利用新能源生产水泥

瑞土研究人员利用太阳能生产水泥熟料获得成功。利用太阳能生产水泥熟料是通过一种平截式镜面圆锥体太阳能反应器进行的。生料粉由管道送入这种圆锥体太阳能反应器，当太阳光直接进入反应器并聚光后，大量空气像旋风一样滚滚而起。有人把这种太阳能反应器称为“旋风反应器”。由太阳能装置所获得的热能，不仅能使生料发生物化反应，还不会让其中的隔板太热，以保证运行正常。利用太阳能焙烧后的水泥熟料由管道吸出。

该太阳能反应器采用的聚光镜抛物面的面积达90m2，每小时可烧制生料25kg，其中80％可变成水泥熟料。

2．利用放射线合成水泥熟料

近年来，放射性射线作为有效的手段来改造物料特性。从简单的表面处理到更为复杂的全部转变成新物料，所采用的光谱从大量采用的低剂量的同位素到用处埋有机物的较高剂量，以及用于高技术合金焊接的最高剂量。这种工艺是将物料暴露在任何要求的射线中，如αβγ射线。射线来自于受控的放射性同位素或粒子加速器。这种新工艺能量利用率高，污染环境少，更为有效地利用空间，设备的使用寿命长，产品质量高，并能连续作业。根据上述优点可将这种新工艺扩展用于制造水泥熟料。

当采用放射线合成普通波特兰水泥熟料时，使用电子高能光束。装置中包括一台垂直安装的电子加速器和一台电压发生器。后者是一个空心的升高变压器，带有分段二次线圈，加速器采用磁场系统来聚焦电子光束。发生器和加速管封闭在箱内，箱内充满SF6气体，以避免任何的断路。加速器的功率控制在0～100kW之间，发射线光束的能量在0.8～1.4MeV之间，光束从加速器发生，用磁透镜和网栅将其集中，射入反应室。用震动喂料机将生料喂入反应室，铺料面积为25x25cm2，料层厚度为数毫米。生料层被具有一定剂量的光束照射以后，便合成熟料，并向下降入有水冷却的立室中。同时又有一层新进入的生料铺在原生料面上。经过一系列的试验，可知当吸收剂为199.29～398.58J／g·s时，水泥生料便在数秒内全部生成熟料。如果剂量较弱，生料也能在数十秒内烧成。而在一般水泥回转窑中需要40分钟。并且也观察到新工艺的烧成温度比普通低200℃。估计熟料的热耗为800±70kcal／kg熟料。用放射线合成的熟料，颜色较黑、多孔，其微型结构特性与通常的熟料不同。用显微镜观察，液相量很少。

新工艺熟料强度与普通熟料不同：（1）当阿利特含量相同，新工艺熟料的强度常常高于普通熟料。当阿利特含量大时，这种差别也增大。（2）随着吸收剂量的增加，熟料的强度也增加，当全部吸收剂量达到6975J／g·s时，强度升至最高点，当继续增加剂量时，强度反而下降。（3）当生料饱和比较低（0.82～0.86），经辐射合成的熟料28天抗压强度可达50MPa，高于普通熟料。

在重剂量高能电子的辐射下，能诱发水泥生料各种变化，如激发化、游离化、弹性和非弹性的散射等。结果导致发生惊人的高速相转变，因此液相的矿化作用完全失去了它的重要性。所以，时间和温度都不是控制的重要参数，唯一的重要参数是辐射的剂量，即撞击在物料上的电子数量及其能量，它表明电子撞入物料层的深度。采用能量的范围1～1.4MeV，远远低于能引起任何原子核蜕变的能量（7. 2MeV），因此完全没有危险。

3．利用运动能代替热能冷法生产水泥

美国发明了一种改变过去水泥技术新方法，它完全不需窑炉，而用运动能代替热能。这一方法已在实验室和小型工厂试验成功。

冷法生产水泥是水泥生产技术的一个突破，其生产过程系将磨得很细的氧化钙干粉同含二氧化硅与三氧化二铝，经特殊设计的混合器混合，即能产生出优质水泥。

这种水泥所用的生石灰（氧化钙），在游离状态被水化时放出热量，而形成具有有限强度的胶泥；但当它按照本方法与某些干燥的氧化物透彻混合时，人们惊奇地发现，在这一混合物的各组分之间发生一种反应，当这种混合过程继续下去时，混合物中石灰水化所放出的热量逐步减少，这一情况证明，氧化钙已起化学反应而不以游离状态存在了。

当这种水泥物料已被混合并达到了所期望的反应后，另外加入缓凝剂石膏，其合适用量为全部混合物重量的2.5%～5.0％。这种水泥经美国材料试验所规定的标准试验，水泥强度为：7天2100lb／in2，14天为2500lb／in2，28天达到3500lb／in2。

利用运动能代替热能冷法生产水泥有以下优点：（1）由于不需要窑，简化了生产工艺，工厂面积可

以相应减少，建厂投资降低。（2）由于没有窑，对空气污染问题基本消灭，因此工厂可建在需要水泥地区的中心，也可建在城内，以缩短水泥运距，降低费用。（3）通常煅烧生产水泥为磨——烧——磨，而冷法生产只需一磨，生产费用大大降低。经综合分析，冷法生产的水泥成本只是通常方法的49.5%。

能源是社会发展的物质基础。目前我国主要以煤作为能源，水泥工业是能源消耗较大的工业部门之一，因此，对国外利用新能源生产水泥的发展动向很值得研究分析和借鉴参考。