Технология получения металлов из лунного грунта

111514 1608 1 Технология получения металлов из лунного грунта

Лунный грунт в существенной части содержит окислы алюминия, кальция, железа, титана (CaO, А12О3, FeO, TiO2). Дополнительная химическая и электрохимическая обработка грунта позволяют получить соответствующие металлы.

 

Анализ возможности использования существующих в условиях Земли технологических процессов получения металлов из их окислов проводился с точки зрения минимизации масс доставляемых с Земли расходных материалов и возможности использования высокопотенциальной (до 1000°С) тепловой и электрической энергии, вырабатываемой рассмотренной теплоэлектростанцией на основе высокотемпературной космической ЯЭУ.

 

На Земле алюминий производится при электрохимическом восстановлении окиси алюминия углеродом. Процесс проводится в электролитической ванне, в расплаве криолита при температуре ~1000°С. При этом расходуется восстановитель — углерод. Известны также способы электровосстановления алюминия из электролитов на основе хлорида алюминия. Такие процессы проводятся при комнатной температуре в электролитах, содержащих хлорид алюминия в неводных растворителях. В этих процессах расходуется только хлорид алюминия. Однако на Земле они не имеют массового применения ввиду более низкой электрохимической эффективности.

 

В земных условиях железо производится в процессе восстановления окислов железа углеродом при высокой температуре. Электролитическое восстановление железа для нанесения покрытий из электролитов на основе водных растворов FeCl3 широко применяется в промышленности.

 

Процесс получения титана на Земле проводят в два этапа. На первом этапе получают хлориды титана при взаимодействии TiO2 с хлором в присутствии восстановителя. На втором этапе проводится получение металлического титана восстановлением хлоридов титана натрием или магнием (использование натрия считается более предпочтительным). Продукты реакции — титановую губку и хлорид натрия разделяют растворением в воде. Титановую губку направляют на переплавку.

 

Металлический натрий получают при электролизе расплава хлористого натрия. Для снижения температуры расплава применяется смесь хлоридов натрия и магния. Продукты электролиза — натрий и хлор.

 

Анализ показал, что для получения металлов целесообразно перерабатывать лунный грунт в процессе хлорирования всех окислов в восстановительной среде, с получением смеси хлоридов металлов. В качестве восстановителя можно использовать водород, получаемый в процессе тепловой обработки грунта, или метан, или их смесь.

 

111514 1608 2 Технология получения металлов из лунного грунта

Предлагаемые реакции будут следующие:

А12О3 + Н2 + С12 <-> АlС13 + Н2O,

FeO + Н2 + С12 <-> FeCl3 + Н2O,

TiO2 + Н2 + Cl2 <-> TiCl2 + H2O.

 

Полученные хлориды алюминия, железа и титана имеют различные температуры плавления и давления насыщенных паров. Это позволяет достаточно просто разделить их в процессе паровой ректификации. Как видно из уравнений (представлены выше), в процессе может быть получено некоторое дополнительное количество воды, которую можно направить на переработку.

 

Алюминий и железо могут быть получены электролизом хлоридов металлов в соответствующих электролитах. В процессе электролиза хлоридсодержащих электролитов будет получен хлор, который возвращается в процесс хлорирования грунта.

 

111514 1608 3 Технология получения металлов из лунного грунта

Титан может быть получен восстановлением хлоридов титана натрием. В результате восстановления образуется хлорид натрия, электролизом которого можно получить натрий и хлор. Натрий возвращается в процесс восстановления хлоридов титана, а хлор возвращается в процесс хлорирования грунта. Поскольку электролиз хлорида натрия проводится при высокой температуре, целесообразно его проводить в течение лунного дня, с использованием солнечной энергии для поддержания необходимой температуры электролизера.

 

Таким образом, возможна организация полностью замкнутого по хлору и натрию технологического процесса, конечным результатом которого будет получение металлов из лунного грунта при затратах только электрической энергии на электролиз. Большая часть технологического оборудования для проведения процесса будет работать при невысоких температурах, что повышает его ресурс, надежность функционирования и удобство обслуживания.


Найти на unnatural: Технология получения металлов из лунного грунта
Автор: admin | 15 Ноябрь 2014 | 198 просмотров

Новые статьи:

1 комментарий
  1. horsh:

    А хлор-то откуда брать? С Земли возить?

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100