CN106414360B - 通过沙漠沙为起始物料的热处理生产压碎砂的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过使用细砂(fS/FSa)和/或圆砂形式的砂作为起始物料(1)的热处理来生产人工压碎砂的方法。通过太阳光线(13)的集束将变体A中的起始物料(1)加热至熔融温度，和/或通过使用传统的熔融装置将变型B中的起始物料加热至熔融温度，该熔融装置使用转换的或存储的太阳能实现其能量供应，从而多个砂粒中的每一个一起熔融成三维中间产物(2)。以这种方式制备的中间产物(2)被冷却，且最后在粉碎过程中被粉碎至小于2mm的粒度。制备在形状和表面粗糙度方面与起始物料(1)不同的最终产物(3)。该方法提供了用于满足对压碎砂的需求的长期解决方案，并为建筑业提供砂子。

Description

通过沙漠沙为起始物料的热处理生产压碎砂的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种通过使用细砂（fS/FSa）和/或圆砂形式的砂作为起始物料的热处理来生产人工破碎砂或压碎砂的方法和装置。

背景技术

根据定义，砂的名称用于由粒度从0.063 mm至2 mm的单个矿物颗粒组成的所有非固化岩石沉积物。根据DIN 4022，各种类型的砂根据其粒度、表面和形状来区分。依据粒度分布，砂被划归成细砂（fS/FSa）、中砂（mS/MSa）或粗砂（gS/CSa）。砂的进一步细分由术语“圆砂”和“多角砂”规定。圆砂主要包括圆形组分。它们主要发现在沙漠地区，且主要存在于细砂（fS/FSa）粒度范围内。多角砂又被细分成天然产生的破碎砂和人工制造的破碎砂，即所谓的压碎砂。天然破碎砂主要通过抽吸海床和河床而获得。

对混凝土巨大且不断增长的需求也导致对砂的需求显著增加。因此，混凝土包括约70％的岩石颗粒和剩余30％的水和水泥。混凝土中的岩石颗粒也被称为骨料，由卵石和粒度范围从0.025至16或32 mm（取决于粒度分布曲线）的砂组成。通常，这些骨料包括约30%的细颗粒成分，即粒度小于2 mm。因此，混凝土由约21%的砂制成。混凝土的细颗粒成分随其使用领域而变化：已经提到的混凝土的粒度分布曲线提供了关于骨料的确切组成的信息。本领域技术人员将岩石颗粒的细颗粒成分称为所谓的“破碎颗粒”。将破碎的砂用作细颗粒骨料对于混凝土的强度是至关重要的，因为只有这些颗粒才可以相互阻挡，由此从内部支撑混凝土。

已知，原则上，沙漠沙和沿海沙的矿物组成主要在两点上有所不同。虽然普通的沿海沙粒一般被划归到中砂（mS/MSa）至粗砂（gS/CSa）的范围内，且同时具有锋利边缘的形状和粗糙的表面，沙漠沙粒通常是具有主要为圆形的几何形状和光滑表面的细砂（fS/FSa）类别的矿物颗粒。沿海沙和沙漠沙的矿物颗粒的命名差异可以简单地通过沙漠沙粒明显更严重的风化来解释，沙漠沙粒通过连续漂移和滚动运动而磨损，使它们不断地变得更小，更圆和更光滑。

此外，已知这些明显的非实质性差异主要使建筑业面临重大问题，因为沙漠沙由于其不利的颗粒性质不适合在海中堆积新土地，也不适合在混凝土和水泥的生产中用作细颗粒骨料（请参见Delestrac, D.（导演）（2013）， 砂子-新的环境定时炸弹 ，【纪录片】法国：ARTE频道）。迄今为止，最多只有小比例的细颗粒骨料被沙漠沙取代-在技术上无法直接使用沙漠沙替代沿海沙。

因为陆地上天然产生的破碎砂的来源已经大量消耗，同时，广袤的沙漠中的沙子-其继续进一步扩大-不适合生产混凝土，所以这只剩下从海底泵汲砂子。在这种情况下，植被被严重破坏。同时，自然灾害的风险增加，这主要是对沿海居民的风险。此外，由于过高的盐含量会极大地加速腐蚀（主要是在钢筋混凝土中），含盐海砂必须在用作用于生产混凝土的骨料之前以昂贵的方式清洁。

将开发一种环保且可大量生产的用于生产压碎砂的方法，以便弥补天然破碎砂的缺乏，并阻止沿海地区的持续负荷。

以下方法用于现有技术，以弥补破碎砂或压碎砂，尤其是多角中砂（mS/MSa）的迅速增长的缺乏。目前，正在尝试使用法律步骤停止沿海沙和海砂的挖掘，使得砂的价格趋于上涨，同时非法挖掘交易日益突出。一个主要部分是压碎砂的生产，也就是，通过在非常大的破碎机中粉碎砾石和卵石来生产人工破碎砂。事实上，这种方法用于人工生产破碎砂（压碎砂），但是在这种情况下，必须把较大的岩石沉积物打碎，因此这个过程促使了沙漠扩张。同时，压碎砂的价格明显高于天然破碎砂（沿海沙）的价格，因为必须为昂贵的高性能的粉碎机器提供巨大的能量需求。相比之下，废玻璃的再循环代表了明显更有效的途径，因为通过废玻璃的粉碎和分解，可以制造人工破碎砂，除此之外，其还适于生产混凝土。但是，由于物流原因，这种方法无法实现所需的砂量，即全世界所需的混凝土生产。此外，研究团队正在不断地寻求加速自然风化过程的方法。这些途径包括用高电压闪光轰击岩石碎片以获得砂的最终产物（Jüngling, T.（2014）， 寻求更多的砂子 （线上）获取：

http://www.welt.de/wirtschaft/webwelt/article127216019/Die-lebensnotwendige-Jagd-nach-mehr-Sand.html [01.05.2014]）。如果有的话，这种方法只提供一个中期解决方案，因为它也加速了沙漠扩张。有一天，将以这种方式引起用于轰击的岩石缺乏-正如用砾石和卵石生产压碎砂的情况。生产高压闪光所需的大量能量完全排除了这种方法。最后一个重要的研究领域是建筑化学，主要是寻找砂和合适的粘合剂的合成替代品。通过改变水泥浆，研究人员正试图开拓沙漠沙的潜力或寻找其他合成物质来生产混凝土。

所提出的方法都没有提供满足对砂的需求的可大量生产且环保的解决方案。没有一种方法在本发明描述的点上与问题接合。必须开发一种方法，以使沙漠中的大量砂子既可用于生产混凝土，也可用于恢复新土地。

从该现有技术出发，提出了一种通过使用细砂（fS/FSa）和/或圆砂形式的砂作为起始物料的热处理来生产人工破碎砂或压碎砂的方法和装置，以及相应地产生的具有从属权利要求特征的破碎砂或压碎砂。在这种情况下，沙漠沙-由于其被提到的属性也称为细砂（fS/FSa）和圆砂-被首先熔融以形成中间产物，然后再打碎得到的聚合物，以获得破碎砂或压碎砂，尤其是多角中砂（mS/MSa），作为最终产物。

从DE 3248537 C2已知一种方法，其中由石英砂制成同时具有低密度和高强度的烧结成型体。根据此方法，石英砂首先被填充到给定的模具中。在优选实施例中，这些模具被实现为导电的，使得在模具内可以施加高压电场，必须保持高压电场直到烧结过程。通过电场的作用，烧结模具中的单个砂粒采取具有相对高孔隙率的给定空间排列。这种高孔隙率随后对于烧结成型体的低密度是决定性的。在最终烧结过程中，在明显低于熔点的温度下在模具内烧结石英砂。在DE 19516867 A1中，DE 3248537 C2的用于生产低密度的烧结成型体的方法的参数被再次修改，而且一些错误假设已被改正。因此，烧结过程的温度范围不设置为最初假定的1400-1650 °C，而是明显更低大约为1250-1350 °C。起始物料的组成也被更精确地限定并限于50-75％SiO₂与50-25％Al₂O₃的组成。以这种方式获得的烧结成型体可以多用途地用作瓷砖、地砖、屋顶瓦、砖和其它建筑材料，但是它们不能替代混凝土中的细颗粒骨料。即使将这些烧结成型体粉碎成小于2 mm的碎片—这不是两个专利说明书中任意一个的目标—也不能获得所需的多角中砂（mS/MSa）。其原因在于烧结过程，因为高达1600°C（DE 3248537 C2中的最大值）的温度明显低于砂的熔点（1713°C）。砂粒没有完全熔融，而只是通过其表面的软化而结合。这被称为结块。结块意味着没有形成新的晶界。在随后粉碎过程中，所需的“破碎颗粒”也因此不能获得，而只是再次获得初始产物，因为聚合物会在其粘结点处分裂。沙漠沙的转化不会在此发生，尤其是在所述温度下。砂的熔融和新晶界的产生不是任何专利说明书的目标，并且对于成功的最终产物，即低密度且高强度的烧结成型体，必须绝对避免。单个颗粒的熔融以及因此新晶界的产生将破坏与低密度直接相关的空腔，且由此导致高密度的最终产物，因为不能保持由电场以巨大努力产生的孔隙率。另外的缺点是必须使用（昂贵的石墨）模具，这种模具的填充和排空过程在其他自动化过程中表现为不连续的处理步骤。该方法不太适合大规模生产，甚至更不适合用于大规模生产所需的砂量。最后，通过产生和维持高压电场，连续的隧道炉的操作和普遍复杂的模具设计和制造，这个方法是高成本耗能的方法。用这种方法生产的砂将因此没有销售利润前景。

另一种更经济的烧结砂粒的方法也从现有技术中已知。在马库斯·凯瑟的“太阳能烧结项目”中，砂在太阳能的作用下被烧结以用于美学创造（请参见Kayser, M.（2011） 太 阳能烧结 ，（线上）获取http://www.markuskayser.com/work/solarsinter/[01.05.2014]）。在此背景下，太阳光线被集束在透镜中并聚焦到砂层上，使得可以用与已知的3D打印方法相应的方式用粉末起始物料创造三维结构。该方法表示权利要求1中所述发明的子过程，其基本区别为在根据权利要求1的本发明中，不产生烧结成型体，而是产生熔融体。烧结成型体具有与上面已经参考DE 3248537 C2描述的相同的缺点。而且，在“太阳能烧结项目”中的方法决不意味着生产多角中砂（mS/MSa）或压碎砂，而是限于产生烧结成型体，主要用于美学创造。

上述烧结方法中没有一种提供了一种转化沙漠沙的方法，即将圆砂或细砂（fS/FSa）转化成多角中砂（mS/MSa）。

发明内容

本发明提供了对最后资源（即天然破碎砂）的完全替代，以及经济上可实现的尤其是环保的用于生产合成替代材料的方法。这种替代材料，以下被称为破碎砂或压碎砂，尤其是多角中砂（mS/MSa），特别是在混凝土制造领域，以及作为新土地恢复的堆积物，是对沿海沙和海洋砂（即天然破碎砂）使用的良好替代。

优选地，细砂（fS/FSa）（沙漠沙）的最初圆的光滑的矿物颗粒通过熔融过程改变其聚集状态，且在液相中进入共键合，由此发生新的晶界形成。在将矿物颗粒聚集物粉碎至小于2 mm的碎片的过程中，可获得砂，其矿物颗粒有明显不同于起始物料的几何形状和表面质量。就像从垃圾和废玻璃回收中已知的，有利的粉碎机器例如可以是粉碎机、锥形碾磨机或旋转式冲击破碎机。三维结构的矿物颗粒聚集物任意破裂，因此形成具有锋利边缘几何形状的碎片。这种多角且锋利的形状随后使得在建材（混凝土以及用于新土地恢复的堆积物）中的颗粒相互阻挡。第二个重要性质，通过热成型工艺实现增加的表面粗糙度。在熔融过程之后，三维砂粒聚集物的固化可与已知的成型工艺相比。在将颗粒形成为金属时，已确定由熔体固化后的表面性质通常不满足高要求（术语：光滑表面）。几乎没有例外，后者在磨削过程中必须被再加工。在本发明中，该原理以相反的顺序存在。通过天然磨削过程，起始物料具有对在混凝土中的使用过于光滑的表面。这种表面性质是由砂粒不断的相互磨损产生的，这归因于漂流和由此产生的滚动运动。起始物料的热成型使其表面受损。也就是说，表面粗糙度增加。但是，在此恰好有利于要求。增加的粗糙度防止单个颗粒相对彼此滑动，从而也有助建材的稳定。

因此，保证了根据所述制造方法用压碎砂基本替代传统的沿海沙和海洋砂。

所述方法的优点首先是由于极其环保的工艺流程，其可以完全依靠可再生能源。因此，在本发明的变型中，甚至不需要光伏收集器，即昂贵的半导体技术。在最大太阳辐射区域中原始产物砂的直接位置确保了起始物料的运输和储存的优点以及该过程的高技术效率。通过本发明，可以成功实现沙漠地区的巨大的砂储藏用于建筑业和新土地恢复，且同时保护海洋植物。因此，可以大大减少由于泵汲砂子引起的沿岸地区自然灾害风险的增加。同时，减缓沙漠扩张。

有利地，将起始物料至少加热到形成新的晶界的程度。特别地，可以避免和防止在粉碎过程中分解变回原始产物。已经表明，在正常环境条件（压力= 1巴，温度= 23°C）下，至少1700°C的温度足以产生必要的三维结构并且确保已经形成新的晶界。然而，在一些实验中，仅在明显高于熔点（从约1810°C）的温度下也获得所需结果。通过太阳光线的集束产生熔融温度的方法会达到超过2000°C的高温，此外，不能精确地调节。因此，对所需熔融温度的调节仅与传统熔融装置的使用相关，并且应当根据砂的精确组成及考虑环境参数，在初步的一系列实验中精确地确定。在这一点上，应该提到的是，随后的混凝土或新开垦的土地的强度很大程度上取决于在砂子中使用的压碎颗粒的含量。当然，可能有“破碎”和“未破碎”颗粒的砂混合物，但是应当在生产过程中通过正确的熔融温度避免这种混合物。

根据该方法的有利实施例，三维结构在熔融过程之后被冷却，直到在粉碎过程中出现脆性裂纹。已经表明，该结构应优选冷却到至少600°C，以便包括脆性性能。可以使用划痕-硬度计（莫氏硬度计）对这种脆性性能进行合适的评估。在正常条件下，作为起始物料的主要成分的石英具有划痕硬度为7。从值为6开始，在材料破破裂之前不发生塑性变形是可能的。因此，有利的是冷却中间产物直到达到6或更高的划痕硬度。从液体（熔体）到固体（玻璃的三维结构）的聚集条件的转变不会突然发生，而是经过几个相。在高于1600°C的温度下，结构是从液体到半液体变动。在温度高达1200°C时，其具有浆状稠度，这将导致一些粉碎机器的堵塞。在600°C和1200°C之间，该结构表面上是固体，但在粉碎期间的结果不一定是成功的。主要通过冷却至低于600°C来取得成功的结果。为了安全起见，建议完全冷却至环境温度。

根据优选实施例，通过借助于至少一个会聚透镜和/或至少一个镜的太阳光线的集束而产生熔融温度。两个系统遵循类似的原理，根据该原理捕获和集束太阳光线。在焦点处达到最大温度，即集束的太阳光线的交点。利用会聚透镜以及一个或多个镜，可以在该焦点处毫无困难地产生大于2000°C的温度。

在优选实施例中，一个或多个镜被构造为至少一个抛物面镜或者构造为至少两个镜具有不同倾斜角的布置，以便将太阳光聚集到公共点或交叉区域上。有利的是使用许多较小的面镜，例如100个面积为0.4 m²的面镜，由此将每平方米1000W以上的功率集中到用于起始物料的热处理的处理区域上。不同程度倾斜的镜的总和被本领域技术人员称为为聚光器。

本发明的进一步改进是使用反射平面镜，其根据太阳的位置特别是自动地定向，并且以这种方式将光成像至一个或多个镜和/或会聚透镜。这提高了系统的效率，因为实际的燃烧装置不需要构造成可移动以跟随太阳的位置。因此，焦点也不沿处理区域漂移，使得可以有针对性地在固定点处产生高温。本领域技术人员将这些平面镜称为定日镜场。例如，在法国奥德约的太阳能熔炉“菲利克斯•特朗博太阳灶中心（Centre du Four Solaire Félix Trombe）”中使用了定日镜场和抛物面镜的组合。

根据有利的进一步改进，在变型C中通过集束太阳光线，和/或如变型D中所示，通过使用从转变或存储太阳能获得其能量供应的传统的加热装置，将起始物料首先加热至预热温度，其中该预热温度设置低于熔融温度，并且加热至预热温度与加热至熔融温度空间分离地进行。通过在实际熔融过程之前将起始物料加热到预热温度，例如1000°C，在起始物料的质量恒定时，过程的持续时间几乎可以减半。因此有利的是，在第一热处理中通过隧道炉或用于集束太阳光线的装置加热起始物料。此外还建议，在最后的变型中，将起始物料定位在焦点上方是可取的，因为以这种方式在每面积上可以实现更大效果，并且在焦点处可获得的收集器的最大功率通常在预热期间是不需要的。由于关于有效区域的更好的分布和重叠可能性，使用聚光镜可能比使用会聚透镜更有意义。优选地在朝向用于集束太阳光线的装置的方向上的焦点上方的区域被理解为有效区域。实际的有效区域越接近用于集束的设备，实际的有效面积将越大并且每单位面积的功率越小。

该实施例就大量生产和能源效率方面得到优化，并且根据初始评估，证明是最经济实惠的替代方案。提出将起始物料熔融成薄板。

根据一个优选实施例，通过使用激光器和/或隧道炉以常规方式产生熔融温度，限制是这些熔融装置要从光伏场吸收其能量。因此，一个可能的实施例包括至少一个光伏场，以使从太阳能获得用于常规熔融装置的能量。该系统完全自主运行，不依赖于其他能源。对常规熔融装备和光伏场的组合的限制出于两个原因。一方面，将装置放置在沙漠中是有技术意义的，因为那里存储有起始物料，并且存在大量太阳辐射。此外，以这种方式用廉价的太阳能来满足设备的能量需求，使得产生的压碎砂也可以以便宜的价格出售。使用光电系统转换的太阳能可以有目的地保存在不同的中间存储器中，直到用于消费者的实际需求。除了例如电池之外，这种中间存储器也可以是机械飞轮以及液压和气动存储器。

另一个有利的改进是起始物料层叠在支承表面上，特别是传送带上，在支承表面上熔融，被冷却，然后被直接转移到用于生产碎片的粉碎过程。传送带有利于大量生产多角中砂（mS/MSa）或压碎砂，因为这样保证了连续的过程。冷却轨道也可以通过传送带而实现，即通过改变传送带的速度和/或长度来实现，以便观察熔融过程和粉碎过程之间的冷却时间。也容易想到主动冷却装置，例如风扇或电冷却系统，其可以导致过程加快，但是结果是高能耗而且它们也不是绝对必要的。传送带的最佳长度和速度应通过实验分别确定，因为这些主要取决于外部温度和实际达到的熔融温度。在这一点上，应当提到，用于操作传送带的能量供应也可以由光伏场提供。

由于非常高的熔融温度，支承表面承受严重的热应力，因此可以使用特殊的耐热涂层（例如陶瓷合金）。优选地，起始物料被层叠至足够的高度，使得其仅在上部区域融化，例如，四分之三，三分之二或者二分之一，同时以这种方式下部区域，对应于四分之一，三分之一或者二分之一，表示支承表面和熔融的三维结构之间的隔热层。也以类似的方式避免在熔融过程之后三维结构粘附在支承表面上。一般来说，细分应该仅以这样的方式选择，即防止在支承表面上的开始熔融，并且同时产生尽可能小的隔热层，因为它必须再次被移除。通常代表由烧结的或部分熔融的砂粒区域的隔热层在粉碎过程之前，有利地例如通过粗筛过程或简短的研磨过程与聚合板分离，以避免降低最终产物的纯度。

有意义的是，在熔融装置之前使用粗筛装置，一方面为了从起始物料中除去粗大的杂质颗粒，此外能够限制颗粒尺寸范围。已经表明，对颗粒尺寸范围的限制会产生更均匀的结构并且保证熔融过程的最小加速。但是，由于节省时间并不重要，所以粗筛过程的主要方面是从起始物料中除去杂质颗粒，例如粗砂砾或有机残留物。

提出了传送带在粗筛过程中被直接启动，然后被引导穿过熔融装置并且允许运行直到粉碎过程。以此方式该方法是完全自动化的并且保证了高生产率。

此外，建议在传送带上装备剥离片和/或振动带，因为通过这些部件，可以获得薄的，均匀的砂层，特别是通过可调的剥离片，其层高度可以被进一步精细地调节。层高度的调节主要有利于制造所述的隔热层。

在粉碎过程之后，砂被输送到例如相应的收集容器中，然后可以准备用于运输或储存。

同样根据本发明有利用沙漠车辆形式的自动化装置的对所述方法的使用，例如包括本发明中所述的熔融装置的履带式车辆，其例如通过车辆的中心切口将太阳光聚焦至位于车辆下方的砂层上。中心熔融装置可以以塔上层结构的形式实现，并且理想地构造成可枢转360°。借助于可移动的定日镜场，可以捕获太阳的每个可能的位置并将其反射至可移动的熔融装置。可选地，可以使用用于集束太阳光线的可移动地构造的装置，例如可倾斜和可枢转的菲涅尔透镜。以这种方式，熔融的中间产物直接形成在车辆下方，该熔融的中间产物例如通过耙子被带至车辆的后部或者带至例如后面行进的另一个车辆中来粉碎。再次形成砂粒，其形状和表面粗糙度已经改善或使其能够使用在混凝土中。适用于混凝土的多角砂可以直接收集在车辆中或排放到别处，然后单独收集。

由于山区，建筑物和所有其他岩石沉积物（其最终分解成最细的尘粒（撒哈拉沙尘））的持续风化，沙漠的扩张是自然过程，并且目前是不可避免的。在未来，利用我们的方法，通过使用自动化机器，以成本有利的方式来保证沙漠边缘（文明附近）永久地加固。

附图说明

现在，根据示例性实施例和所附的示意图来描述本发明。

附图显示：

图1是根据本发明的用于生产适于混凝土的砂的装置的第一优选实施例；

图2是根据本发明的用于生产适于混凝土的砂的装置的第二优选实施例；

图3是根据本发明的用于生产适于混凝土的砂的装置的第三优选实施例；

图4是根据本发明的用于生产适于混凝土的砂的车辆的优选实施例。

具体实施方式

图1示出了用于实施根据本发明的方法的优选实施例的可能的设备。在这种情况下，作为起始物料1的沙漠沙通过储存容器6（例如漏斗形）放置在粗筛7上，以从起始物料1中除去最粗的杂质。在筛选过程之后，被筛选的起始物料1直接传递至作为支承表面的合适的传送带8。该传送带设置有剥离片9，以产生具有可控层厚度的均匀层。可选地，物质层的平整度可以通过振动带来提高。均匀的砂层进一步经由传送带8进入热处理的水平，由于其被引导经过用于集束太阳光线的装置5（例如平-凸的会聚透镜）的焦点10的紧邻区域，使起始物料1熔融。用于集束太阳光线的装置5的面积越大，被捕获并聚焦到焦点10上的太阳光13就越多，因此，设备的功率越大。优选地，整个层叠的起始物料1在热处理中不熔融，而是仅在上部区域，例如上部的三分之二处熔融，以便相对于支承表面，即传送带8在最低的三分之一处获得隔热层11。取决于系统的功率，有利的层厚度设置在5 mm到50 mm之间。用于热熔融的必要的作用时间可以通过传送带8的速度来调节，使得在不间断的熔融过程中形成作为中间产物的聚合板2。该聚合板例如具有500×500×20 mm（L×B×H）的尺寸，并且在传送带8上充分冷却之后，直接进入粉碎机器4，例如粉粹机，其中聚合板2被粉碎成最终产物3，破碎砂或压碎砂，特别是多角中砂（mS/MSa）。最终产物3被捕获并存储在适当的容器12中用于运输。

图2示出了根据本发明的装置的另一优选实施例。类似于图1，已经被筛选，弄平和层叠的初始原料14在这一点上经由传送带8进入隧道炉15中，隧道炉15例如在约1000°C下被操作，其中热源16优选地安装在支承表面，即传送带8上方。因此，制备的起始物料14被引导通过热源16下方。因此，可能将制备的起始物料14加热到预热温度，例如 1000°C，从而可以加快整个过程。隧道炉15通过光伏场17被供给必要的能量，从而在此不需要另外的电流源。然后，预热的起始物料18进入熔融装置，优选抛物面镜21，用于聚集被反射的太阳光20。这种光从一个或多个平面镜19反射到聚光器，即抛物面镜21。一个或多个平面镜19被构造成它们可以优选自动地根据太阳的位置定向的方式。预热的起始物料18在聚光器21的焦点10处熔融，其中有利的是使用层叠物质18的下部三分之一来产生相对于支承表面即传送带8的隔热层11。紧接着将熔融的中间产物2输送到粉碎机器4中，其中聚合板被粉碎以形成最终产物3，破碎砂或压碎砂，特别是多角中砂（mS/MSa）。用这种方法生产的压碎砂3既可以用于填海造地，也可以用于混凝土的生产，因为它由于其目前的多角几何形状而相互阻挡，由此确保建材中必要的稳定性。

图3示出了一种方法，其中起始物料1，例如细砂（fS/FSa）或圆砂，优选沙漠沙，首先被熔融，从而形成新的晶界。然后将所得的作为中间产物2的三维结构冷却，并在粉碎机器4中破碎成小于2 mm的碎片。所得到的最终产物3的砂粒特别对应于中砂类别（mS/MSa），并且被称为破碎砂或压碎砂。如该示意图所示，可以通过聚光器22，例如镜的布置中的太阳光线的集束来达到高熔融温度。在一个优选实施例中，各个镜23被构造为具有不同的倾斜度，使得被反射的太阳光20聚焦到有效区域10上。为此目的，太阳光13优选地经由被本领域技术人员称为定日镜场的平面镜19成像到聚光器22上。该方法为满足破碎砂的需求提供了一个长期的解决方案，并为建筑业开拓了沙漠沙的潜力。用这种方法生产的压碎砂（人工破碎砂）可用于生产混凝土和用于填海造地，从而保护主要来自沿海地区，海洋和河流的天然破碎砂的有限资源。

图4示出了用于实施根据本发明的方法的优选实施例的可能的车辆。构造为履带式车辆24的车辆在直接的太阳辐射13下沿着起始物料在其上1移动。优选地通过在车辆前部区域中的控制面板27或者通过传感器电路来控制，该传感器电路允许参考于地面下和太阳位置而自主驾驶。控制面板27的壳体可以有利地被光伏场17覆盖，使得车辆的操作不需要另外的能量源。通过用于集束太阳光线的装置5，例如菲涅尔透镜，在焦点10处产生必要的熔融温度，以便将起始物料1转变成中间产物2，即聚合板。为此目的，菲涅尔透镜5安装在车辆上方的塔上层结构中。同时，通过在车辆中间的或直接在菲涅尔透镜5下方的相应宽度的轴，确保成束的光直至地面下不被中断。在车辆的后部，中间产物2通过耙子25与地下分离，并且在朝向粉碎机器4的方向上偏转。类似于上述实施例，在那里生成最终产物3，即破碎的砂。最终产物3可以通过收集容器26收集，并且被放置于中间储存例如用于进一步的运输，该收集容器26像滑架一样被履带式车辆24牵引。

附图标记

1 起始物料（沙漠沙、细砂、圆砂）

2 中间产物（三维结构，聚合板）

3 最终产物（破碎砂、压碎砂、多角中砂中砂（mS/MSa））

4 粉碎机器（例如粉粹机）

5 用于集束太阳光线的装置（例如聚集透镜或菲涅尔透镜）

6 储存容器（例如漏斗）

7 粗筛

8 传送带

9 剥离片（例如高度可调节的）

10 焦点（或作用区域）

11 隔热层（例如包括起始物料）

12 收集容器（例如容器）

13 太阳光

14 层叠的起始物料（被粗筛过和弄平的）

15 隧道炉

16 热源（例如螺旋加热器）

17 光伏场（例如具有直流电源）

18 预热的起始物料（例如1000°C）

19 平面镜（例如定日镜场）

20 反射的太阳光（从平面镜至聚光器）

21 抛物面镜

22 聚光器（例如多个镜的布置）

23 镜（例如都具有不同的倾斜度）

24 履带式车辆

25 耙子

26 收集容器（例如滑架）

27 控制面板（例如驾驶室）。

Claims (23)

1.一种通过沙漠沙为起始物料的热处理生产压碎砂的方法，其中起始物料

A）通过太阳光线的集束，和/或

B）通过使用传统的熔融装置，传统的熔融装置使用转换的或存储的太阳能获得其能量供应，

被加热至熔融温度，由此多个砂粒中的每一个都一起熔融成三维中间产物，

其中得到的三维中间产物被冷却，且最后被粉碎至粒度小于2 mm，其中产生在形状和表面粗糙度方面与起始物料不同的最终产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中沙漠沙为细砂或圆砂形式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中起始物料被加热至或超过新晶界的形成。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中三维中间产物被冷却直到其包含在粉碎过程中的脆性性能。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过借助于至少一个会聚透镜和/或至少一个镜的太阳光线的集束而达到变型A中的熔融温度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中镜中的至少一个被构造成抛物面镜，和/或具有不同倾斜角的至少两个镜的布置被用于将太阳光聚集至共同焦点或各自的作用区域上。

7.根据权利要求5所述的方法，其中会聚透镜和/或用于聚集太阳光的至少一个镜的效率通过使用反射镜而提高，所述反射镜根据太阳位置定向且将太阳光朝会聚透镜或朝用于聚集的至少一个镜引导。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过使用隧道炉和/或激光器达到变型B中的熔融温度，隧道炉和/或激光器从太阳能收集器中吸取其能量供应。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中起始物料首先

C）通过太阳光线的集束，和/或

D）通过使用传统的加热装置，传统的加热装置经过转换的或存储的太阳能获得其能量供应，

被加热至预热温度，

其中预热温度配置的低于熔融温度，并且加热至预热温度与加热至熔融温度空间分离地进行。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中起始物料被沉积在支承表面上并被熔融以形成三维中间产物。

11.根据权利要求10所述的方法，其中支承表面是传送带或坩埚。

12.根据权利要求11所述的方法，其中三维中间产物被在传送带上直接供应至粉碎过程用于生产最终产物。

13.根据权利要求10所述的方法，其中支承表面是传送带，并且其中起始物料被作为具有均匀层厚度的薄层放置在传送带上，借助于传送带其被至少直接引导至热处理的位置或经过该位置，其中热能的作用时间通过传送带的速度来控制。

14.根据权利要求13所述的方法，其中设有并输送起始物料的传送带的加工表面包括耐熔融到至少2000°C的材料或涂层，其进一步确保了易于脱离热处理后的起始物料。

15.根据权利要求14所述的方法，其中通过以下任一种生成平坦的中间产物作为三维中间产物，

a）会聚透镜的焦点聚焦于传送带的设有砂粒的加工区域，并且砂粒以这种方式通过太阳能的引入而导致熔融：多个砂粒中的每一个热熔在一起以形成平坦的中间产物，和/或

b）通过激光器导致起始物料熔融，所述激光器利用转换的和/或存储的太阳能获得其能量供应。

16.根据权利要求15所述的方法，其中三维中间产物然后冷却至500°C以下，且最后在粉碎过程中在一个或多个步骤被粉碎成粒度在0.0125到2.0 mm之间，其中生成最终产物。

17.根据权利要求10所述的方法，其中起始物料仅在上部区域熔融，使得下部区域表示三维中间产物和支承表面之间的隔热层。

18.根据权利要求1或2所述的方法，其中在热处理之前，首先通过合适的粗筛除去起始物料中的杂质，和/或由此限制起始物料的粒度范围用于进一步处理。

19.一种人工破碎砂或压碎砂，其通过权利要求1至18中任一项所述的方法获取。

20.一种通过沙漠沙为起始物料的热处理生产压碎砂的装置，包括

-熔融装置，用于将起始物料加热至熔融温度，其中所述熔融装置包括用于集束太阳光线的装置或从太阳能收集器吸取它们的能量供应的隧道炉和/或激光器，

-置于熔融装置下游的冷却轨道，

-置于冷却轨道下游的粉碎机器。

21.根据权利要求20所述的装置，其中冷却轨道包括主动冷却装置。

22.根据权利要求20或21所述的装置，其被构造成车辆。

23.根据权利要求20或21所述的装置，其适于执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。

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