利用新能源生產(chǎn)水泥

瑞土研究人員利用太陽能生產(chǎn)水泥熟料獲得成功。利用太陽能生產(chǎn)水泥熟料是通過一種平截式鏡面圓錐體太陽能反應(yīng)器進行的。生料粉由管道送入這種圓錐體太陽能反應(yīng)器，當太陽光直接進入反應(yīng)器并聚光后，大量空氣像旋風(fēng)一樣滾滾而起。有人把這種太陽能反應(yīng)器稱為“旋風(fēng)反應(yīng)器”。由太陽能裝置所獲得的熱能，不僅能使生料發(fā)生物化反應(yīng)，還不會讓其中的隔板太熱，以保證運行正常。利用太陽能焙燒后的水泥熟料由管道吸出。

該太陽能反應(yīng)器采用的聚光鏡拋物面的面積達90m2，每小時可燒制生料25kg，其中80％可變成水泥熟料。

2．利用放射線合成水泥熟料

近年來，放射性射線作為有效的手段來改造物料特性。從簡單的表面處理到更為復(fù)雜的全部轉(zhuǎn)變成新物料，所采用的光譜從大量采用的低劑量的同位素到用處埋有機物的較高劑量，以及用于高技術(shù)合金焊接的最高劑量。這種工藝是將物料暴露在任何要求的射線中，如αβγ射線。射線來自于受控的放射性同位素或粒子加速器。這種新工藝能量利用率高，污染環(huán)境少，更為有效地利用空間，設(shè)備的使用壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量高，并能連續(xù)作業(yè)。根據(jù)上述優(yōu)點可將這種新工藝擴展用于制造水泥熟料。

當采用放射線合成普通波特蘭水泥熟料時，使用電子高能光束。裝置中包括一臺垂直安裝的電子加速器和一臺電壓發(fā)生器。后者是一個空心的升高變壓器，帶有分段二次線圈，加速器采用磁場系統(tǒng)來聚焦電子光束。發(fā)生器和加速管封閉在箱內(nèi)，箱內(nèi)充滿SF6氣體，以避免任何的斷路。加速器的功率控制在0～100kW之間，發(fā)射線光束的能量在0.8～1.4MeV之間，光束從加速器發(fā)生，用磁透鏡和網(wǎng)柵將其集中，射入反應(yīng)室。用震動喂料機將生料喂入反應(yīng)室，鋪料面積為25x25cm2，料層厚度為數(shù)毫米。生料層被具有一定劑量的光束照射以后，便合成熟料，并向下降入有水冷卻的立室中。同時又有一層新進入的生料鋪在原生料面上。經(jīng)過一系列的試驗，可知當吸收劑為199.29～398.58J／g·s時，水泥生料便在數(shù)秒內(nèi)全部生成熟料。如果劑量較弱，生料也能在數(shù)十秒內(nèi)燒成。而在一般水泥回轉(zhuǎn)窯中需要40分鐘。并且也觀察到新工藝的燒成溫度比普通低200℃。估計熟料的熱耗為800±70kcal／kg熟料。用放射線合成的熟料，顏色較黑、多孔，其微型結(jié)構(gòu)特性與通常的熟料不同。用顯微鏡觀察，液相量很少。

新工藝熟料強度與普通熟料不同：（1）當阿利特含量相同，新工藝熟料的強度常常高于普通熟料。當阿利特含量大時，這種差別也增大。（2）隨著吸收劑量的增加，熟料的強度也增加，當全部吸收劑量達到6975J／g·s時，強度升至最高點，當繼續(xù)增加劑量時，強度反而下降。（3）當生料飽和比較低（0.82～0.86），經(jīng)輻射合成的熟料28天抗壓強度可達50MPa，高于普通熟料。

在重劑量高能電子的輻射下，能誘發(fā)水泥生料各種變化，如激發(fā)化、游離化、彈性和非彈性的散射等。結(jié)果導(dǎo)致發(fā)生驚人的高速相轉(zhuǎn)變，因此液相的礦化作用完全失去了它的重要性。所以，時間和溫度都不是控制的重要參數(shù)，唯一的重要參數(shù)是輻射的劑量，即撞擊在物料上的電子數(shù)量及其能量，它表明電子撞入物料層的深度。采用能量的范圍1～1.4MeV，遠遠低于能引起任何原子核蛻變的能量（7. 2MeV），因此完全沒有危險。

3．利用運動能代替熱能冷法生產(chǎn)水泥

美國發(fā)明了一種改變過去水泥技術(shù)新方法，它完全不需窯爐，而用運動能代替熱能。這一方法已在實驗室和小型工廠試驗成功。

冷法生產(chǎn)水泥是水泥生產(chǎn)技術(shù)的一個突破，其生產(chǎn)過程系將磨得很細的氧化鈣干粉同含二氧化硅與三氧化二鋁，經(jīng)特殊設(shè)計的混合器混合，即能產(chǎn)生出優(yōu)質(zhì)水泥。

這種水泥所用的生石灰（氧化鈣），在游離狀態(tài)被水化時放出熱量，而形成具有有限強度的膠泥；但當它按照本方法與某些干燥的氧化物透徹混合時，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，在這一混合物的各組分之間發(fā)生一種反應(yīng)，當這種混合過程繼續(xù)下去時，混合物中石灰水化所放出的熱量逐步減少，這一情況證明，氧化鈣已起化學(xué)反應(yīng)而不以游離狀態(tài)存在了。

當這種水泥物料已被混合并達到了所期望的反應(yīng)后，另外加入緩凝劑石膏，其合適用量為全部混合物重量的2.5%～5.0％。這種水泥經(jīng)美國材料試驗所規(guī)定的標準試驗，水泥強度為：7天2100lb／in2，14天為2500lb／in2，28天達到3500lb／in2。

利用運動能代替熱能冷法生產(chǎn)水泥有以下優(yōu)點：（1）由于不需要窯，簡化了生產(chǎn)工藝，工廠面積可

以相應(yīng)減少，建廠投資降低。（2）由于沒有窯，對空氣污染問題基本消滅，因此工廠可建在需要水泥地區(qū)的中心，也可建在城內(nèi)，以縮短水泥運距，降低費用。（3）通常煅燒生產(chǎn)水泥為磨——燒——磨，而冷法生產(chǎn)只需一磨，生產(chǎn)費用大大降低。經(jīng)綜合分析，冷法生產(chǎn)的水泥成本只是通常方法的49.5%。

能源是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前我國主要以煤作為能源，水泥工業(yè)是能源消耗較大的工業(yè)部門之一，因此，對國外利用新能源生產(chǎn)水泥的發(fā)展動向很值得研究分析和借鑒參考。