Определение перехода эвтектической складки в перитектическую в системе Cu(Ni)–Fe–S методом направленной кристаллизации расплава

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнен теоретический анализ процесса квазиравновесной направленной кристаллизации трехкомпонентного расплава. Рассмотрено изменение состава фаз на каждом из участков образца и характер трансформации фазового состава для разных типов фазовых реакций. Показано, что при направленной кристаллизации возможен переход эвтектической реакции в перитектическую при понижении температуры. Проведена направленная кристаллизация расплава Fe 29.96, Cu 21.55, Ni 2.01, S 46.49 ат. %. Поскольку никель присутствует в слитке в виде примесей, растворенных в фазах системы Cu–Fe–S, при интерпретации данных можно рассматривать поведение расплава, относящегося к этой трехкомпонентной системе. В результате получен образец со сменой участков: однофазного из пирротинового твердого раствора FezS1±d, двухфазного из эвтектической смеси FezS1±d и промежуточного твердого раствора (Cu,Fe)1+xS и однофазного из (Cu,Fe)1+xS. При переходе от одной зоны к следующей средний состав твердой фазы изменяется скачкообразно, а составы расплава и твердых растворов, присутствующих в соседних зонах, изменяются непрерывно. Эти результаты соответствуют теоретическим представлениям.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Ф. Синякова

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: efsin@igm.nsc.ru
пр-т Коптюга, 3, Новосибирск, 630090

И. Г. Васильева

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

Email: efsin@igm.nsc.ru
Россия, пр-т Лаврентьева, 3, Новосибирск, 630090

Список литературы

  1. Федоров П.П. // Журн. физ. химии. 1999. Т. 73. № 9. С. 1545.
  2. Федоров П.П. // Журн. неорган. химии. 2021. T. 66. № 4. C. 510. [Fedorov P.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 550. https://doi.org/10.31857/S0044457X21040103
  3. Халдояниди К.А. Фазовые диаграммы гетерогенных систем с трансформациями / Отв. ред. Кузнецов Ф. А. Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2004. 382 с.
  4. Простакова В.А., Ломако М.О., Восков А.Л. и др. // Вестник МГУ. Сер. Хим. 2010. Т. 2. № 51. С. 81.
  5. Восков А.Л., Коваленко Н.А., Куценок И.Б., Успенская И.А. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 10. С. 1445.
  6. Луцык В.И. Анализ поверхности ликвидуса тройных систем / Отв. ред. Мохосоев М.В. М.: Наука, 1987. 150 с.
  7. Воробьева В.П., Луцык В.И., Парфенова М.Д. // Журн. неорган. химии. 2023. T. 68. № 1. C. 77. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600852
  8. Луцык В.И., Воробьева В.П., Сумкина О.Г. // Журн. неорган. химии. 2000. Т. 45. № 5. С. 861.
  9. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 5. С. 577.
  10. Косяков В.И., Шестаков В.А. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 3. С. 314. [Kosyakov V.I., Shestakov V.A. // Rus. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. No. 6. P. 795. https://doi.org/10.7868/S0044457X17060125]
  11. Косяков В.И., Шестаков В.А., Грачев Е.В. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 11. С. 1652.
  12. Косяков В.И. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 9. C. 1283.
  13. Шестаков В.А., Косяков В.И., Грачев Е.В. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 6. С. 807.
  14. Шестаков В.А., Косяков В.И. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 3. С. 377.
  15. Шестаков В.А., Грачев Е.В. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 4. С. 492.
  16. Косяков В.И., Буждан Я.М., Шестаков В.А. Сб. Неформальные математические модели в химической термодинамике. Новосибирск: Наука, 1991. С. 130.
  17. Косяков В.И. // Сибирский хим. журнал. 1993. Вып. 3. С. 56.
  18. Косяков В.И. // Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 9. С. 66.
  19. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. // Журн. неорган. химии. 2004. Т. 49. № 7. С. 1170.
  20. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. // Журн. неорган. химии. 2011. Т. 56. № 5. С. 830.
  21. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. // Неорган. материалы. 2011. Т. 47. № 6. С. 738.
  22. Kosyakov V.I., Sinyakova E.F. // J. Therm. Anal. Calorim. 2014. V. 115. № 1. P. 511. https://doi.org/10.1007/s10973-013-3206-0
  23. Sinyakova E.F., Kosyakov V.I. // J. Therm. Anal. Calorim. 2014. V. 117. № 3. P. 1085. https://doi.org/10.1007/s10973-017-6215-6
  24. Kosyakov V.I., Sinyakova E.F. // J. Therm. Anal. Calorim. 2017. V. 129. № 2. P. 623. https://doi.org/10.1007/s10973-017-6215-6
  25. Синякова Е.Ф., Косяков В.И., Кох К.А., Наумов Е.А. // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 11. С. 1577.
  26. Kosyakov V.I., Sinyakova E.F., Kokh K.A. // J. Therm. Anal. Calorim. 2020. V. 139. № 6. P. 3377. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08701-y
  27. Рябчиков И.Д. Термодинамический анализ поведения малых элементов при кристаллизации силикатных расплавов. М.: Наука, 1965.120 с.
  28. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1978. 504 с.
  29. Элерс Э. Интерпретация фазовых диаграмм в геологии. М.: Мир, 1975. 300 с.
  30. Петров Д.А. Тройные системы. М.: Наука, 1953. 128 с.
  31. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 9. С. 1126.
  32. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. // Геохимия. 2005. № 4. С. 415.
  33. Алабужев Б.А. // Экспериментальные исследования по минералогии (1968–1969 гг.). Новосибирск: Изд-во Ин-та геологии и геофизики, 1969. C. 168.
  34. Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 8. С. 1473.
  35. Schlegel H., Sehüller A. // Z. Metallkd. 1952. Bd. 43. № 12. P. 421.
  36. Greig J.W., Jensen E., Merwin H.E. // Carnegie Inst. Wash. Year Book. 1955. V. 54. P. 129.
  37. Косяков В.И. // Журн. неорган. химии. 2008. Т. 53. № 6. C. 1020.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Относительное расположение моновариантной линии и конодного треугольника при моновариантной эвтектической (а) и перитектической (б) реакциях, в – переход эвтектической реакции (состав расплава L1) в перитектическую (L3) через переходную точку (L2). В равновесии с расплавом находятся фазы  и  постоянного состава. Стрелки показывают направление понижения температуры. Одинарными и двойными стрелками показаны эвтектические и перитектические складки.

Скачать (677KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Траектория состава расплава (пунктирная линия) при направленной кристаллизации образца L0 при попадании на перитектическую (а) и эвтектическую (б) складки, разделяющие области первичной кристаллизации фаз  и .

Скачать (350KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Моновариантная линия с переходной точкой L на линии между областями первичной кристаллизации фаз  и  и траектории состава расплава при направленной кристаллизации; а — перитектическая складка переходит в эвтектическую, б — эвтектическая складка переходит в перитектическую.

Скачать (497KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Cхема первичной зональности образца (а) и его микроструктура в отраженном свете (б) и отраженных электронах (в). Фазы, образовавшиеся из расплава: Poss — пирротиновый твердый раствор FezS1±, Iss — промежуточный твердый раствор (Cu,Fe)1+xS. Фазы, образовавшиеся при субсолидусных реакциях: Poss ′ — низкотемпературный пирротиновый твердый раствор, Iss ′ — низкотемпературный промежуточный твердый раствор, Cbn — кубанит CuFe2S3, Pn — пентландит (Fe, Ni)9S8, Bn – борнит Cu5FeS4, Hc — хейкокит Fe5Cu4S8. Черное — трещины в образце.

Скачать (2MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение концентрации меди, железа и серы в сульфидном расплаве (L) и твердых фазах (Poss, Iss) в трех зонах образца до g = 0.65. Открытыми кружками показаны средние концентрации компонентов в расплаве, закрытыми – в твердых фазах. Штриховой горизонтальной линией показана концентрация компонента в исходном расплаве, штриховые вертикальные линии разделяют зоны Poss || Poss + Iss || Iss.

Скачать (776KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024