一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法技术

本发明专利技术属于冶金领域，特别涉及一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法。本发明专利技术方法是以金属铝为还原剂，于940-2200℃对月壤月岩型混合氧化物进行铝热还原2~6h，然后进行渣金分离，得到Al-Si-Fe合金和富Al2O3的混合氧化物，将富Al2O3混合氧化物溶解在冰晶石基熔盐电解质Na3AlF6-AlF3中，以Fe-Ni合金、Fe-Ni-Al2O3金属基复合材料为阳极，于930-985℃进行电解，控制电解过程中电流密度在0.4-1.2A/cm2，在阳极析出氧气，在阴极得到金属铝。本发明专利技术是将含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O的混合氧化物在高温下铝热还原，然后采用惰性阳极进行电解制备金属铝和氧气，不仅能够应用到工业实际中，实现零碳耗、零温室气体排放的绿色冶金和洁净生产，还对未来建立月球基地、前沿基站具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金领域，特别涉及。
技术介绍
随着人类太空探索活动的进一步发展，建立月球基地、前沿基站，需要金属和氧气等。我国探月工程预计2020年前取样返回，2030年前后实现载人登月、建设深空观测站，届时将需要基建原材料，在月表所需要的原材料如铝、硅、钛、铁等如果从地球上输送，每公斤运费约20万美元。如能利用月球或火星资源进行原位制造金属和氧气，可得到Si做太阳能电池板，Fe和Al可做结构材料，Ca、Mg等可做高效储能电池电极,氧气供生命维持或作推进剂(氧化剂)，如此便可原位利用月球资源进行生产，较为经济地在外星提供原材料，从而较为经济地实现月表活动。月球表面的土壤和岩石是一种混合氧化物，含有与地球土壤较为相似的成分及含量。主要含有 20-60%Si02，20-60%Al203,0-10%Fe0, l_8%Fe203，2_8%Mg0，15%Ca0 和少量其他氧化物，其相组成主要以钙长石等形式存在，如表1所示。表1地壳、月表、火星表面土壤主要化学兀素(mass%)

【技术保护点】
一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）在隔绝空气条件下，以金属铝为还原剂，金属铝用量为还原月壤月岩型混合氧化物所需理论还原剂用量摩尔数的2~4倍，于940?2200℃对月壤月岩型混合氧化物进行铝热还原2~6h，然后进行渣金分离，得到Al?Si?Fe合金和富Al2O3的混合氧化物；（2）将富Al2O3混合氧化物溶解在冰晶石基熔盐电解质Na3AlF6?AlF3中，以Fe?Ni合金或Fe?Ni?Al2O3?金属基复合材料为阳极，于930?985℃进行电解，控制电解过程中电流密度在0.4?1.2A/cm2，在阳极析出氧气，在阴极得到金属铝。

【技术特征摘要】
1.一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法，其特征在于按照以下步骤进行: (1)在隔绝空气条件下，以金属铝为还原剂，金属铝用量为还原月壤月岩型混合氧化物所需理论还原剂用量摩尔数的2~4倍，于940-2200°C对月壤月岩型混合氧化物进行铝热还原2飞h，然后进行渣金分离，得到Al-S1-Fe合金和富Al2O3的混合氧化物； (2)将富Al2O3混合氧化物溶解在冰晶石基熔盐电解质Na3AlF6-AlF3中，以Fe-Ni合金或Fe-N1-Al2O3金属基复合材料为阳极，于930-985°C进行电解，控制电解过程中电流密度在0.4-1.2A/cm2，在阳极析出氧气，在阴极得到金属铝。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石忠宁，刘爱民，何文才，胡宪伟，高炳亮，王兆文，徐君莉，于江玉，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：