Построение проекции поверхности ликвидуса системы Fe-As-S

План презентации:
Теоретическая часть:
Актуальность работы
Обзор литературных источников
Практическая часть:
Выбор составов и синтез образцов
Проведение термодинамических исследований
Полученные результаты
Выводы

Некоторые соединения мышьяка токсичны и приносят вред экологии.
Мышьяк содержится во многих полиметаллических медьсодержащих рудах, из которых его необходимо безопасно удалять.
Условно безопасными соединениями мышьяка можно считать соединения с серой и железом.
Такие соединения формируются в равновесии с жидкой фазой в системе Fe-As-S.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

ДИАГРАММЫ ДВОЙНЫХ ГРАНИЧНЫХ СИСТЕМ
As-S: построена расчетными методами и требует экспериментального уточнения
As-Fe: нет сведений о границах существования соединения As2Fe3
Fe-S: подробно исследована только в низкосернистой области

ТРЕХКОМПОНЕНТНАЯ СИСТЕМА
Сведения по системе Fe-As-S крайне ограничены*,**
Известно тройное соединение, отвечающее составу арсенопирита (в какой из двух работ упоминается??)
Составлена схема Шейла и построена схематическая поверхность ликвидуса тройной системы Fe-As-S (Кто составил??)
Большинство реакций объясняются ссылкой на схематичную проекцию ликвидуса, экспериментальные данные о которой не опубликованы
В имеющейся проекции ликвидуса не учтено наличие соединения As4S3, а также проведено условное масштабирование
[*] L.A.Clark, “The Fe-As-S system: Phase Relations and Applications – Part I, Part II”, Econ. Geol., 55, 1345-1381; 1631-1652 (1960).
[**] P. B. Barton; Jr., “Thermochemical Study of the System Fe-As-S” (in English), Geochim. Cosmochim. Acta, 33, 841-857 (1969).

ПСЕВДОБИНАРНЫЕ СЕЧЕНИЯ В ДИАГРАММЕ Fe-As-S
Система Fe-As-S сложна для изучения, необходимо ее упрощение с использованием псевдобинарных сечений концентрационного треугольника.
Правила построения квазибинарных сечений:
Граничные компоненты сечения должны плавиться конгруэнтно
Отсутствуют четырехфазные равновесия
Составы фаз лежат на одном сечении
Возможныепсевдобинары:
FeS(39%массS)- FeAs (42,8%массFe)
FeS(39%массS)-FeAs2(27%массFe)
FeS(39%массS)-Fe2As(70%массFe)
FeAsS – инконгруентно плавящиеся соединения
- сечения, которые необходимо построить
- построенное сечение

ПСЕВДОБИНАРЫ
FeS-Fe2As работы* требует уточнения
FeS-FeAs и FeS-FeAs2: нами разработаны проекты по литературным данным**
[*] Raghavan, V., “The As-Fe-S (Arsenic-Iron-Sulphur) System” (in English), Phase Diagrams of ternary Iron alloys, 2, 35-50 (1988).
[**] Raghavan, V., “The FeS (IronSulfur) System”, in “Phase Diagrams of Ternary Alloys, Part2, Ternary Systems Containing Iron and Sulfur”, 59 (1988).

ВЫБОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ СОСТАВОВ (% масс), а 5% FeS??

СИНТЕЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ
Предварительно будет выполнен синтез соединений FeS, AsFe, Fe2As, FeAs2
FeS: получен по известной методике путем сплавления железа и серы при 1200оС. Полученный сульфид железа характеризуется содержанием серы 36,5%масс.
Арсениды железа: не могут быть синтезированы в открытых ампулах в связи с высокими парциальными давлениями мышьяка. Требуется разработка методики синтеза с использованием пирометаллургической технологии.
Указать, что давление на графике – давление паров мышьяка над мышьяком; указать, что давление под логарифмом в атмосферах; продолжить зависимость выше температур ликвидус арсенидов (пометить эти температуры (ликвидус арсенидов), а также температуру ликвидус мышьяка на графике); найти и привести численные данные давления паров (мышьяка) над арсенидами.

МЕТОДИКА СИНТЕЗА АРСЕНИДОВ ЖЕЛЕЗА
Вариант 1: известен метод, который заключается в смешивании порошков арсенопирита и металлического железа в определенных массовых соотношениях. Далее смесь подвергают термообработке при 600-700°С в течение 60-90 минут. Полученный огарок выщелачивают раствором соляной кислоты что в кеке и растворе? Качество полученного арсенопирита?.
Вариант 2: пирометаллургический способ прямого синтеза с использованием печи высокого давления.
Пометить номерами и легендой:
-реактор высокого давления
-печь с металлическим нагревателем
-баллон с газом противодавления
-кварцевую ампулу с навеской
-2 термопары (печи и образца), реактор снизу заткнуть
-указать подставку кварцевой ампулы
-кварцевую ампулу заполнить веществом
Прецизионный клапан
Т1
Т2
Т до 900°С
Ar

ВЫВОДЫ ПО ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ
Проанализирована диаграмма фазовых равновесий системы Fe-As-S, показана ее малоизученность
Рассмотрены варианты квазибинарных сечений, разработаны их проекты
Выбрана методика и создано оборудование для синтеза исходных веществ, используемых при экспериментальном исследовании фазовых равновесий системы Fe-As-S