres med en blanding av hydrogen og hydrokarbon. For fremstillingen av vanadium er det angitt en temperatur på 650 - 950°C, men lavere temperaturer og en reduksjon av metaninnholdet i blandingen anbefales, idet der ellers finner sted en karbonisering.

I patentskriftet er det spesielt henvist til at karbonisering unngås

ved reduksjon av metaninnholdet og anv.endelse av lavere temperaturer.

Den lave-temperatur og den lave met.ankonsentras j on nødvendiggjør imidlertid' en-meget lang reaksjonstid.

Overraskende nok er det imidlertid,nå funnet at det selv om

der tilføres en gass som består overveiende.eller endog .fullstendig av hydrokarboner, selv ved relativt nøye temperaturer er mulig å fremstille vanadiumkarbider av utmerket kvalitet under forutsetning av at den gassmengde som anvendes,.ikkeoverstiger en viss verdi. Oppfinnelsen skaffer--således, en fra, et økonomisk, synspunkt meget fordelaktig frem-. gangsmåt;?-. til ..fremstilling .av yanadiumkarbid som. angitt innledningsvis, karakterisert ved at der ved fremstillingen anvendes.hydrokarboner i en

mengde ..som. er *iøy.st-...2 .-ganger, den -støkiometriske . mengde som er nødvendig for. fremstilling av vanadiumkarbid VC. ^ .

Med uttrykket "vanadiumkarbid" menes et materiale som overveiende består av forbindelser av vanadium med karbon eller blandinger av slike forbindelser, herunder de vanadium/karbon-forbindelser som opp-viser et støkiometrisk underskudd på karbon, samt blandinger av slike forbindelser med fritt karbon. "

Med uttrykket "støkiometrisk mengde" menes den mengde som teoretisk behøves for omdannelse av alt vanadiumet i utgangsmaterialet til vanadiumkarbid (i form av VC) og alt oksygenet til karbonmonoksydp Fortrinnsvis anvendes der en gassmengde som ikke overstiger 1,3 ganger den støkiometriske mengde.

De hydrokarboner som er av betydning for fremgangsmåten i

henhold til oppfinnelsen, inneholder fortrinnsvis ikke mer enn 3 karbon-atomer0 Metan er det mest foretrukne hydrokarbon. I tillegg til hydrokarboner kan gassen inneholde f.eks, nitrogen, slik det er tilfelle med den naturgass som vanligvis anvendes i Nederland, og som grovt sett inneholder 85% metan og 15% nitrogen. I dette tilfelle kan vanadiumkarbidet inneholde noen få prosent bundet nitrogen. Videre kan der tilsettes noe hydrogen, men dette er ikke nødvendig. Av økonomiske grunner foretrekkes det å innlemme høyst 10 volumprosent hydrogen i gassen. Det er endog funnet at gassen kan inneholde opp til 20 volumprosent CO uten at dette vesentlig påvirker fremgangsmåten, noe som står i motsetning til hva man kunne vente. Gassen inneholder fortrinnsvis minst 75 volumprosent hydrokarboner.

I henhold til oppfinnelsen er det mulig på en enkel måte å oppnå vanadiumkarbid som er praktisk talt fritt for oksygen og inneholder lite ikke bundet karbon. Hvis det er ønskelig, er det imidlertid også mulig ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å fremstille et produkt som i tillegg til vanadiumkarbid også inneholder fritt karbon.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres fortrinnsvis kontinuerlig. Det kan være fordelaktig å bevege gass-strømmen i samme retning som materialstrømmen. Fremgangsmåten kan også utføres i et fluidisert eller beveget skikt. En meget egnet anordning til kontinuerlig utførelse av fremgangsmåten består av en eller flere roterende rørovner som er anordnet svakt skrånende for å lette transporten av materialet. Dessuten har det vist seg at det er godt mulig å utføre fremgangsmåten i en sjaktovn.

De gasser som forlater anordningen,, og som. overveiende består av CO og H2, kan direkte eller indirekte (via omdannelse til elektrisk energi) anvendes til å holde reaksjonsblandingen på den nødvendige temperatur.

Fremgangsmåten utføres fortrinnsvis hovedsakelig ved en temperatur på mellom 850 og 1150°C,.og det foretrekkes å anvende en temperatur mellom 950 og 1100°C. Eventuell forreduksjon av f.eks.

VgOj. til VgO-j kan f inne . sted ved lavere temperaturer. Denne forreduksjon kan f.eks., utføres med den gass som oppnås ved hovedreduk-sjonen.

Det vanadiumkarbid som fremstilles i henhold til oppfinnelsen, eventuelt kombinert med et bindemiddel og/eller andre tilsetninger, er meget godt egnet til fremstilling av formlegemer, f.eks; briketter,

og til å tilsettes smeltet stål i denne form. Vanadiumkarbidet kan videre anvendes i metallkeramiske blandinger og i såkalte hardmetaller. De følgende eksempler viser at fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjør det mulig å fremstille vanadiumkarbid med lavt oksygen-innhold.

Eksempel I Naturgass i en mengde av 5 liter pr. time ble ført over 10 g vanadiumpentoksyd av teknisk kvalitet, i 2 1/4 time ved.en temperatur på 1050°C. Det.oppnådde vanadiumkarbid hadde følgende sammensetning:

80,6 vektprosent vanadium

15,8 vektprosent karbon

0,4 vektprosent oksygen.

Eksempel II

Naturgass i en mengde av 5,5 liter pr. time ble ført over 10 g vanadiumpentoksyd av teknisk kvalitet i 2 1/4 time ved en temperatur av 1050°. Det oppnådde vanadiumkarbid hadde følgende sammensetning:

"76,2 vektprosent vanadium

21,1 vektprosent karbon

;0,4 vektprosent oksygen.

Eksempel III

En serie kontinuerlige forsøk ble utført i et oppvarmet roterende rør som dannet en liten vinkel med horisontalplanet for å lette transporten av materialet. "Materialet ble matet inn og fjernet kontinuerlig. 'Strømmen av naturgass beveget seg i samme retning som materialstrømmen. Materialet ble holdt på reaksjonstemperaturen i ca.

1 374 time. Resultatene er angitt i den nedenstående tabell:

Alle disse eksempler ble utført med naturgass fra Slochteren som inneholder ca. 85% metan og ca. 15% nitrogen. Det forhold at analyseresultatene ikke gir en sum på 100?, skyldes dels at vanadiumkarbidet inneholder 1- 2% nitrogen (som følge av at naturgassen er rik på "nitrogen), og dels forurensningene i det anvendte utgangsmateriale.

Eksempel IV

Rent metan i en mengde av 4| liter pr. time ble ført over 10 g vanadiumpentoksyd av teknisk kvalitet i 2 1/4 time ved en temperatur på 1050°C. Det oppnådde vanadiumkarbid hadde følgende sammensetning:

77,1 vektprosent vanadium

21,0 vektprosent karbon

0,6 vektprosent oksygen.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av vanadiumkarbid ved omsetning av et oksydisk vanadiumholdig utgangsmateriale med en gass som inneholder minst 60 og fortrinnsvis minst 75 volumprosent hydrokarboner, ved en temperatur på 850 - 1150°C, fortrinnsvis 950 - 1100°C, karakterisert ved at der anvendes hydrokarboner i en mengde som er høyst 2 ganger den støkiometriske mengde som er nødvendig for fremstilling av vanadiumkarbid VC.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at der anvendes hydrokarboner i en mengde som er høyst 1,3 ganger den støkiometriske mengde som er nødvendig for fremstilling av vanadiumkarbid VC.