Influence of Size Effects on the Properties of Processed Iron Ore and Schungite Rock

Abstract

Scanning electron microscopy, energy dispersion spectroscopy, X-ray diffractometry and magnetometry methods were used to investigate the structure and magnetic properties of iron ore and schungite rock. The results show the existence of external size effect in iron ore concentrate. It is related with the penetration of iron nanoparticles from equipment surfaces onto the powder surface, which increases specific magnetic saturation of the powder by 1.6 times compared with pure magnetite. As a result of internal size effect in schungite powder its reactivity decreases by 800 °С and after heat treatment of the powder its specific magnetic saturation increases by seven times. Considering the application of size effects the investigated powders and waste natural mineral powders are recommended to be used in the production of composite materials.

Для исследования структуры и магнитных свойств железной руды и шунгитовой породы были использованы методы сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии и магнитометрии. Результаты показывают наличие внешнего размерного эффекта в железорудном концентрате. Это связано с проникновением наночастиц железа с поверхности оборудования на поверхность порошка, что увеличивает удельную магнитную насыщенность порошка в 1,6 раза по сравнению с чистым магнетитом. В результате внутреннего размерного эффекта в шунгитовом порошке его реакционная способность уменьшается к 800 °С и после термической обработки порошка его удельная магнитная насыщенность увеличивается в семь раз. С учетом применения размерных эффектов, исследованные порошки и отработанные природные минеральные порошки рекомендуются для использования в производстве композиционных материалов.

Для дослідження структури і магнітних властивостей залізної руди і шунгітової породи були використані методи скануючої мікроскопії, електронної мікроскопії, енергодисперсійної спектроскопії, рентгеновскої дифрактометрії і магнітометрії. Результати показують наявність зовнішнього розмірного ефекту в залізорудному концентраті. Це пов'язано з проникненням наночастинок заліза з поверхні обладнання на поверхню порошку, що збільшує питому магнітну насиченість порошку в 1,6 рази порівняно з чистим магнетитом. В результаті внутрішнього розмірного ефекту в шунгітовому порошку його реакційна здатність зменшується до 800 °С і після термічної обробки порошку його питома магнітна насиченість збільшується у сім разів. З урахуванням розмірних ефектів досліджені порошки і відпрацьовані природні мінеральні порошки рекомендуються для використання у виробництві композиційних матеріалів.