ABSTRACTA prerequisite step towards building a self-heating (SH) model for sulphide materials is the determination of physico-chemical parameters such as the specific heat capacity (Cp), and the energy of activation (Ea). The specific heat capacity of one copper and three nickel concentrates was determined over the temperature range 50 to 80oC in the presence of 6% moisture using the self-heating (SH) apparatus and confirmed by Drop Calorimetry. The Cp values from both techniques were comparable. The Cp values were similar for all concentrates increasing from 0.4 to 1.4 Jg-1K-1 as temperature increased from 50 to 80oC. From the Cp values, the enthalpy change (ΔH), the entropy change (ΔS) and the Gibbs free energy change (ΔG) for self-heating, were determined. The ΔG was negative, demonstrating that self-heating of the concentrates was spontaneous.Using the self-heating apparatus the, activation energy (Ea) was determined for the Ni-and Cu-concentrates and for pairs of sulphide minerals. The Ea ranged from 22 to 30 kJ.mol-1, implying a common reaction. Further support for a common reaction is the strong positive correlation between Ea and ln(QA/Cp) where Q (J.kg-1) is the heat of reaction causing self-heating and A the Arrhenius pre-exponential factor (s-1). Comparing to literature, the Ea values correspond to partial oxidation of hydrogen sulphide, supporting the contention that H2S may be an intermediate product in the self-heating of sulphide minerals. A positive relationship between Ea and the rest potential difference (ΔV) for the sulphide pairs and a negative relationship between Cp and ΔV were demonstrated which support a connection between self-heating and the galvanic effect. / RESUMÉLa réalisation d'un modèle mathématique de l'auto-échauffement des concentrés sulfurés de nickel et de cuivre et des mélanges des minerais sulfurés, enjoint à la détermination des paramètres physico-chimiques tels que les capacités de chaleur spécifiques (Cp), et les énergies d'activation (Ea). Les capacités de chaleur spécifiques d'un concentré de cuivre et de trois concentrés de nickel contenant 6% d'humidité, ont été déterminées par utilisation d'un instrument de mesure de vitesse d'auto – échauffement et validées par la calorimétrie de chute dans l'intervalle de températures allant de 50 à 80oC. Les Cp (0.4 à 1.4 Jg-1K-1) obtenues sont similaires pour tous les échantillons. A partir des valeurs des Cp, les variations de l'enthalpie (ΔH), l'entropie (ΔS) et de l'énergie libre de Gibbs (ΔG) de l'auto échauffement ont été déterminées. La valeur négative de ΔG confirme le caractère spontané de l'auto échauffement des minerais sulfurés.Les énergies d'activation (Ea) pour l'auto-échauffement des concentrés de nickel et cuivre et des paires de minerais sulfurés étaient déterminées en faisant usage de l'appareil d'auto-échauffement. Les Ea ainsi obtenues oscillent entre 22 et 30 kJ.mol-1 : Ce qui est suggestif d'une rèaction chimique commune gouvernant l'auto-échauffement de ces matériaux. Ce fait est corroboré par la forte corrélation obtenue entre Ea et ln(QA/Cp) (Q (J.kg-1) est la chaleur de la rèaction chimique responsable de l'auto-échauffement et A (s-1) la constante d'Arrhenius).Ensuite celles-ci sont similaires à celle de l'oxydation partielle du H2S. Il se pourrait, ce faisant, que H2S soit un composé intermediaire lors de l'auto–échauffement des sulfures.Enfin, la corrélation positive entre Ea et la difference de potential (ΔV) dans les paires de minerais sulfurés et celle negative entre Cp et ΔV sont une preuve qu'il existe bel et bien une connection entre l'auto-échauffement et l'effet galvanique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.123024 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Ngabe, Barnabe |
| Contributors | In-Ho Jung (Supervisor2), James A Finch (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mining and Materials) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically submitted theses |
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