T.С. Антоненко, ФАЗОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ГЕМАТИТУ НА МАГНЕТИТ ПІД ВПЛИВОМ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.04.011
УДК (549.5.517.2+549.731.13) : 539.26
ФАЗОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ГЕМАТИТУ НА МАГНЕТИТ ПІД ВПЛИВОМ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ
T.С. Антоненко, канд. геол. наук, наук. співроб.
E-mail: tetyana9188@gmail.com; orcid: 0000-0002-0583-3541
О.Б. Брик, д-р фіз.-мат. наук, проф., чл.-кор. НАН України, зав. від.
ResearcherID: AAP-4559-2020
О.Ю. Цимбал, аспірант
E-mail: tilbamsasha@gmail.com; orcid: 0000-0002-8800-9899
Н.О. Дудченко, д-р геол. наук, старш. наук. співроб.
E-mail: nataliiadudchenko@gmail.com; orcid: 0000-0002-4850-9557
В.В. Овсієнко, мол. наук. співроб.
E-mail: v.ovsienko@nas.gov.ua; orcid: 0000-0002-4645-2948
Ю.І. Черевко, головний інженер
E-mail: yurakiev1943@gmail.com; orcid: 0000-0003-2319-6766
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34
Мова: англійська
Мінералогічний журнал 2021, 43 (4): 11-17
Анотація: Досліджено фазові перетворення природного та синтетичного гематиту у водному середовищі, що містить Fe (II), під впливом мікрохвильового випромінювання за температури 260 °C та підвищеного тиску (6 МПа). Намагніченість насичення всіх вихідних зразків становила ~1 A∙м2/кг, а після фазових перетворень зразків значно зростала (до 27 А·м2/кг). Значення намагніченості насичення перетворених зразків дещо нижчі за намагніченість насичення чистого магнетиту (92 А∙м2/кг). Ми пов’язуємо це з наявністю в отриманих зразках вихідного неперетвореного гематиту. За допомогою методу рентгенофазового аналізу показано, що у всіх зразках гематит перетворюється на магнетит. Для перетворених зразків зареєстровано термомагнітні криві та визначена температура Кюрі. Показано, що температура Кюрі для зразка, отриманого з природного гематиту, становила 560 °С, а для зразка, отриманого з синтетичного гематиту — 559 °С, що близько до температури Кюрі чистого магнетиту (580 °C). За температурою Кюрі (560 °C) можна зробити висновок, що зразки містять магнетит або ізоморфно заміщений магнетит. Показано, що відбувається значне зменшення намагніченості насичення після нагріву зразків перетвореного синтетичного гематиту до 650 °С. Ми пов’язуємо це з окисненням отриманого магнетиту до гематиту. Температура такого фазового переходу становить 411 °С. Для зразків перетвореного природного гематиту така тенденція не спостерігається, тобто магнетит, отриманий з природного гематиту не окиснюється за підвищених температур. Отримані результати мають важливе значення для розроблення технологій отримання залізорудних концентратів із гематитовмісних відходів гірничо-збагачувальних комбінатів.
Ключові слова: гематит, магнетит, фазова трансформація, розчин, що містить Fe(II), рентгенофазовий аналіз, магнітометрія.
Література:
1. Cornell R.M., Schwertmann U. The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses. Weinheim: Wiley-VCH GmbH & Co. KGaA, 2003. https://doi.org/10.1002/3527602097
2. Gerasimets I., Petrenko O., Savchenko T., Kardanets J., Grechanovsky A., Dudchenko N. Synthesis and Properties of Biogenic Magnetite Synthetic Analogues. Visnyk Taras Shevchenko Nat. Univ. of Kyiv. Geology. 2014. 64. P. 21—25 (p. 22). https://doi.org/10.17721/1728-2713.64.04.21-25
3. Holland H., Yamaura M. Synthesis of Magnetite Nanoparticles by Microwave Irradiation and Characterization. Seventh Int. Latin American Conf. on Powder Technology. Novem. 8 to 10, 2009. Atibaia, 2009. SP, Brazil. p. 434.
4. JCPDS International Centre for Diffraction Data, Diffraction Data Cards and Alphabetical and Grouped Numerical Index of X-ray Diffraction Data, 1998.
5. Junaidi M., Ken Ninez N.P., Pramusiwi S., Ismail I., Sungging P. Reduction of iron ore by charcoal under microwave irradiation. IJEEDC Int. Journ. 2014. Vol. 2, Iss. 1. P. 43—46 (p. 45).
6. Laurent S., Forge D., Port M., Roch A., Robic C., Elst L.V., Muller R.N. Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Vectorization, Physicochemical Characterizations and Biological Applications. Chem. Rev. 2008. 108 (6). P. 2064—2110 (p. 2064). https://doi.org/10.1021/cr068445e
7. Ling H. Microwave-assisted one-step hydrothermal synthesis of pure iron oxide nanoparticles: magnetite, maghemite and hematite. J. Sol.-Gel. Sci. Technol. 2011. 60. Art. num.: 198. https://doi.org/10.1007/s10971-011-2579-4
8. Lopez J.A., Gonzales F., Bonilla F.A., Zambrano G., Gomes M.E. Synthesis and characterization of Fe3O4 magnetic nanofluid, Rev. Latin Am. Metal. Mater. 2010. 30, № 1. P. 60—66.
9. Massart R. Preparation of aqueous magnetic liquids in alkaline and acidic media. IEEE Transactions on Magnetics. 1981. 17, № 12. P. 1247—1248 (p. 1247). https://doi.org/10.1109/TMAG.1981.1061188
10. Matthews A. Magnetite formation by the reduction of hematite with iron under hydrothermal conditions. Amer. Mineral. 1976. 61. P. 927—932 (p. 927).
11. Omran M., Fabritius T., Elmahdy A.M., Abdel-Khalek N.A., El-Aref M., Elmanawi A.E.-H. Effect of microwave pre-treatment on the magnetic properties of iron ore and its implications on magnetic separation. Separation and Purification Technology. 2014. 136. P. 223—232 (p. 224). https://doi.org/10.1016/j.sePur.2014.09.011
12. Yong Jae Suh, Myung Eun Ju, Dae Sup Kil, Hee Dong Jang. Method for preparing magnetite nanoparticles from low-grade iron ore and magnetite nanoparticles prepared be the same, Korea/USA Patent, APl. 8337805 B1, 2011.