Original paper
The Fe-Ge-S system: phase equilibria
Viaene, Willy
Neues Jahrbuch für Mineralogie - Monatshefte Jg. 1972 Heft 1 (1972), p. 23 - 35
19 references
published: Mar 23, 1972
DOI: 10.1127/njmm/1972/1972/23
ArtNo. ESP156197201003, Price: 19.00 €
Abstract
The Fe-Ge-S system was studied as a part of the quaternary system Cu-Fe-Ge-S, in which minerals such as germanite, renierite and briartite occur. Phase relations which are illustrated in several isothermal sections were established from 800 to 400° C, and partially at 200° C, by means of quench experiments utilizing evacuated sealed silica tubes as reaction vessels. Only one ternary compound, Fe2GeS4, was encountered. In the temperature range studied, all metal and alloy phases are stable with Fe1-xS; germanium coexists with Fe1-xS having a composition from 49.6 to 49.2 at. % Fe. At 800° C, Fe2GeS4 is stable with Fe1-xS, GeS2, L2 (ternary liquid situated in composition between GeS, GeS2 and Fe2GeS4) and L1 (essentially liquid sulfur with considerable amounts of Ge in solution on the Ge-S join). At and below 710° C FeS2, pyrite, coexists stably with Fe2GeS4 and L1. With decreasing temperatures the following reactions take place in the presence of vapor: Fe1-xS + L2 ⇌ Fe2GeS<4> + Ge at 728 ± 8° C and Fe2GeS4 + L1 ⇌ FeS2 + GeS2 at 690 ± 5° C. GeS hecomes stahle at 658 ± 5° C and is stahle with Fe2GeS4 below this temperature. The assemblage GeS + GeS2 + Fe2GeS4 is formed at 586 ± 5° C by a ternary eutectic reaction of L2. The temperature of the a-ß inversion in GeS2 is lowered about 20° C by Fe in solid solution. Information on the phase relations at 200° C is presented in the sulfur-rich portion of the system.
Kurzfassung
Als ein Teil des geologisch und wirtschaftlich wichtigen Vierstoffsystems Cu-Fe-Ge-S, welches u. a. die Germaniummineralien Germanit, Renierit und Briartit beinhaltet, wurde das reine ternäre Stoffsystem Eisen-Germanium-Schwefel experimentell untersucht. Die Phasenrelationen wurden von 800° bis 400° C ermittelt, teilweise bis herunter zu 200° C; innerhalb dieses Temperaturbereiches konnte eine ternäre Verbindung gefunden werden: Fe2GeS4• Die ternären Löslichkeitsbereiche der binären Phasen halten sich in sehr engen Grenzen. Alle metallischen Phasen koexistieren mit F1-xS; die mit Germanium im Gleichgewicht stehende Pyrrhotinphase hat eine Zusammensetzung von 49,6-49,2 at. % Fe. Bei 800° C verlaufen Konodenscharen von der ternären Fe2GeS4-Phase zu Fe1-xS, GeS2, zur Schwefelschmelze L1, welche sich durch ein erhebliches Löslichkeitsvermögen für Germaniumsulfid auszeichnet, und zum ternären sulfidischen Schmelzfeld L2. Unterhalb 743° C wird FeS2 stabil und koexistiert mit Fe2GeS4 und L1. Mit sinkenden Temperaturen laufen folgende invarianten Reaktionen in Gegenwart der Dampfphase ab: Fe1-xS + L2 ⇌ Fe2GeS4 + Ge bei 728 ± 8° C und Fe2GeS4 + L1 ⇌ FeS2 + GeS2 bei 690 ± 5° C. Unterhalb 658° C sind GeS und Fe2GeS4 miteinander koexistierende Phasen. Die Phasenkombination GeS + GeS2 + Fe2GeS4 wird durch eine ternär-eutektische Reaktion der Schmelze L2 bei 586 ± 5° stabil. Die bei 520° bzw. bei 497° C liegende a-ß-Inversionstemperatur für GeS2 wird durch Eisensulfid in fester Lösung um ca. 20° C erniedrigt. Wegen der bei sinkender Temperatur stark abnehmenden Reaktionskinetik konnten die Phasengleichgewichtsbeziehungen bei 200° C nur im schwefelreichen Teil des Systems mit genügender Sicherheit untersucht werden.
Keywords
Vierstoffsystem • Phasenrelation • Temperaturbereich • Pyrrhotinphase • Löslichkeitsvermögen • quaternary system • phase relation • temperature range • alloy phase • isothermal system • ternary liquid