NO130940B

NO130940B -

Info

Publication number: NO130940B
Application number: NO03165/70A
Authority: NO
Inventors: S Middelhoek
Original assignee: Hollandse Metallurg Ind Billit
Priority date: 1970-08-20
Filing date: 1970-08-20
Publication date: 1974-12-02
Also published as: NO130940C

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av vanadiumkarbonitrid- og/eller Process for the production of vanadium carbonitride and/or

vanadiumnitrid. vanadium nitride.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av vanadiumkarbonitrid- og/eller vanadiumnitrid. Det er kjent fra literaturen (ULLMANN, bind 5 (1954), side 94) at karbonholdige vanadiumforbindelser kan fremstilles fra vanadiumoksyd ved innføring av karbonet ved temperaturer på ca. 1500°C eller høyere ved hjelp av forbindelser som inneholder karbon i fast form eller fast karbon som f.eks. kjønrøk. En temperatur på l800°C er endog nevnt for oppnåelse av et karbid med tilstrekkelig karbon. The present invention relates to a method for producing vanadium carbonitride and/or vanadium nitride. It is known from the literature (ULLMANN, volume 5 (1954), page 94) that carbon-containing vanadium compounds can be produced from vanadium oxide by introducing the carbon at temperatures of approx. 1500°C or higher using compounds containing carbon in solid form or solid carbon such as e.g. secondhand smoke. A temperature of 1800°C is even mentioned for obtaining a carbide with sufficient carbon.

Det er nå funnet at vanadiumkarbonitrid og vanadiumnitrid kan fremstilles enkelt ved anvendelse av et gassformet hydrokarbon, fortrinnsvis naturgass. Ifølge oppfinnelsen gis der således anvisning på It has now been found that vanadium carbonitride and vanadium nitride can be prepared simply by using a gaseous hydrocarbon, preferably natural gas. According to the invention, instructions are thus given on

en fremgangsmåte til fremstilling av vanadium(karbo)nitrid som angitt i krav 1.. ;'„.• .. a method for producing vanadium (carbon) nitride as stated in claim 1.. ;'„.• ..

Vanadium(karbo)nitridene kan anvendes i stål for' å"øke dettes vanadium- og eventuelt karboninnhold. The vanadium (carbon) nitrides can be used in steel to increase its vanadium and possibly carbon content.

Omsetningen i henhold til oppfinnelsen kan utføres på mange måter. Valget av utførelsesmåte kan være bestemt av det ønskede karboninnhold i det ferdige produkt, som kan bestå hovedsakelig av vanadiumkarbonitrid, hovedsakelig av en blanding av vanadiumkarbonitrid og vanadiumkarbid og/eller vanadiumnitrid, hovedsakelig av en blanding av vanadiumkarbid og vanadiumnitrid eller hovedsakelig av vanadiumnitrid. Hvis det ønskes, kan det fremstilte sluttprodukt inneholde fritt karbon. The turnover according to the invention can be carried out in many ways. The choice of embodiment may be determined by the desired carbon content in the finished product, which may consist mainly of vanadium carbonitride, mainly of a mixture of vanadium carbonitride and vanadium carbide and/or vanadium nitride, mainly of a mixture of vanadium carbide and vanadium nitride or mainly of vanadium nitride. If desired, the manufactured final product may contain free carbon.

Fremgangsmåten kan f.eks. utføres ved at det gassformede hydrokarbon (eventuelt blandet med hydrogen, nitrogen og/eller ammoniakk) føres over eller•gjennom det oksydiske vanadiumPentoksyd på en slik måte at materialet omdannes hovedsakelig til oksykarbider og/eller oksykarbonitrider, hvoretter nitrogen eller ammoniakk, eventuelt blandet med hydrogen, føres over eller gjennom det således omdannede materiale. Denne fremgangsmåte er særlig egnet ved fremstilling av vanadiumnitrid som er praktisk talt fritt for karbon. The procedure can e.g. is carried out by the gaseous hydrocarbon (possibly mixed with hydrogen, nitrogen and/or ammonia) being passed over or•through the oxidic vanadium pentoxide in such a way that the material is converted mainly into oxycarbides and/or oxycarbonitrides, after which nitrogen or ammonia, possibly mixed with hydrogen , is passed over or through the thus converted material. This method is particularly suitable for the production of vanadium nitride which is practically free of carbon.

Det er også mulig å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ved å anvende en eneste j;assblanding som hovedsakelig består av metarj. og nitrogen og/eller ammoniakk °§ eventuelt It is also possible to carry out the method according to the invention by using a single j;ass mixture which mainly consists of metarj. and nitrogen and/or ammonia °§ optionally

•* •*

hydrogen, idet me<tan>innholdet, hvis det er ønskelig, kan reduseres under prosessen. Det er også mulig å omdanne utgangsmaterialet først hovedsakelig til vanadiumoksykarbider med en gass som i det vesentlige består av hydrokarbon, hvoretter det således omdannede materiale ytterligere bringes til å reagere med en gassblanding som inneholder hydrokarbon og nitrogen og/eller ammoniakk som kan ha fått tilsatt hydrogen. hydrogen, the methane content, if desired, can be reduced during the process. It is also possible to convert the starting material first mainly into vanadium oxycarbides with a gas consisting essentially of hydrocarbon, after which the thus converted material is further reacted with a gas mixture containing hydrocarbon and nitrogen and/or ammonia which may have had hydrogen added .

De hydrokarboner som fortrinnsvis anvendes, er de med ett til tre karbonatomer. Spesielt er metan best egnet. The hydrocarbons which are preferably used are those with one to three carbon atoms. In particular, methane is best suited.

De gasser og gassblandinger som anvendes ved den foreliggende fremgangsmåte, behøver avgjort ikke bestå bare av de ovenfor angitte bestanddeler (hydrokarbon, nitrogen, ammoniakk og hydrogen), men kan i tillegg inneholde andre bestanddeler som ikke vesentlig hemmer prosessen. Det er således funnet at selv gassblandinger som inneholder opp til 20 volumprosent CO, fremdeles er brukbare. The gases and gas mixtures used in the present method certainly do not have to consist only of the above-mentioned components (hydrocarbon, nitrogen, ammonia and hydrogen), but may also contain other components which do not significantly inhibit the process. It has thus been found that even gas mixtures containing up to 20 volume percent CO are still usable.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres som nevnt The method according to the invention is carried out as mentioned

ved en temperatur på mellom 800 og 1250°G. Fortrinnsvis er temperaturen på mellom 900 og 1100°C. En eventuell forreduksjon av f.eks. Vo0,_ til V^O-j kan finne sted ved lavere temperaturer. En slik forreduksjon kan med fordel utføres med gasser som føres ut fra hovedprosessen. at a temperature of between 800 and 1250°G. Preferably, the temperature is between 900 and 1100°C. A possible reduction of e.g. Vo0,_ to V^O-j can take place at lower temperatures. Such pre-reduction can advantageously be carried out with gases which are carried out from the main process.

Videre er det mulig å fremstille det oksydiske vanadium på stedet sammen med én eller flere av de gasser som er innblandet i reak-sjonen, fra en forbindelse som er ustabil ved reaksjonstemperaturen, Furthermore, it is possible to produce the oxidic vanadium on site together with one or more of the gases that are mixed in the reaction, from a compound that is unstable at the reaction temperature,

f.eks. ammoniummetavanadat. e.g. ammonium metavanadate.

Den fremstillingsmetode som foretrekkes,' er-den hvor der anvendes en eneste gassblanding som består hovedsakelig av metan og nitrogen og/eller ammoniakk og også kan ha fått tilsatt hydrogen. Atomforholdet mellom karbon og nitrogen skal som nevnt være The production method that is preferred is that where a single gas mixture is used which consists mainly of methane and nitrogen and/or ammonia and may also have had hydrogen added. As mentioned, the atomic ratio between carbon and nitrogen must be

mindre enn 2, og et forhold på mindre enn 1 er enda bedre. less than 2, and a ratio of less than 1 is even better.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres fortrinnsvis kontinuerlig. Der kan.anvendes prosesser med fluidiserte eller bevegede skikt,og også sjaktovner kan- anvendes. Fremgangsmåten kan også passende finne sted i en roterende rørovn. I mange tilfelle er det fordelaktig at gass-strømmen beveger seg i samme retning som -materialstrømmen. The method according to the invention is preferably carried out continuously. Processes with fluidized or moving layers can be used, and shaft furnaces can also be used. The process can also conveniently take place in a rotary tube furnace. In many cases, it is advantageous for the gas flow to move in the same direction as the material flow.

Oppfinnelsen vil bli ytterligere beskrevet ved hjelp av følgende eksempler: The invention will be further described by means of the following examples:

Eksempel I Example I

En blanding av hydrogen; nitrogen og naturgass i forholdet 1:1:0,075 ble i 7 timer ført over 10 g vanadiumpentoksyd av teknisk kvalitet ved en temperatur av 1050°C. Det oppnådde produkt hadde følgende sammensetning^ A A mixture of hydrogen; nitrogen and natural gas in the ratio 1:1:0.075 was passed for 7 hours over 10 g of vanadium pentoxide of technical quality at a temperature of 1050°C. The product obtained had the following composition^ A

Eksempel II Example II

En blanding av.hydrogen, nitrogen og naturgass i forholdet 1:1:0,2 ble i 2 timer ført over 10 g vanadiumpentoksyd og teknisk kvalitet ved en temperatur av 1050°C. En blanding av hydrogen og nitrogen i forholdet 1:1 ble deretter ført over blandingen ved samme temperatur. Det oppnådde produkt hadde følgende sammensetning: A mixture of hydrogen, nitrogen and natural gas in the ratio 1:1:0.2 was passed for 2 hours over 10 g of vanadium pentoxide and technical quality at a temperature of 1050°C. A mixture of hydrogen and nitrogen in the ratio 1:1 was then passed over the mixture at the same temperature. The product obtained had the following composition:

Eksempel III Example III

En serie av 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 gass beveget seg i samme retning som materialstrømmen. I alle forsøkene ble materialet holdt på reaksjonstemperaturen i 1| time. A series of continuous experiments were carried out in a heated rotating tube which formed a small angle with the horizontal plane to "facilitate the transport of the material. The material was fed in and removed continuously. The flow of gas moved in the same direction as the material flow. In all the experiments the material was kept at the reaction temperature for 1 hour.

Den anvendte gassblanding besto enten bare av naturgass og ekstra nitrogen eller bare av naturgass og ammoniakk. The gas mixture used consisted either only of natural gas and additional nitrogen or only of natural gas and ammonia.

Resultatene er angitt i den nedenstående tabell: The results are shown in the table below:

Alle disse eksempler ble utført med naturgass fra Slochteren som inneholder ca. 85% metan og ca. 15% nitrogen. All these examples were carried out with natural gas from Slochteren, which contains approx. 85% methane and approx. 15% nitrogen.

Claims

1. Process for the production of vanadium carbonitride and/or vanadium nitride, characterized in that vanadium pentoxide is reacted at a temperature of between 800 and 1250°C with a gaseous hydrocarbon with 1-4 carbon atoms and with nitrogen and/or ammonia and, if desired, with hydrogen, the atomic ratio C:N between carbon and nitrogen . is less than 2 and the gases are brought in contact with the vanadium pentoxide in turn or wholly or partly simultaneously.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the production is mainly carried out at a temperature of between 900 and 1100°C.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the preparation is carried out using a single gas mixture which mainly consists of methane and nitrogen and/or ammonia and possibly hydrogen.

4. Method as stated in one of the preceding claims, characterized in that the atomic ratio between carbon and nitrogen is less than 1.