Wenn eine Hochtemperaturschmelze von Mondboden langsam abkühlt, welche Schichten könnten entstehen?

Angenommen, Mare Regolith wird auf 2400 K erhitzt und dann in einem Tank langsam abkühlen gelassen. Proben von pulverförmigem Regolith der Stute bestehen etwa zur Hälfte aus Gläsern und zur Hälfte aus Kristallen der unten gezeigten Zusammensetzung. Würden sich einige reine Mineralien in ihre eigene Schicht trennen? Könnte man hoffen, Schichten aus reinen Metalloxiden zu finden, bevor die Mischung gemäß Bowens Reaktionsreihe bei 1700 K zu kristallisieren begann

Mineraloxidzusammensetzung von Mondböden

Wenn sie sich beim Abkühlen nicht trennen würden, was würden sie tun? Ist die geringe Schwerkraft ein Problem?

Ich habe an sehr groben Ideen für Sonnenöfen auf dem Mond gearbeitet, um eine virtuelle Kolonie zu modellieren , und ich versuche, ihr allgemeines Format und ihre Anwendungen auszuarbeiten. Anregungen zum Lesen auf einführendem Niveau sind ebenfalls willkommen.

2400 K liegt über dem Schmelzpunkt aller konstituierenden Mineralien und aller Metalloxide außer MgO und CaO, während es unter der Temperatur liegt, bei der sich ein Teil des Sauerstoffs abtrennen würde (bei etwa 2700 K). Es ist meine beste Vermutung bei der entsprechenden Temperatur, dies zu versuchen. Bowens Reaktionsreihe beginnt bei etwa 1700 K, bis die Mischung auf diese Temperatur abkühlt, sollte sie nicht kristallisieren (außer winzigen Kristallen von MgO und CaO, die herumschwimmen).

Sind diese Materialien heterogen gemischt oder in andere Verbindungen eingebunden? Wenn Sie sich die Säule für Ilmenit ansehen, können Sie sehen, dass es hauptsächlich aus TiO2 und FeO besteht, was Sinn macht, aber sind diese beiden nicht zu FeTiO3 verbunden? Wenn ja, dann sprechen Sie von mehr als nur der Trennung, sondern von der tatsächlichen Zersetzung – und das bedeutet viel mehr Chemie als nur einen Ofen. Aber ich habe wenig Ahnung von Metallurgie, also liege ich vielleicht falsch!
Zum Beispiel erwähnt dieses Papier , dass "Fe2O3 ein Reaktionsprodukt ist, wenn Ilmenit geschmolzenem Natriumhydroxid ausgesetzt wird".
@BrianLynch - ich habe mich darüber gewundert, aber keine Informationen gefunden - also danke für den Link. Ich bin davon ausgegangen, dass einige Verbindungen einfach gemischt werden, das scheint sinnvoll zu sein. Irgendwelche von ihnen zu reinigen wäre ein nützlicher erster Schritt. SiO2 für Glas oder noch besser Quarz, Al2O3 für Saphir wäre genial, es und CaO ist die Basis von Zement, MgO ist ein hervorragendes feuerfestes Material. Im Boden von Apollo 15 müsste das meiste FeO frei oder zumindest nicht mit TiO2 verbunden sein.
Ich meine mich zu erinnern, dass es ein Problem bei der Herstellung von Saphir gab, obwohl es zunächst vielversprechend aussah – vielleicht eine Art Dopingelement, das notwendig, aber nicht leicht erhältlich wäre. Sehen Sie nach, ob Sie Papiere von Prof. Alex Ellery finden können, er hat ein großes Interesse an Mond-ISRU und hat einige Vorarbeiten zu der Art der Verarbeitung geleistet, die Sie beschreiben.
Die Frage wurde jetzt in der Hoffnung bearbeitet, dass sie besser beantwortbar ist (dh weniger verwirrt).
@BrianLynch Ich habe bei Google Scholar nachgesehen, aber es bezog sich alles auf Robotik. Auf jeden Fall ist dies für eine sehr allgemeine Anwendung - ich modelliere eine virtuelle Kolonie für ein allgemeines Publikum. Um das voranzutreiben, habe ich nicht viel Zeit damit verbracht, die Details der Wissenschaft und Technik zu lernen, ich versuche nur genug zu lernen, um voranzukommen, und wenn ich tiefer eindringe, werde ich es hoffentlich besser lernen. Ich habe einiges über die industrielle Saphirproduktion gefunden, es scheint zumindest gültig zu sein, die Saphirproduktion auf dem Mond anzugeben, wenn man sich eine zukünftige Kolonie vorstellt.
Kein Wunder, ich konnte auch mit kurzer Suche nichts finden. Ich denke, im Allgemeinen kann man sagen, dass es sinnvoll ist, geschmolzene Materialien anhand von Dichteunterschieden zu trennen. Wenn Sie einen Bottich mit verschiedenen Flüssigkeiten haben, die sich nicht auflösen, werden sie sich tatsächlich so trennen. Jede Schwerkraft sollte ausreichen, um eine Trennung zu verursachen, obwohl ich annehme, dass irgendwann Dinge wie die Oberflächenspannung Ihr Feind werden. Wenn Sie nicht ins Detail gehen wollen, dann fügen Sie einfach einen Kommentar zu diesen möglichen Einschränkungen hinzu – haben Sie herausgefunden, ob dies auf der Erde gemacht wird?
Die Trennung von Si von SiO2 ist für die Herstellung von Solarmodulen auf Siliziumbasis erforderlich. Der Energie- und chemische Prozess wird hier detailliert beschrieben: pveducation.org/pvcdrom/manufacturing/refining-silicon
Die Schwerkraft ist möglicherweise nicht der einzige Konzentrationsfaktor. Aus meinen Geologiestudien vor vielen Jahren erinnere ich mich, dass Wärmekonvektionszellen ein Faktor bei großen Beckenablagerungen auf der Erde waren. Die Ausfällung von Mineralien aus einem geschmolzenen Pool ist auch eine Funktion der Differenztemperatur und des Drucks innerhalb des Pools.
@kimholder: Wenn Sie hier keine zufriedenstellende Antwort erhalten, versuchen Sie, auf SE Earth Science zu posten, das eine Reihe von Geologen als Mitglieder hat.
@Fred Das habe ich mir überlegt. Als planetarisches Wissenschaftsthema verdient dies jedoch hier zu sein. Ich werde versuchen, es ein paar Planetenwissenschaftlern per E-Mail zu schicken, um zu sehen, ob es ihr Interesse weckt. In Kürze werde ich in der Lage sein, eine Reihe von Fragen dieser Art zu stellen, um mein Projekt zu unterstützen, und sie sollten wirklich hier und nicht auf Earth Science stehen. Der Mond ist eine knochentrockene, strahlungsreiche, harte Vakuumumgebung mit extremen Temperaturschwankungen. Ein guter Geologe könnte sein Denken anpassen, um sich daran zu erinnern, aber es wäre nicht seine zweite Natur. Deshalb gibt es Planetenwissenschaftler.

Antworten (1)

Die Konzentration von Metallen im Regolith ist ein kritischer Faktor für den Aufwand, die erforderliche Energie und den erforderlichen Regolith.

Die anderen wichtigen Faktoren werden sein, welche anderen Metalle im Regolith vorhanden sein werden und wie dies die Bildung und den Grad an legierten Metallen beeinflussen kann.

Und welches Metall möchten Sie durch Schmelzen von Regolith konzentrieren?

Es wird ein Problem sein, das gewünschte Metall aus seiner bestimmten Schicht mit einer Schmelze zu bekommen. Eines der Probleme wird die Dicke oder Dünne der Schicht und ihre Nähe zu Schichten anderer Metalle oder Legierungen und die Notwendigkeit sein, die Metalle ohne Kontamination aus Schichten zu erhalten.

Es werden die Metalloxide betrachtet, nicht die reinen Metalle - Oxide von Silizium, Eisen, Kalzium, Aluminium, Magnesium und Titan, in absteigender Reihenfolge ihrer durchschnittlichen Häufigkeit. Andere Bestandteile sind gering. Ich versuche hier nicht, an die Metalle heranzukommen. Mit 99% des Bodens dieser 6 Dinge, wenn sie getrennt werden könnten, wären die Schichten nicht dünn.
Wenn eine Hochtemperaturschmelze von Mondboden langsam abkühlt, welche Schichten könnten entstehen?
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