Arsenic Removal From Metal Arsenides by Sulphidization

Abstract

The kinetics of the reaction between Co2As, CoAs, and Cu3As alloys and a gaseous sulphur atmosphere were studied in the temperature range 873–1173 K. Sulphur partial pressures ranged from 0.05 to 0.2 atm and were generated by saturating an argon carrier gas with sulphur vapour.Cobalt arsenide samples were radially sectioned and analysed topographically by optical and scanning electron microscopy with the results interpreted in terms of a shrinking core model. The rate determing step was found to change from chemical to diffusion control through the cobalt sulphide product layer. The rate of arsenic removal was found to increase with increasing temperature and sulphur partial pressure. The rate of elimination of arsenic was largely under chemical reaction control, with diffusion becoming important at high P Sx , possibly due to the diffusion and desorption of the As–S product species.Reaction kinetics for the conversion of Cu3A ssamples to sulphides were rapid and found to increase with increasing temperature and decreasing sulphur partial pressure. Résumé Les cinétiques de réaction entre des alliages Co2As, CoAs et Cu3As et une atmosphère gazeuse de soufre ont été étudiées dans un intervalle de température allant de 873–1173 K. Les pressions partielles de soufre de 0.05 à 0.2 atm étaient étab1ies en saturant un gaz transporteur d'argon avec une vapeur sulfurée.Les arsenures de Cobalt ont été sectionnés radialement, les topographies analysées par microscopie optique et é1ectronique à ba1ayage, et les résultats interprétés en fonction d'un modèle de contraction. Le mécanisme déterminant le taux de réaction semble changer d'un contrôle chinique à un controle diffusionnel à travers la couche produite de sulfure de Cobalt. Le taux de recouvrement de l'arsenic augmente lors d'une augmentation de la température et de la pression partielle de soufre. Le taux d'élimination de l'arsenic est largement sous contrô1e chimique, avec la diffusion devenant importante à haute P Sx , probablement à cause de la diffusion et la désorption des espéces As–S produites.Les cinétiques de réaction associées à la conversion des échantillons de Cu3As en su1furcs sont rapides et decroissent lorsqu'on augmente la température et qu'on décroît la pression partielle de soufre.