月球矿物资源的原位利用技术是月球基地建立和后续深空探索的基础。由于月球特殊环境及地月运输成本的限制，现有矿冶技术难以直接应用于月球矿物的原位开发。各国的科研人员围绕月球矿物资源原位利用方向开展了卓有成效的研究工作，发展了几种极具应用潜力的技术。这些方法可分为材料化成型和提取冶金两类，其中材料化成型工艺如烧结法、3D增材制造法等，主要用于将月壤直接材料化成型以制备月球基地建材。提取冶金工艺包括碳/氢化学介质还原法、电解还原法以及真空热解法等，可生产月壤矿物对应的金属单质或其低价氧化物，并获得氧气。本文概述了已有月壤原位利用技术的一般原理、基本过程、热力学动力学基础及近期研究进展。探讨了这些方法的一些优缺点，并展望了其在月球矿物原位利用上的应用前景

5.1 氧化还原反应的方向和程度 5.1.1 能斯特方程 5.1.2 条件电位 5.1.3 影响条件电位的因素 5.1.4 氧化还原反应进行的程度 5.2 氧化还原反应的速度 5.2.1 氧化还原反应速度的差异 5.2.2 影响反应速度的因素(自学)

采用热态可视流化床装置研究了973~1173 K不同气氛条件对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响.研究发现,一定表观气速条件下温度和还原气氛组成对失流时铁矿粉的金属化率影响不大,而失流时颗粒微观形态受还原气种类和温度的影响较显著,但还原气体积分数对形态的影响较小.此外,流化时间随着还原气体积分数的增大而逐渐缩矩,并通过线性拟合得到了不同温度时二者间的数学关系式

13.1概述 13.2条件电极电势与氧化还原平衡 13.3氧化还原滴定的基本原理 13.4氧化还原滴定法的指示剂 13.5氧化还原滴定前的预处理 13.6常用的氧化还原滴定法 13.7氧化还原滴定法计算示例

三维复式格子:晶体由N=N1N2N3个原胞构成,一个原胞中有n个原子。 n个原子的质量分别是:m1,m2,m3…m 第l个原胞的位置:R()=la1+l2a2+l3 原胞中各原子的位置

13.2 条件电极电势与氧化还原平衡 13.1 概述 13.3 氧化还原滴定的基本原理 13.4 氧化还原滴定法的指示剂 13.5 氧化还原滴定前的预处理 13.6 常用的氧化还原滴定法 13.7 氧化还原滴定法计算示例

铁氧化物是具有非化学计量比的化合物,非化学计量对铁氧化物的还原过程带来一系列影响.本文采用Dieckmann缺陷模型和Weiss的浮氏体理想固溶体模型分别对非化学计量比的磁铁矿和浮氏体进行了热力学计算.同时根据电荷守恒和物质守恒,对铁氧化物固溶体的综合缺陷度δ与还原失重率和亚铁含量的关系进行了分析,以期对实验终产物的判定提供依据.通过理论分析与计算,最终明确了不同化学计量比的磁铁矿和浮氏体在不同温度下的平衡还原势PCO(H2),即相应的优势区图.在给定还原势的纯赤铁矿等温还原过程(未有金属Fe生成时),当失重率小于6%时,还原产物属于Fe3+占优势的磁铁矿区域;当失重率高于6%时,反应进入Fe2+占优势的浮氏体区域

通过钒钛磁铁矿精矿直接还原实验，研究了不同还原剂和添加剂对还原过程金属铁颗粒长大的影响.提高还原温度能促进还原产物中金属铁颗粒的长大，金属铁颗粒中V含量也显著增加.与用无烟煤和褐煤还原产物相比，用烟煤还原产物中金属铁颗粒明显长大，这是由烟煤中高灰分含量所引起的.金属铁颗粒长大机理的研究表明：Na2CO3和Na2SiO3的熔点较低，且能破坏铁橄榄石和铁尖晶石的结构，并生成一些低熔点物质，而SiO2能与铁橄榄石形成低共熔混合物.这些低熔点物质都有助于改善金属铁相的扩散，从而促进金属铁颗粒长大

基于热力学计算结果,通过配碳还原-熔分工艺,从不锈钢粉尘中选择性分步提取了Cr、Ni和Zn重金属元素.配碳还原实验结果表明,不锈钢粉尘的最佳配碳量为20%,粉尘中Fe、Ni和Zn的最低还原温度为1050℃,Cr的最低还原温度是1 400℃,与热力学计算结果一致,通过控制温度实现了对粉尘中金属的选择性分步还原.直接还原熔分实验说明,Fe-Cr合金最佳熔分温度为1550℃,粉尘中金属以Fe-Ni-Cr合金形式被提取出来,渣金分离状况良好,反应时间5min时金属提取率已达到75%左右,15 min时Fe和Cr收得率达到85%以上,Ni超过90%.通过控制配碳量、还原时间与反应温度,在不改变现有工艺的条件下,不锈钢粉尘直接返回炼钢主流程回收其重金属完全可行

研究了不同温度和不同时间条件下C还原Fe-Cr-O体系所得产物的形态，样品主要包括FeCr2O4+C和Fe2O3+2Cr2O3+C两种体系.两种样品的还原度均随温度升高而升高，反应接近平衡时还原率均在90%以上.C还原FeCr2O4和Fe2O3-Cr2O3的过程大致相同，且最终还原产物基本组成均为Fe-Cr-C合金和金属碳化物（主要为Cr7C3）.针对最终还原产物中Fe-Cr-C合金和金属碳化物的含量提出了一种估算方法，其估算结果与理论计算结果基本吻合.结果显示，最终产物中Fe-Cr-C合金量随温度升高而升高，碳化物含量随温度升高而降低，且不同温度条件下所获得的Fe-Cr-C合金成分不同