Влияние механоактивации на термическое окисление сфалерита

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Рассмотрено влияние механоактивации на дисперсность и деформацию частиц природного образца сфалерита. Показано, что механоактивация минерала в течение 20 мин на высокоэнергетической планетарной мельнице приводит к снижению размеров кристаллитов до 20 нм, а степень микронапряжений кристаллической решетки сфалерита достигает 0.73–0.85%. Методами термогравиметрического, калориметрического и масс-спектрометрического анализов исследованы процессы окисления сфалерита до и после механоактивации в неизотермическом режиме нагревания до температуры 1000°С в потоке воздуха. Установлено, что механоактивация сфалерита ведет к небольшой интенсификации сульфатообразования, к снижению температуры и энтальпии термических эффектов и к выделению диоксида серы как продукта взаимодействия с кислородом начиная с температуры 150°С.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Р. И. Гуляева

Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: gulroza@mail.ru
Russian Federation, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

К. В. Пикулин

Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук

Email: pikulin.imet@gmail.com
Russian Federation, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

С. Х. Эстемирова

Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук

Email: gulroza@mail.ru
Russian Federation, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

С. В. Сергеева

Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук

Email: gulroza@mail.ru
Russian Federation, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

References

  1. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. М.: Недра, 1988. 208 с.
  2. Кулебакин В.Г. Превращение сульфидов при активировании. Новосибирск: Наука, 1983. 209 с.
  3. Tian L., Zhang T.A., Liu Y., Lv G.Z., Tang J.J. Oxidative Acid Leaching of Mechanically Activated Sphalerite // Can. Metall. Q. 2017. V. 57. P. 59–69. https://doi.org/10.1080/00084433.2017.1367884
  4. Achimovičová, M., Godočiková E., Baláž P., Kováč J., Satka A. Influence of Soluble Salt Matrix on Mechanochemical Preparation of PbS Nanoparticles // Rev. Adv. Mater. Sci. 2008. V. 18. P. 216–220.
  5. Baláž P, Ebert I. Oxidative Leaching of Mechanically Activated Sphalerite // Hydrometallurgy. 1991. 27(2). P. 141–150. https://doi.org/10.1016/0304-386X(91)90062-Q
  6. Романтеев Ю.П., Федоров А.Н., Быстров С.В. Металлургия цинка и кадмия / Под ред. В.П. Быстрова. М.: МИСиС, 2006. 193 с.
  7. Набойченко С.Н., Болатбаев К.Н. Влияние механоактивации на показатели автоклавного выщелачивания цинкового концентрата // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1985. № 4. С. 104–106.
  8. Siva Reddy G., Konda Reddy C. The Chemistry of Activation of Sphalerite – A Review // Miner. Process. Extr. Metall. Rev. 1988. V. 4. № 1–2. P. 1–38. https://doi.org/10.1080/08827508808952632
  9. Godočiková E., Baláž P., Bastil Z., Brabec L. Spectroscopic Study of the Surface Oxidation of Mechanically Activated Sulphydes // Appl. Surf. Sci. 2002. V. 200. P. 36–47. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(02)00609-8
  10. Baláž P., Bastl Z., Briančin J., Ebert I., Lipka J. Surface and Bulk Properties of Mechanically Activated Zinc Sulphide // J. Mater. Sci. 1992. V. 27. P. 653–657.
  11. Hu H., Chen Q., Yin Z., He Y., Huang B. Mechanism of Mechanical Activation for Sulfide Ores // Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2007. V. 17. P. 205–213. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(07)60073-9
  12. Chen Q., Yin Z., Zhang P., Hu H., Ye L. The Oxidation Behavior of Unactivated and Mechanically Activated Sphalerite // Metall. Mater. Trans. B. 2002. V. 33. P. 897–900. https://doi.org/10.1007/s11663-002-0072-8
  13. Baláž P., Huhn H.-J., Heegn H. Differential Thermal Analysis of Mechanically Activated Sphalerite // Thermochim. Acta. 1992. V. 194. P. 189–195. https://doi.org/10.1016/0040-6031(92)80017-Q
  14. Baláž P., Balintova M., Bastl Z., Briančin J., Šepelák V. Characterization and Reactivity of Zinc Sulphide Prepared by Mechanochemical Synthesis // Solid State Ionics. 1997. V. 101–103. P. 45–51. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(97)84007-6
  15. Baláž P. Extractive Metallurgy of Activated Minerals. N.Y.:Elsevier, 2000. 292 p.
  16. Hu H., Chen Q., Yin Z. Zhang P., Wang G. Effect of Grinding Atmosphere on the Leaching of Mechanically Activated Pyrite and Sphalerite // Hydrometallurgy. 2004. V. 72. P. 79–86. https://doi.org/10.1016/S0304386X(03)00127-0
  17. Иверонова В.И., Ревкевич Г.П. Теория рассеяния рентгеновских лучей. Изд. 2-е. М.: Изд-во МГУ, 1978. 278 с.
  18. NETZSCH Proteus Software. Thermal Analysis. Version 4.8.3.
  19. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database HSC. Version 6.12
  20. Гуляева Р.И., Селиванов Е.Н., Пикалов С.М. Механизм и кинетика термического окисления природного сфалерита // Металлы. 2018. № 2. С. 3–10.
  21. Aram R., Abdollahy M., Pourghahramani P., Darban A.K., Mohseni M. Dissolution of mechanically activated sphalerite in the wet and dry milling conditions // Powder Technol. 2021. V. 386. P. 275–285. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.03.011
  22. Xiao Z., Chen Q., Yin Z., Hu H., Wu D. Calorimetric investigation on mechanically activated storage energy mechanism of sphalerite and pyrite // Thermochim. Acta. 2005. V. 436. P. 10–14. https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.06.042
  23. Marzoughi O., Halali M., Moradkhan, D., Pickles C.A. Kinetics of Roasting of a Sphalerite Concentrate // Extraction. 2018. P. 559–571. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95022-8_44
  24. Садовников С.И., Сергеева С.В. Термическая стабильность нанокристаллического сульфида цинка // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 4. С. 444–451. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601936

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. View of diffractograms of Zn0.96Fe0.04S sphalerite samples as a function of the duration of mechanoactivation.

Download (299KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Image of particles of natural sphalerite sample without mechanoactivation.

Download (598KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Image and morphology of natural sphalerite particles mechanically activated for 1 (a) and 16 min (b).

Download (102KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Change of crystallite size and microstresses during mechanoactivation of sphalerite.

Download (149KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Changes in mass (TG), heat flux (DSC) and ionic current with atomic mass 64 a.u.m. (SO2) during heating (10°C/min) in the air stream of initial (1) and mechanically activated for 20 min (2) sphalerite.

Download (446KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Changes in mass (TG), rate of change (RTG) and heat flux (DSC) during heating (10°C/min) in the air stream of initial (1) and mechanically activated for 1 (2) and 16 min (3) sphalerite.

Download (314KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences