THE PHASE RELATIONS BETWEEN Fe4.5Ni4.5S8 AND Co9S8 IN THE SYSTEM Fe Ni Co S AT TEMPERATURES FROM 400 TO 1100 C

Abstract

Nous avons etudie les relations de phases du sous-systeme Fe 4 . 5 Ni 4 . 5 S 8 -Co 9 S 8 dans le systeme Fe-Ni-Co-S en utilisant les syntheses avec tubes de silice evacues et scelles. Nous avons aussi synthetise des cristaux idiomorphes de la forme de haute temperature de cobalt pentlandite (Co 9 S 8 ) et d'un membre de la solution solide contenant 50% de Co 9 S 8 (proportion molaire), en utilisant le tranfert en phase vapeur de I 2 et un fondant NaCl-KCl. Ils ont ete examines par microcopie en lumiere reflechie, par microscopie electronique par balayage, par analyses a la microsonde electronique, par diffraction X a temperature elevee et par analyse thermique differentielle. Il se forme une solution solide continue de basse temperature entre pentlandite et cobalt pentlandite; cette structure se transforme a une forme stable a temperature elevee entre 615° ′ 3°C (pentlandite) et 831° ′ 3°C (cobalt pentlandite). Sauf pour les poles, il y a une etroite zone de coexistence des deux phases. L'inversion est reversible. Les membres de la solution solide de haute temperature fondent de facon incongruente a un liquide et une solution solide monosulfuree entre 865° ′ 3°C (pentlandite de haute temperature) et 930° ′ 3°C (cobalt pentlandite de haute temperature), et les vestiges de la solution solide monosulfuree fondent completement a une temperature entre 982° ′ 5°C pour le (Fe,Ni) 1 - x S et 1069° ′ 5°C pour le Co 1 - x S. Ces resultats font penser que dans les contextes geologiques, par exemple lors de la formation d'un gite mineral a Ni-Cu(-Co), pentlandite, pentlandite cobaltifere et cobalt pentlandite nickelifere peuvent cristalliser sous la forme de haute temperature par reaction peritectique entre la solution solide monosulfuree s'etant separee d'abord du liquide (magma sulfure) et le liquide residuel a temperature relativement elevee, autour de 800° ou 900°C. La pentlandite (Fe 4 . 5 Ni 4 . 5 S 8 . 0 ), la cobalt pentlandite (Co 9 S 8 ), et le membre de la solution solide ayant 50% de Co 9 S 8 (Fe 2 . 2 5 Ni 2 . 2 5 Co 4 . 5 0 S 8 . 0 0 , proportion molaire) ont une symetrie cubique, Fm3m, avec a egal a 10.0608(2), 9.9287(2) et 9.9925(2) A, respectivement, a temperature ambiante. D'autre part, la structure de haute temperature possede une maille cubique primitive (pc) avec a egal a 5.335(2) A pour Fe 4 . 5 Ni 4 . 5 S 8 . 0 5.171(2) A pour Co 5 S 8 , et 5.251(2) A pour la composition contenant 50% de CO 9 S 8 a 850°C, ce qui correspond a a/2 de la forme de basse temperature. L'inversion de la forme de basse temperature a la forme de haute temperature des solutions solides implique une transformation ordre-desordre en allant de la supermaille a la sous-maille.