生活煤气还原偏钒酸铵制备v2o3的研究.pdf

第25卷第6期
2005年12月
MINING AND METALL URGICAL ENGINEERING
Dccember 2005
生活煤气还原偏钒酸铵制备V2O3的研究
安源
(1.洮阳工业人学理学院道宁沈阳110023:2.:沈阳化工学院化学工程学院,辽宁洮阳11042
摘要:在回转密反应器中进行了用生活煤气还原偏钒酸铵制备三氧化礼的实验研究。结果表叨,在温度为873~933K,还原反
应时间为50min,偏钒酸铵可完全转化为三氧化钒,产物的全倪含量达到67%~68%。
关健词:偏钒酸铵;还原;制备:氧化二钡
中图分类号:TF1l
文献标识码:A
文章编号:0253-6099(200506-0061-(02
Preparation of V203 through Reduction of NH4 O with City Gas
LIU Cong-zhao,HUO Wer", AN Yuan
(1. School science, Shenyang Unive siy of echnolog, Shenyang 110023, Liaoning, China; 2. Shenyang /nstitute y
Chemical fechnology, Shenyang 110422, Liaoning, China)
Abstract V2 O was prepared tough reduction of NHVO3 with city gas in a rotary furnace reactor. The experimental results
indicated that the NHO can be completely changed into V2O3 at reaction temperature 873 933 K and reaction time 50
mins. The content of vananium in the product was 67 %68
Key words: ammonium vanadate; reduction; preparation; vananium trioxide
氧化钒是治炼仉铁合金或其它例合念的述原启转动装置,使反应管转速达到8~10r/min,调节煤
剂,用其冷炼钒铁肘可以降低生产成本。在冷烁氮化气流量达到2.8L/h、通煤气置換10nin。以一定速度
钒铁过程中,:氧化二钒可用来制备氮化钒,因其熔点升温,在.573K下恒温0.5h。再继续升温达倒指定温
高,可避免用五氧化二钒为原料时易产生液相对反应度,并恒温一定时间。停止加热,用煤气吹述原产
造成的不利影啊の。
氧化也可用作电子元件、物,待温度降牟室温后取出样品。用化学法分析样品
磁性材料和化工催化剂的原料2。
仝含量,用ⅹ射线衍射分析样品品相组成。
氧化一般用T氧化钒或多钒酸铵为原1.4测试方法
料、纯氢气或氨气述原米制各3。由丁述原气休不
钒含暈测定按GB4689.12-84。
易得到且价格较贵,使其业用受到限制。本文
X射线衍射分析釆用德国 BRU KERAXS公可生
偏钒酸铵为原料,用城市生活煤气为还原气体,对制备的D8 ADVANCE型x射线衍射仪。
氧化:伊的工ど条件进行了研究。
2偏钒酸铵煤气热还原的热力学分析
实验
偏钒酸铵在煤气气氛下的热述原过程分为以下儿
1.1试剂与原料
个步骤
偏钒酸铵:分析纯;4活煤气:城管道煤气,出甲
1)偏钒铵在500K下先热分解4成VO。。
烷、一氧化碳、氢气组成。
实验装置
2NH4VO:V2O5+2NH+H>O
反应装置为回转反应器,山加热控温装置,转动装
2)V2O;再被还原生成V2O4
置,气体回路和反应管等组成。其中反应管为100
V2O5+COV204+CO
刚三管,恒温段长度600mm,转速8~10rmin
V2O5+H2 VOA+H2O
1.3实验方法
4V2O5+ CHA
1V204+CO2+2H20
(3)
准确称収偏钒酸侒15g,置于反应管恒温段。开
3)VO4进一步被煤气还原生成最终产物VO
①收稿目期:2005-01-09
基金项目:沈阳工业大学博十启动基金资助顷日
作者简介:刘公イ(1963-),男,湖北孝感人,教授,博士,主要研究方向为化学反应工程与工ど
101994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
矿治T.程
第25卷
V2O4+CO V203+C02
6
VっO4+H
っO3+H2O
4V204+CH 4V203 +CO2+2H2O
还原反应式(1)~(6)的半衡常数K,按下式计算
△GP=A+BT=-R71nK
65
=-8.314×2.30267lgK
64
时间50mhn
煤气流量2.8Ih
9.143871gK
63
式中A、B为常数,可从数据手?上査得。
760780800820840865080900920
不同温度下,按上述公式计算的平衡常数K结
温度T/K
果列丁表1中。
图1温度对产物全钒量的影响
68
表1温度与平衡常数的关系
反应温度/ K lg K lgk2gk1gK1 g Ks lgk
14.81-13.13-45.23-10.75-21.40-35.48
600-12.71-11.5340.65-9.16-18.50-31.48
11.20-10.40-37.39-8.02-16.42-28.
8州吧
-10.07-9.54-34.93-7.16-14.87-26.48
时间50min
煤气淹2.8Lh
9.19-8.88-33.03-6.50-13.66
1000
8.52-8.35-31.5-5.97-12.69-23.48
注:1gK(1=1,2…;6)分別对应反应式(1)~(6の)的g
时间t/mi
图2时间对产物全钒量的影响
从表1可见,在500~1000K温度范围内,还原反
应(1)~(6)的半衡常数K均很人,表明还原反应能够3.3还原产物的XRD分析
进行完全。
对还原产物进行了X射线衍射分析,如图3。
从图3以看出,合成的样品具有V2O2的特征晶
实验结果与讨论
面,证明样品为v2O3。
1反应温度对产物全钒含量的影响
纯V2O3、V2O4、V2O。中的钒含量分别为68.0%、
61.4%和56.0%,故广物中全钆含暈越高,V2O3纯度
c∞r
越高。偏钒酸铵的热还原反应为气固非催化反应,反
应过程中,还原气体要通过固体产物层或惰性物残留
层扩散倒反应界面,写木反应物进行反应。温度升高,
E Sy
一方而使气体的分子运动増强,加快还原气体的内
散过程:ソー方面温度升高化学反应本征动力学速度
wrw W
加快。囚此,随着温度升高,还原反应的速卒増加。
4
定的反应时间内,V2O3的生成量也越大。从1可