Минеральные ресурсы Марса

[SY]

Восстановлением и карбонилированием с помощью CO при нагревании.
Fe2O3+3CO->2Fe+3CO2
Fe + 5 CO->Fe(CO)5 (50-200 bar, 150-200 °C)
отогнанный пентакарбонил железа распадается при нормальном давлении при нагревании:
Fe(CO)5->Fe + 5CO (160-200°C)

Это хорошая реакция и она позволяет перевести в газ не только железо, но и многие другие металлы, на Земле так получают никель.

тогда  6KFe(SO4)2->3K2SO4+3Fe2O3+9SO3

Сульфат калия тоже будет разлагаться на оксид калия и оксид серы.

ПС: нагреванием можно разлогать все соли кислородсодержащих кислот: карбонаты, нитраты, сульфаты и пр.

[crazy_terraformer]

ПС: нагреванием можно разлогать все соли кислородсодержащих кислот: карбонаты, нитраты, сульфаты и пр.

но какие потребуются температуры,допустим для фосфатов,а Т. кип.K2SO4=1689 °C ,без разложения при нормальном давлении?

[crazy_terraformer]

Одна из основных пород на Марсе - базальт.Средний химический состав базальта по P. Дэли (%): SiO2 - 49,06; TiO2 - 1,36; Аl2O3 - 15,70; Fe2O3 - 5,38; FeO - 6,37; MgO - 6,17; CaO - 8,95; Na2O - 3,11; K2O - 1,52; MnO - 0,31; P2O5 - 0,45; H2O - 1,62.
I)Измельчаем в тонкий порошок.Этот этап может быть растянут,т.к. базальт неоднороден, он состоит из зёрен, включений и прожилок минералов различного состава и плотности. Следовательно измельчение можно разделить на циклы,включающие в себя стадию грубого помола, стадию отделения одинаковых по размеру фрагментов через систему сит, стадию гравитационного разделения этих фрагментов с помощью центрифуг, дальнейшим помолом и так далее, пока порода не будет разделена минеральные порошки или мелкий песок разного состава и плотности.
Также может включена стадия промывки водой (как намывают золото) или неводными растворителями с целью дальнейшего разделения частиц песка по плотности.
Порошки можно будет перерабатывать разными методами в зависимости от их состава.

(кликните для показа/скрытия)

II)нагреваем и откачиваем пары воды в конденсатор или на силикагель.
III)Под давлением прокачиваем горячий CO, таким образом получаем карбонильное железо , из которого понижая давление получаем чистое железо.
 4FeO->FeO•Fe₂O₃+Fe при температуре 200-565°С;
 FeO•Fe₂O₃+4CO->3Fe+4CO₂ при температуре 700°С
Fe+5CO->Fe(CO)5  при температуре 180-220°С под давлением;
Mn_(z-x)O_z+xCO->(z-x)MnO+xCO₂   (700-900°С)
IV)Смешиваем порошок с углеродом и греем при 1231°С в атмосфере хлористого водорода до окончания выделения газообразного MnCl2,которые осаждаем в конденсаторе,
Mn_(z-x)O_z+xC->(z-x)MnO+xCO   (700-900°С)
MnO+2HCl->MnCl2+H2O
меняем атмосферу на хлор и греем при температуре 900°С до окончания выделения газообразного TiCl4,которые осаждаем в конденсаторе,
TiO2+4Cl2+C->TiCl4+CO2 (900°С)
меняем атмосферу на инертную и греем при температуре 1600°С получаем CO и пары фосфора, фосфор конденсируется в приёмнике под слоем воды в виде белого фосфора
2Me3(PO4)2+10C+6SiO2->P4+10CO+6MeSiO3 (1600°С)
Me=Ca;Mg;2K;2Na;;(2/3)Al.
Поднимаем температуру до 1800°С ,спекаем и перемешиваем,откачивая выделяющиеся газы получается смесь карбидов кремния,алюминия и силицида магния,карбонатов и силикатов калия,кальция и натрия.
SiO2+2C->SiС+CO2   2Al2O3+9C->Al4C3+6CO
MgO+C->Mg+CO   2MgO+5C->Mg2C3+2CO    Mg2C3->2Mg+3C
2SiC+5Mg->2Mg2Si+MgC2      2MgC2->Mg2C3+C->2Mg+4C
VI)Перемалываем спекшуюся смесь углерода,карбидов,оксидов и силицида Mg, затем отделяем углерод и карбид кремния,растворяя всё остальное в растворе хлороводорода в эфире в присутствии серной кислоты.
Al4C3+12HCl->4AlCl3+3CH4 
2Mg2Si+8HCl->4MgCl2+Si+SiH4+2H2
CaO+2HCl->CaCl2+H2O
K2O+2HCl->2KCl+H2O
Na2O+2HCl->2NaCl+H2O
Вода связывается серной кислотой.
Газы моносилан,метан и водород разделяются криогенной дистилляцией.Раствор сливается с осадка и фильтруется, в осадке карбид кремния,кремний, малорастворимые в эфире соли.
Эфир, хлороводород и серная кислота отгоняются выпариванием.
Смесь углерода, кремния и его карбида отмывается от солей водой.Водный раствор солей смешивается с сухим остатком после выпаривания эфира.
Получили порошок углерода, кремния и его карбида, водный раствор хлоридов и сульфатов Al,К,Mg,Na,Ca.
VII)Si из порошка C,Si и SiC можно выделить несколькими способами.
1)разложение SiC и испарение Si при нагревании до 2830°C в инертной атмосфере,углерод остаётся твёрдым, а кремний выделяется в виде газа, который можно осадить на охлаждаемую поверхность.
2)2SiC+5Mg->2Mg2Si +MgC2 (при 700°C) спекание с магнием в инертной среде, затем
2Mg2Si+2MgC2+12HCl->6MgCl2+2C2H2+Si+SiH4+2H2 обработка раствором хлороводорода в эфире.
Газы ацетилен, моносилан и водород разделяются криогенной дистилляцией
Смесь кремния и хлорида магния отделяется от эфирного р-ра HCl выпариванием.
Кремний от MgCl2 можно отмыть водой, а MgCl2 разделить на Mg и Cl2 при электролизе его расплава.
Моносилан SiH4 разлагается в вакууме на нагретой подложке или инертной среде при нагревании
при температурах от 600°C.
SiH4->Si+2H2
VIII)получаем Ti  из TiCl4:
1)электролизом TiCl4->Ti+2Cl2
2)восстановлением: a)магнием при 850°C   TiCl4+2Mg->Ti+MgCl2  от хлорида магния отмываем водой.
b) горячим водородом 2TiCl4+H2->2TiCl3+HСl     2TiCl3+3H2->Ti+6HCl
IX) марганец из MnCl2 получаем электролизом или восстановлением алюминием.
X) Водный раствор хлоридов и сульфатов Al,К,Mg,Na,Ca высушиваем, выпаривая воду.
Отгоняем хлорид алюминия при температуре 183 °C, получили чистый AlCl3 и сухой остаток хлоридов и сульфатов К,Mg,Na,Ca и сульфата Al
XI) Чистый AlCl3 разлагаем электролизом расплава под давлением в инертной атмосфере
2AlCl3->2Al+3Cl2
XII)В водном растворе NaOH растворяем сухой остаток хлоридов и сульфатов К,Mg,Na,Ca и сульфата Al, в осадок выпадают гидроксид магния и большая часть гидроксид кальция, отфильтровываем и промываем водой осадок.
MgCl₂+MgSO₄+4NaOH->2Mg(OH)_2тв+2NaCl+Na₂SO₄
CaCl₂+CaSO₄+4NaOH->2Ca(OH)_2тв+2NaCl+Na₂SO₄
Al₂(SO₄)₃+3NaOH->2Al(OH)_3тв+3Na₂SO₄
Al(OH)_3тв+NaOH->Na[Al(OH)₄]

 дальше надо подумать и подредактировать  
надо бы почитать, что же будет с силикатами Na,K, Ca при спекании с углеродом в нашей печурке.
K2O->K+K2O2 при 300-350°C
K2O2+CO->K2O+CO2
K+CO2->K2O+CO

II) Разлагаем эту смесь силикатов и алюмосиликатов смесью фтористого водорода с олеумом в присутствии перекиси водорода (или лучше озона) под давлением при температуре 450-600°C.
Серная кислота разлагает образующиеся фториды металлов и связывает воду, входящую в состав минералов и выделяющуюся в ходе химических реакций.
Me=K,Na
Me2O•Al2O3•6SiO2+32HF->2MeF+2AlF3+6SiF4+16H2O
2MeF+H2SO4->Me2SO4+2HF               2AlF3+3H2SO4->Al2(SO4)3+6HF           
SO3+H2O->H2SO4    H2SO4+nH2O->H2SO4•nH2O

Fe2O3•Al2O3•6SiO2+36HF->2FeF3+2AlF3+6SiF4+18H2O
FeO•Al2O3•6SiO2+32HF->FeF2+2AlF3+6SiF4+16H2O
2FeF2+H2O2+2HF->2FeF3+2H2O
2FeF3+3H2SO4->Fe2(SO4)3+6HF

MnO•Al2O3•6SiO2+32HF->MnF2+2AlF3+6SiF4+16H2O
MnF2+H2O2+2HF->MnF4+2H2O
MnF4+2H2SO4->Mn(SO4)2+4HF

[SY]

но какие потребуются температуры,допустим для фосфатов?

Фосфаты - это тяжелый случай, надо порядка 2000 грЦ, поэтому их выгоднее вскрывать другой кислотой, например, азотной или серной.

[SY]

Сульфат калия, похоже, не часто приходится разлагать, а вот с сульфатом натрия ситуация более изучена.
При производстве стекла используется сульфат натрия, технологи пишут следующее:

Общая схема термического разложения сульфата происходит по реакции:
Na2SO4 (расплав) → Na2O (расплав) + SO2 (газ) + ½ O2.
Окончательное разложение при температуре выше 1400°С.

[Константин ВАРБ]

ПС: нагреванием можно разлогать все соли кислородсодержащих кислот: карбонаты, нитраты, сульфаты и пр.

но какие потребуются температуры,допустим для фосфатов,а Т. кип.K2SO4=1689 °C ,без разложения при нормальном давлении?

Во 1х там пока не нормальное давление. Его сотни лет поднимать
Во 2х а смысл термолиза солей щелочных и щелочноземельных в чём?

а вот с сульфатом натрия ситуация более изучена.
При производстве стекла используется сульфат натрия, технологи пишут следующее:

Ну так там сульфат не разлагают, а используют как присадку. Что не одно и тоже.
Кстати если использовать смесь сульфатов, то температура реакции должна быть ниже.
Шпаты те же самые выпекаются вроде бы в районе 550С и ниже.

[crazy_terraformer]

смысл термолиза солей щелочных и щелочноземельных в чём?

В посте коллега SY утверждает,что при нагревании: "Сульфат калия тоже будет разлагаться на оксид калия и оксид серы." А я считаю, что проще это сделать электролизом.

[Dem]

Одна из основных пород на Марсе - базальт.

А оно точно так?
Вроде на Марсе не было серьёзных извержений, типа как сформировавших лунные моря. Не было движения материковых плит. И вообще не факт что было сплошное проплавление коры.
Т.е вся верхняя часть коры - осадочные породы, сформированные падением вещества из космоса, и потом местами переотложенные гидросферой в виде глиноподобных масс.
Да, падение крупных тел (та же Эллада) привело к разбрасыванию по поверхности миллионов км3 пород из глубинной части коры - но это именно отдельные булыжники, а не основная масса грунта.

[Константин ВАРБ]

смысл термолиза солей щелочных и щелочноземельных в чём?

В посте коллега SY утверждает,что при нагревании: "Сульфат калия тоже будет разлагаться на оксид калия и оксид серы." А я считаю, что проще это сделать электролизом.

Коллега SY  мыслит солнечными концентраторами, путая Марс с Луной и Меркурием. Плюсы же Марса в ином: в быстром вращении и высоких перепадах дневных и ночных температур из-за низкого давления.
В любом случае электролиз, после обогащения, разумней. 

[Константин ВАРБ]

Одна из основных пород на Марсе - базальт.

А оно точно так?
Вроде на Марсе не было серьёзных извержений, типа как сформировавших лунные моря.

http://www.krugosvet.ru/enc/earth_sciences/geologiya/vulkani.html?page=0,3
извержений характеризуется излияниями жидкой базальтовой лавы. Фонтаны лавы, выбрасываемой из трещин или разломов, могут достигать в высоту 1000, а иногда и 2000 м. Пирокластических продуктов выбрасывается мало, бóльшую их часть составляют брызги, падающие вблизи источника извержения. Лавы изливаются из трещин, отверстий (жерл), расположенных вдоль трещины, или кратеров, иногда вмещающих лавовые озера. Когда жерло только одно, лава растекается радиально, образуя щитовой вулкан с очень пологими – до 10° – склонами (у стратовулканов шлаковые конусы и крутизна склонов ок. 30°). Щитовые вулканы сложены слоями относительно тонких лавовых потоков и не содержат пепла (например, известные вулканы на о.Гавайи - Мауна-Лоа и Килауэа). Первые описания вулканов такого типа относятся к вулканам Исландии (например, вулкан Крабла на севере Исландии, расположенный в рифтовой зоне). Очень близки к гавайскому типу извержения вулкана Фурнез на о.Реюньон в Индийском океане.
http://popular.geo.web.ru/materials/library/yakush/capt_17.htm
Извержения вулканов гавайского типа существенно отличаются от извержений описанных ранее вулканов. Лава в них основного состава, базальтовая, весьма подвижная, сравнительно бедная газами, высокой температуры (около 1200°C). Газы выделяются более или менее легко, образуя небольшие фонтаны. Взрывы наблюдаются редко. В целом извержения протекают спокойно. Лава периодически переливается через края кратера и стекает по склону в виде потоков, достигающих длины 40 — 50 км у гавайских вулканов и 80 км у некоторых исландских вулканов. Если лава разливается более или менее равномерно во все стороны, то образуются покровы. Скорость движения базальтовой лавы около 4 — 5 м/сек, местами, на наиболее крутых склонах, может увеличиться до 8 м/сек. На перегибах склонов (уступах) она образует лавопады. Таким образом, основными продуктами деятельности вулканов гавайского типа являются жидкие базальтовые лавы и сравнительно небольшое количество газов, а иногда очень пенистые легкие шлаки («волосы Пеле»). Непосредственно вулканический аппарат слагается в этом случае преимущественно слоями или потоками застывшей лавы и представляет собой обширную плоскую возвышенность с крутизной склонов около 5 — 8° в виде щита и поэтому называется щитовым.

[Dem]

На Земле трапповые извержения тоже имели место. Только вот суммарная площадь разлива - 1% поверхности планеты. На климат и биоту оно влияло сильно, а вот на рельеф и геологию - можно считать никак.

[Константин ВАРБ]

http://wiki.web.ru/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%B1%D0%B8%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D1%8B

Хотя на Палеофоруме есть человек Василий Андреевич, который сибирские траппы исходил вдоль и поперёк.  Относительно гибельности для жизни он так не считает.
Да и можно найти статьи в которых показывается, что жизнь там вполне процветала.

Но относительно сабжа, то опять же с минералогической точки зрения, отлоги марсианских крупных вулканов должны быть перспективны для разработок.

[SY]

В посте коллега SY утверждает,что при нагревании: "Сульфат калия тоже будет разлагаться на оксид калия и оксид серы." А я считаю, что проще это сделать электролизом.

На самом деле я считаю, что растворимый сульфат калия проще обменной реакцией превратить в нерастворимый гипс(сульфат кальция), выделив полезный калий(на удобрения), а гипс имеет уже в разы меньшую температуру разложения.

[SY]

Цитата: crazy_terraformer от 26.12.2015 [16:01:56]
Одна из основных пород на Марсе - базальт.
А оно точно так?

Для формирования гранитов нужно много воды и тектоника плит, чего похоже на Марсе не было.

[Юпитер22]

с точки зрения "экспорта" на землю наверное интересны будут только редкие земли, т.к. всё остальное получится безумно дорогим.

[Проходящий Кот]

Кроме знаний вообще ничего экспортировать невозможно.

[Юпитер22]

Ну почему же?

И опыт сын ошибок трудный...

[crazy_terraformer]

с точки зрения "экспорта" на землю наверное интересны будут только редкие земли, т.к. всё остальное получится безумно дорогим.

А кто считал? Это с Земли дорога в космос дорога, а с Меркурия, Марса и спутников планет и астероидов грузы можно электромагнитной катапультой запускать. Землянам главное на Луне или Марсе развернуть промышленную базу, построить там космофлот, и после этого с Земли на низкую орбиту только людей и придётся доставлять.

[Юпитер22]

А если наладить телепортацию - вообще милое дело.

[Проходящий Кот]

У вас есть теория телепортации на основе науки? Чего тогда глупость пишите.