Under certain conditions of moisture and oxygen, sulphides can spontaneously heat, known as self-heating or pyrophoric behaviour. In this thesis the hypothesis that galvanic interaction between some sulphides can promote self-heating is tested. Galvanic interaction is controlled by rest-potential difference between the minerals and the surface area of contact (particle size). In order of decreasing rest-potential, four sulphides were tested: pyrite, chalcopyrite, sphalerite and galena. Two series of samples consisting of mixtures of two sulphides each representing a mass fraction of 50 % were run in standard self-heating tests. The first series comprised five mixtures were prepared, two with low rest-potential difference (pyrite-chalcopyrite and chalcopyrite-sphalerite) and three with high rest-potential difference (pyrite-galena, chalcopyrite-galena and pyrite-sphalerite). The second series was performed on a pyrite-sphalerite mixture at four particle sizes (80 % passing 850 μm, 300 μm, 75 μm and 38 μm). The first series showed that the individual sulphides and the mixtures of low rest-potential difference did not self-heat but the mixtures of high rest-potential difference did self-heat. The second series showed that self-heating increased inversely with particle size (increasing specific surface area) and that it was the fineness of the pyrite (the high rest-potential sulphide) that governed the self-heating effect, indicating the rate-limiting reaction is reduction at the more noble pyrite (cathodic mineral). The increase in self-heating with high rest-potential difference and increasing particle fineness supports the hypothesis that galvanic interaction contributes significantly to sulphide self-heating. A possible mechanism based on the H2S hypothesis is proposed. The understanding gained will be of interest to those involved in storage, shipping and disposal of sulphide mineral mixtures. / Sous certaines conditions d'air et d'humidité, les sulfures peuvent s'auto-échauffer, et dans un cas extrême, subir une auto-combustion. Le présent mémoire étudie l'hypothèse qu'un effet galvanique entre certains sulfures pourrait promouvoir l'auto-échauffement. L'effet galvanique est contrôlé par la différence de potentiel de corrosion (ΔE) et l'aire de surface en contact (granulométrie). En ordre décroissant de potentiel de corrosion, les quatre sulfures étudiés sont: la pyrite, la chalcopyrite, le sulfure de zinc et la galène. Deux séries d'échantillons ont été soumises à des tests standards d'auto-échauffement. Les séries se composaient de mélanges de deux sulfures, chaque sulfure représentant une fraction massique de 50 %. Dans la première série, cinq mélanges ont été préparés, deux avec une différence de potentiel de corrosion de 0,1 volt (pyrite-chalcopyrite et chalcopyrite-sulfure de zinc) et trois d'un potentiel de corrosion > 0,2 volt (pyrite-galène, chalcopyrite-galène et pyrite-sulfure de zinc). Dans la deuxième série, un mélange de pyrite-sulfure de zinc à quatre granulométries différentes (80 % passant 850 μm, 300 μm, 75 μm et 38 μm) a été étudié. Dans la première série, les sulfures individuels et les mélanges possédant une différence de potentiel de corrosion de 0,1 volt ne se sont pas auto-échauffés, mais les mélanges ayant une différence de potentiel de corrosion de > 0,2 volt se sont auto-échauffés. La deuxième série étudiée montre que l'auto-échauffement augmente de façon inversement proportionnelle à la grosseur des particules (aire de contact plus grande) et que la finesse de la pyrite (sulfure au potentiel de corrosion le plus élevé) gouverne l'effet galvanique, indiquant que la réaction cinétiquement limitante est la réduction sur le sulfure le plus noble, donc la pyrite (la cathode). L'augmentation d'auto-échauffement dû à la différence de potentiel de corrosion > 0,2 volt et une granulométrie fine mettent en évidence l'hypothèse qu'un effet galvanique contribue d'une façon significative à l'auto-échauffement des sulfures. Un mécanisme basé sur l'hypothèse de l'acide sulfhydrique (H2S) est suggéré. Les résultats seront d'intérêt pour les personnes responsables de l'entreposage, du transport et de l'élimination de mélanges de sulfure.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.96870 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Payant, Rebecca |
| Contributors | James A Finch (Internal/Supervisor) |
| 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 | Master of Engineering (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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