Métodos para fundir metales en el espacio.

Me preguntaba cuáles serían las mejores formas de convertir los minerales extraídos en el cinturón de asteroides en materiales utilizables, hasta ahora se me ocurrieron tres métodos, utilizando energía nuclear, electroimanes y, finalmente, usando la luz del sol para calentar lo que sea que quisiera. . Principalmente, ¿son esas tres opciones aceptables o hay opciones que estoy pasando por alto?

Buena primera publicación Daikeal. Realice el recorrido y, cuando tenga un momento libre, explore el centro de ayuda para descubrir este lugar. Bienvenido a la construcción del mundo.
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Ah bien. Gracias por avisarme, intentaré tenerlo en cuenta para futuras preguntas.
El aluminio se usará tanto como el acero, ¿no? Esta será una variación de los procesos de Bayer y Herault, con energía nuclear para energía eléctrica y tal vez recolectando el calor residual de la energía nuclear. El acero será mucho más difícil. Los recipientes a presión son más fáciles que los crisoles abiertos, obviamente.
Sí, usaría metales como el aluminio tanto como pudiera para facilitar el refinamiento.

Respuestas (3)

El objetivo de la fundición no es hacer que la piedra se vuelva líquida, el objetivo es que se produzca una reacción química: el contenido de metal de cualquier mineral se une químicamente a otros elementos, sobre todo al oxígeno, y es inútil en esa forma oxidada. Cuando hueles un mineral para obtener el metal puro, estás proporcionando algo a esos otros elementos con los que preferirían unirse que con el metal que deseas extraer .

En el caso de la fundición de hierro, puede comenzar con un óxido de hierro y proporcionarle monóxido de carbono. El monóxido de carbono reacciona con el oxígeno al que estaba unido el hierro, formando dióxido de carbono y dejando atrás el hierro puro. El monóxido de carbono se forma quemando carbón dentro del horno de fundición, asegurándose de no agregar demasiado oxígeno. No puede hacer que se lleve a cabo esta reacción, a menos que esté suministrando el monóxido de carbono .

Como tal, la fundición de hierro, por ejemplo, debe hacerse siempre quemando carbón. Es posible que tenga formas poco ortodoxas de obtener el carbón y el oxígeno, pero al final debe tener el monóxido de carbono junto con el mineral en un reactor químico, que normalmente llamamos horno.

solo hayuna alternativa posible: la reducción eléctrica. En este caso, calienta el mineral a una temperatura en la que se vuelve líquido, lo pone en contacto con los electrodos y pasa una corriente a través del mineral. Esta es la forma en que se produce el aluminio. Desafortunadamente, requiere mucha energía eléctrica (energía que sería proporcionada por la reacción de monóxido de carbono + oxígeno en el proceso de fundición) y funciona bien solo si puede encontrar un material de electrodo que no reaccione con el oxígeno u otros elementos. que desea eliminar del mineral. Por ejemplo, si usa un electrodo de grafito con un mineral de óxido, el oxígeno producido consumirá rápidamente su electrodo. Dado que el oxígeno u otros elementos que desea eliminar son bastante reactivos, y dado que la temperatura debe ser bastante alta, es bastante difícil encontrar un material de electrodo adecuado.

Editar

Como Adrian Colomitchi señaló correctamente en un comentario, en realidad existe una segunda alternativa: convertir el mineral en plasma y realizar espectroscopia de masas en los iones. Muy intensivo en energía, con un problema masivo de calor residual, y creo que es demasiado difícil de escalar a rendimientos significativos, pero es una posibilidad que podría considerarse.

Puede llevar los minerales a un estado ionizado (plasma) y utilizar la separación por espectrometría de masas. De esta manera, puedes recolectar todos los elementos en los minerales, incluido el oxígeno. Sí, se necesitará mucha energía, pero esa es la naturaleza de la bestia: lo mismo sucede en la Tierra.
@adrianColomitchi En teoría, sí. Sin embargo, ese enfoque es totalmente impracticable: 1) Necesita temperaturas mucho más altas que para la reducción eléctrica, y 2) operará a densidades realmente bajas. Dado que la pérdida de calor debido a la radiación crece con la cuarta potencia de la temperatura y linealmente con el tiempo y el área de la superficie, básicamente tendrá un bulbo de calor gigante que produce cantidades minúsculas de elementos puros. Si coloca esto en una nave espacial, toda la nave espacial se iluminará en rojo antes de que haya producido una cantidad significativa. No me gustaría ser un trabajador en ese barco...
1. teóricamente, sí. En la práctica, el bombardeo de electrones calentará el material localmente, lo vaporizará de manera más eficiente y lo dejará ionizar. Los pulsos de láser de gigavatios de femtosegundos harán lo mismo 2. baja densidad alta eficiencia. Es por eso que esto es adecuado para la sonda de minería automática.
@AdrianColomitchi Ok, lo he agregado como una segunda alternativa ahora :-)

Tenga en cuenta que los electroimanes no son una fuente primaria de energía, requieren algo para producir la electricidad para alimentarlos.

Que aparte, te estás olvidando:

  • fundición de radiofrecuencia. Se utiliza en la Tierra para purificar obleas de silicio, por ejemplo.
  • Impacto. Si dos cuerpos chocan entre sí, la mayor parte de la energía cinética que tienen se convierte en calor. Así nació la Tierra como una esfera de rocas fundidas.
  • El calentamiento por mareas podría ser otra opción, si se encuentra en el rango de algún cuerpo masivo. Balancee el grupo de materiales lo suficientemente cerca de él, de modo que las fuerzas de marea lo deformen y terminen aumentando su temperatura.
  • El aerofrenado podría ser otra opción. Vierta el mineral en la atmósfera de un planeta y deje que la atmósfera convierta la energía cinética en calor. Asegúrese de planificar bien dónde aterrizará el mineral fundido.
¡Buen trabajo holandés! No pude pensar en ningún otro método además de los OP presentados y aquí tienes 4. Me gusta más el tuyo que el OP porque ninguno se usa de forma rutinaria propia de la Tierra y, por lo tanto, harían una ficción más emocionante.
Sensación de agallas: no para el calentamiento de las mareas: si llega al punto de derretir todo en una lava (y aún no separó los minerales), su radiación térmica enfriará la cosa más rápido. Las temperaturas que puede alcanzar pueden ser suficientes para derretir el hielo, pero no lo suficiente como para permitirle extraer asteroides . El aerofrenado es terriblemente ineficiente: no solo la mayor parte de su asteroide terminará en la atmósfera, a través de la ablación, sino que tiene otro problema: sacar su núcleo sobreviviente del pozo de gravedad (espero que no quiera usar la atmósfera de la Tierra para extraer hierro del asteroide)
Otros dos métodos para fundir metales al vacío son los hornos de haz de electrones y de arco al vacío.

Esto solo funciona para metales que se funden por debajo de 1084°C (1984°F):

Una olla de cobre llena de metal sin fundir y cerrada con pestillos podría colocarse dentro de una caja de cerámica cerrada. Alrededor de la olla de cobre hay bombillas incandescentes de alto voltaje. Luego, las bombillas se encienden todas a la vez durante un largo período de tiempo para generar calor para encender las bombillas. Luego, la olla de cobre puede sacarse de la caja y abrirse para revelar el metal fundido.

Así es como funcionan los hornos Easy-Bake: https://entertainment.howstuffworks.com/easy-bake-oven2.htm

Conducción de calor de cobre: ​​https://www.metalsupermarkets.com/which-metals-conduct-heat-best/

Puntos de fusión de metales: https://en.wikipedia.org/wiki/Metals_of_antiquity

Eso puede funcionar para derretir algunos metales. Extraer metal de menas/minerales... esa es otra historia. Por ejemplo, ¿sabe cómo se funde el aluminio a 660C? Bueno, eso no ayudará a reducir el óxido de aluminio a aluminio: a 2072C, el óxido de aluminio se derretirá pero aún se negará a descomponerse.
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