Abstract

Phase relations for (Fe,Co)1−xS coexisting with cobalt pentlandite have been studied up to 450°C using sealed silica glass tube experiments. The (Fe,Co) monosulfide solid-solution with the NiAs-type structure (Fe,Co-mss) unmixes abruptly below 425°C, to coexisting Fe-rich (Fe,Co-mss1; 1C structure) and Co-rich (Fe,Co-mss2; 3C structure) phases. For bulk compositions with 52.0 at.% S, the equilibrium Fe,Co-mss1 solvus is located at about 0.83 molar Fe/(Fe + Co) at 400°C and progressively diverges toward the Fe1−xS end-member composition with decrease in temperature to 0.98 molar Fe/(Fe + Co) at 105°C. At 400°C, the equilibrium Fe,Co-mss2 solvus is at about 0.37 molar Fe/(Fe + Co) and does not appear to vary significantly with decrease in temperature. There is a metastable solvus within the equilibrium miscibility-gap, with a critical temperature at 425°C between 0.45 and 0.50 molar Fe/(Fe + Co), as indicated by single-phase products that persist even with prolonged annealing. A narrow field of spontaneous phase-separation is centered at 0.75 molar Fe/(Fe + Co), and results in satellite reflections of h0l NiAs-type subcell reflections in products quenched from a high temperature (800°C). The miscibility gap in Fe,Co-mss is similar to the phase separation of mss in the system Fe–Ni–S. However, phase separation occurs at a slightly higher temperature in Fe,Co-mss (between 425 and 400°C) than in mss (between 400 and 300°C), and is initially discontinuous.

Abstract

Nous avons étudié les relations de phases représentant (Fe,Co)1−xS en coexistance avec la cobalte pentlandite jusqu’à 450°C par expériences avec des tubes de silice scellés. La solution solide monosulfurée (Fe,Co-mss), possédant une structure de type NiAs, subit une démixion abruptement à une température inférieure à 425°C, pour donner un membre riche en fer (Fe,Co-mss1; structure 1C) et un membre riche en Co (Fe,Co-mss2; structure 3C). Pour des compositions globales avec 52.0% S (proportion atomique), le solvus à l’équilibre pour Fe,Co-mss1 se situe à un rapport Fe/(Fe + Co) d’environ 0.83 (base molaire) à 400°C et diverge progressivement vers le pôle Fe1−xS à mesure que diminue la température jusqu’à Fe/(Fe + Co) égal à 0.98 à 105°C. A 400°C, le solvus à l’équilibre pour la phase Fe,Co-mss2 se situe à un rapport Fe/(Fe + Co) d’environ 0.37 et ne semble pas varier de façon importante avec la température. Il y a un solvus métastable à l’intérieur de la lacune de miscibilité stable, avec une température critique à 425°C à une valeur de Fe/(Fe + Co) entre 0.45 et 0.50, comme l’indique la formation de produits monophasés qui perdurent malgré une cuisson prolongée. Un champ étroit de séparation spontanée des phases est centré sur un rapport Fe/(Fe + Co) de 0.75, et mène à la présence de réflexions satellites h0l par rapport à la maille de type NiAs dans les produits trempés d’une température élevée (800°C). La lacune de miscibilité pour Fe,Co-mss est semblable celle pour le mss dans le système Fe–Ni–S. Toutefois, la séparation des phases paraît à une température légèrement plus élevée dans la cas de Fe,Co-mss (entre 425 et 400°C) que pour mss (entre 400 et 300°C), et semble discontinue au départ.

(Traduit par la Rédaction)

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