Если бы высокотемпературный расплав лунного грунта остывал медленно, какие слои могли бы образоваться?

Предположим, морской реголит нагревают до 2400 К, а затем оставляют медленно остывать в резервуаре. Образцы порошкообразного реголита из кобылы представляют собой примерно половину стекла и половину кристалла состава, как показано ниже. Разделятся ли некоторые чистые минералы на свой собственный слой? Можно ли надеяться найти слои чистых оксидов металлов до того, как смесь начнет кристаллизоваться при 1700 К в соответствии с серией реакций Боуэна?

минерально-оксидный состав лунных грунтов

Если бы они не разделялись при охлаждении, что бы они делали? Является ли низкая гравитация проблемой?

Я работаю над очень грубыми идеями солнечных печей на Луне, чтобы смоделировать виртуальную колонию , и я пытаюсь разработать ее общий формат и приложения. Предложения для чтения на вводном уровне также приветствуются.

2400 К выше температуры плавления всех составляющих минералов и всех оксидов металлов, кроме MgO и CaO, но ниже температуры, при которой часть кислорода отделяется (около 2700 К). Это мое лучшее предположение при соответствующей температуре, чтобы попробовать это. Серия реакций Боуэна начинается примерно при 1700 К, поэтому, пока смесь не остынет до этой температуры, она не должна кристаллизоваться (за исключением крошечных кристаллов MgO и CaO, плавающих вокруг).

Смешаны ли эти материалы неоднородно или они связаны в другие соединения? Глядя на колонку для ильменита, вы можете видеть, что он в основном состоит из TiO2 и FeO, что имеет смысл, но разве эти два соединения не образуют FeTiO3? Если это так, то вы говорите не только об их разделении, но и о фактическом их разложении, а это означает гораздо больше химии, чем просто печь. Но я плохо разбираюсь в металлургии, так что, возможно, я ошибаюсь!
Например, в этой статье упоминается, что «Fe2O3 является продуктом реакции, когда ильменит подвергается воздействию расплавленного гидроксида натрия».
@BrianLynch - я думал об этом, но не нашел никакой информации - так что спасибо за ссылку. Я исходил из предположения, что некоторые соединения просто смешаны, и это, казалось бы, имеет смысл. Очистка любого из них была бы полезным первым шагом. SiO2 для стекла, а еще лучше кварц, Al2O3 для сапфира было бы офигенно, он и CaO основа цемента, MgO отличный огнеупорный материал. В почве Аполлона-15 большая часть FeO должна быть свободной или, по крайней мере, не связанной с TiO2.
Кажется, я помню, что была проблема с созданием сапфира, хотя поначалу он выглядел многообещающе — может быть, какой-то легирующий элемент, который был бы необходим, но не был легко доступен. Посмотрите, сможете ли вы найти какие-либо документы профессора Алекса Эллери, он проявляет большой интерес к лунному ISRU и провел некоторую предварительную работу над типом обработки, который вы описываете.
Теперь вопрос был отредактирован в надежде, что он будет более подходящим (т. Е. Менее запутанным).
@BrianLynch я посмотрел в Google Scholar, но все это было связано с робототехникой. Во всяком случае, это для приложения очень общего уровня - я моделирую виртуальную колонию для широкой аудитории. В интересах продвижения этого я не тратил много времени на изучение деталей науки и техники, я стараюсь просто узнать достаточно, чтобы двигаться вперед, и, надеюсь, по мере того, как я буду углубляться, я узнаю это лучше. Я нашел кое-что о промышленном производстве сапфиров, кажется, по крайней мере, уместно указать на производство сапфиров на Луне, если кто-то представляет себе будущую колонию.
Неудивительно, беглым поиском тоже ничего не нашел. Я думаю, что в целом можно сказать, что разделение расплавленных материалов на основе различий в плотности имеет смысл. Если у вас есть чан с разными жидкостями, которые не растворяются, то они действительно разделятся вот так. Любой гравитации должно быть достаточно, чтобы вызвать разделение, хотя я полагаю, что в какой-то момент такие вещи, как поверхностное натяжение, станут вашими врагами. Если вы не хотите вдаваться в подробности, просто добавьте комментарий относительно этих возможных ограничений — вы узнали, делается ли это на Земле?
Отделение Si от SiO2 необходимо для изготовления солнечных панелей на основе кремния. Энергетический и химический процесс подробно описан здесь: pveducation.org/pvcdrom/manufacturing/refining-silicon .
Гравитация может быть не единственным концентрирующим фактором. Из своих геологических исследований, проведенных много лет назад, я припоминаю, что тепловые конвекционные ячейки являются фактором крупных отложений бассейнового типа на Земле. Осаждение минералов из ванны расплава также зависит от перепада температуры и давления в ванне.
@kimholder: Если вы не получите здесь удовлетворительного ответа, попробуйте опубликовать сообщение в SE Earth Science, членами которого являются несколько геологов.
@ Фред, я думал об этом. Тем не менее, как тема планетарной науки, она заслуживает того, чтобы быть здесь. Я собираюсь отправить его по электронной почте паре ученых-планетологов, чтобы посмотреть, заинтересует ли он их. Через некоторое время я смогу задать ряд вопросов такого рода в поддержку моего проекта, и они действительно должны быть здесь, а не в науках о Земле. Луна представляет собой сухую, сильно радиационную среду с жестким вакуумом и резкими перепадами температуры. Хороший геолог мог бы адаптировать свое мышление, чтобы запомнить это, но это не было бы второй натурой. Вот почему существуют планетологи.

Ответы (1)

Концентрация металлов в реголите будет иметь решающее значение для количества усилий, требуемой энергии и требуемого реголита.

Другими важными факторами будут то, какие другие металлы будут в реголите и как это может повлиять на образование и степень легирования металлов.

И какой металл вы хотите получить, плавя реголит?

Получение нужного металла из его конкретного слоя расплавом будет проблемой. Одной из проблем будет толщина или тонкость слоя, его близость к слоям других металлов или сплавов и необходимость получения металлов из слоев без загрязнения.

Рассматриваются оксиды металлов, а не чистые металлы - оксиды кремния, железа, кальция, алюминия, магния и титана, в порядке убывания среднего содержания. Другие составляющие являются второстепенными. Я не пытаюсь добраться до металлов в этом. С 99% почвы эти 6 вещей, если бы их можно было разделить, слои не были бы тонкими.
Если бы высокотемпературный расплав лунного грунта остывал медленно, какие слои могли бы образоваться?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v