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Journal of thermal analysis

, Volume 2, Issue 2, pp 165–179 | Cite as

Differential thermal study of FeO and Fe3O4

  • A. C. D. Chaklader
  • G. R. Blair
Article

Abstract

Two batches of wüstite were produced from a stoichiometric mixture of Fe and Fe2O3 by sealing in steel tubes in vacuum and helium, respectively, and igniting the first tube at 1300° for 21 hours and the second one at 1200° for 34 hours. There were two exothermic peaks on the DTA curves of both samples at 345 and 545 to 700° due to surface oxidation of FeO to Fe3O4 followed by bulk oxidation of FeO to Fe3O4 and of Fe3O4 toα-Fe2O3. The last two reactions gave rise to a dual (or twin) peak for coarse material but one peak in the case of fine material, indicating that the two reactions occurred concurrently for fine material. Similar investigations on both fine and coarse magnetites showed only two exothermic peaks which corresponded to surface and bulk oxidation, respectively. This result confirms the previous observations that coarse magnetite converts toα-Fe2O3 by surface oxidation followed by bulk oxidation.

Keywords

Oxidation Helium Fe3O4 Surface Oxidation Exothermic Peak 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

On a préparé deux séries de wüstite à partir d'un mélange stoechiometrique de Fe et Fe2O3 dans des tubes scellés d'acier sous vide rsp. en hélium. Un tube a été chauffé pendant 21 heures chez 1300° l'autre chez 1200° pendant 34 heures. On observe dans les courbes d'ATD des deux séries d'échantillons deux pics exothermiques chez 345° et de 545° jusqu' à 700° dûs à l'oxydation superficielle de FeO en Fe3O4 suivie par l'oxydation de la masse de l'échantillon de FeO en Fe3O4 rsp. de Fe3O4 enα-Fe2O3. Les deux réactions dernières donnent pour un produit à gros grains, un pic double, et pour un produit à grains fins un pic simple indiquant que dans le dernier cas deux réactions concurrentes eurent lieu. Pareilles investigations avec magnétite grossière et fine n'ont montré que deux pics exothermiques correspondant à l'oxydation superficielle et dans la masse. Ces resultats confirment les observations antérieures de la transformation de magnétite grossière enα-Fe2O3 par oxydation superficielle suivie d'oxydation dans la masse.

Zusammenfassung

Es wurden zwei Serien von Wüstit aus einem stöchiometrischen Gemisch von Fe und Fe2O3 in versiegelten Stahlröhren unter Vakuum bzw. Helium durch 21 stündiges Erhitzen bei 1300° bzw. 34 Stunden bei 1200° dargestellt. Die DTA-Kurve wies bei beiden Proben zwei exothermische Spitzen auf, bei 345° bzw. bei 545° bis 700° auf, die der oberflächlichen Oxydation von FeO zu Fe3O4 bzw. der vollständigen Oxydation von FeO zu Fe3O4 bzw. Fe3O4 zuα-Fe2O3 entsprechen. Die beiden letzten Reaktionen verursachten eine Zwillingsspitze im Fall von grobem Material, hingegen eine einzige Spitze bei feinem Material. Diese Reaktionen verlaufen also im letzten Fall gleichzeitig. Ähnliche Versuche mit grobem und feinem Magnetit zeigten nur zwei, der oberflächlichen und massiven Oxydation entsprechenden exothermischen Spitzen. Dieses Ergebnis unterstützt die früheren Beobachtungen, daß grober Magnetit durch oberflächliche und darauffolgende vollständige Oxydation inα-Fe2O3 überght.

Резюме

Получены две партии в устита из стехиоме трической смеси Fe и Fe2O3 в закрытых трубках из нержавеющ ей стали в вакууме и в а тмосфере гелия. Соответственн о, первая трубка нагрев алась при температур е 1300° в течение 21 ч., а вторая — п ри 1200° в течение 34 ч. Наблюдалос ь два экзотермически х пика на кривой ДТА обоих обра зцов при температуре 345° и в обла сти температур 545–700°, в результате поверхно стного окисления FeO в Fe3O4 и Fe3O4 вα-Fe2O3. Последни е две реакции дали двойной пик в случае грубого вещества, и од ин для тонкоизмельче нного вещества. Полученные данные указывают на то, что эти две реакц ии конкурируют в случ ае тонкоизмельченного вещества. Исследован как тонко измельченный, так и гр убый магнетит и получено т олько два экзотермич еских пика, соответствующи х поверхностному и вн утреннему окислению. Этот результат подтвержд ает предварительное наблюдение, что грубый магнетит п ереходит вα-Fe2O3 в результате пове рхностного окислени я, которое сопровождае тся его внутренним окислением.

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References

  1. 1.
    M. A. Gheith, Am. J. Sci., 250 (1952) 77.Google Scholar
  2. 2.
    E. R. Schmidt andF. H. S. Vermaas, Am. Mineralogist, 40 (1955) 422.Google Scholar
  3. 3.
    M. P. Morozova andN. M. Panomareva, Zh. Neorg. Khim., 9 (1964) 267.Google Scholar
  4. 4.
    A. F. Fischer, A. Hoffmann andR. Shimada, Arch. Eisenhüttenwesen, 27 (1956) 521.Google Scholar
  5. 5.
    R. C. Mackenzie, Differential Thermal Investigation of Clays, Mineralogical Society, London, 1957, p. 305.Google Scholar
  6. 6.
    J. Aubry andF. Marion, Compt. rend., 242 (1956) 776.Google Scholar
  7. 7.
    K. Egger andW. Feitknecht, Helv. Chim. Acta, 45 (1962) 2042.Google Scholar
  8. 8.
    R. W. Grimshaw, E. Heaton andA. L. Roberts, Trans. Brit. Ceram. Soc., 44 (1945) 76.Google Scholar
  9. 9.
    B. Mason, Geol. Fur. Farh, Stockholm, 65 (1943) 97.Google Scholar
  10. 10.
    M. Hansen andK. P. Anderko (Eds), Constitution of Binary Alloys, 2nd Ed. McGraw-Hill Book Co. Inc., New York, 1958, 1305 p.Google Scholar
  11. 11.
    A. Taylor, X-ray Metallography, John Wiley and Sons Inc., New York, 1961, 993 p.Google Scholar
  12. 12.
    A. F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, 3rd Ed., Oxford University Press, London, 1962, 1055 p.Google Scholar
  13. 13.
    E. R. Jette andF. Foote, J. Chem. Phys., 1 (1933) 29.Google Scholar
  14. 14.
    B. T. M. Willis andH. P. Rooksby, Acta Cryst., 6 (1953) 827.Google Scholar
  15. 15.
    P. K. Foster andA. J. E. Welch, Trans. Farad. Soc., 52 (1956) 1626.Google Scholar
  16. 16.
    T. G. Owe Berg, J. Am. Ceram. Soc., 44 (1961) 131.Google Scholar
  17. 17.
    I. David andA. J. E. Welch, Trans. Farad. Soc., 52 (1956) 1642.Google Scholar

Copyright information

© Wiley Heyden Ltd., Chichester and Akadémiai Kiadó, Budapest 1970

Authors and Affiliations

  • A. C. D. Chaklader
    • 1
  • G. R. Blair
    • 1
  1. 1.Department of MetallurgyThe University of British ColumbiaVancouverCanada

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