本發(fā)明涉及一種通過使用細砂(fS/FSa)和/或圓砂形式的砂作為起始物料的熱處理來生產(chǎn)人工破碎砂或壓碎砂的方法和裝置。

背景技術(shù)：

根據(jù)定義，砂的名稱用于由粒度從0.063mm至2mm的單個礦物顆粒組成的所有非固化巖石沉積物。根據(jù)DIN 4022，各種類型的砂根據(jù)其粒度、表面和形狀來區(qū)分。依據(jù)粒度分布，砂被劃歸成細砂(fS/FSa)、中砂(mS/MSa)或粗砂(gS/CSa)。砂的進一步細分由術(shù)語“圓砂”和“多角砂”規(guī)定。圓砂主要包括圓形組分。它們主要發(fā)現(xiàn)在沙漠地區(qū)，且主要存在于細砂(fS/FSa)粒度范圍內(nèi)。多角砂又被細分成天然產(chǎn)生的破碎砂和人工制造的破碎砂，即所謂的壓碎砂。天然破碎砂主要通過抽吸海床和河床而獲得。

對混凝土巨大且不斷增長的需求也導(dǎo)致對砂的需求顯著增加。因此，混凝土包括約70％的巖石顆粒和剩余30％的水和水泥?；炷林械膸r石顆粒也被稱為骨料，由卵石和粒度范圍從0.025至16或32mm(取決于粒度分布曲線)的砂組成。通常，這些骨料包括約30％的細顆粒成分，即粒度小于2mm。因此，混凝土由約21％的砂制成?；炷恋募氼w粒成分隨其使用領(lǐng)域而變化：已經(jīng)提到的混凝土的粒度分布曲線提供了關(guān)于骨料的確切組成的信息。本領(lǐng)域技術(shù)人員將巖石顆粒的細顆粒成分稱為所謂的“破碎顆?！?。將破碎的砂用作細顆粒骨料對于混凝土的強度是至關(guān)重要的，因為只有這些顆粒才可以相互阻擋，由此從內(nèi)部支撐混凝土。

已知，原則上，沙漠沙和沿海沙的礦物組成主要在兩點上有所不同。雖然普通的沿海沙粒一般被劃歸到中砂(mS/MSa)至粗砂(gS/CSa)的范圍內(nèi)，且同時具有鋒利邊緣的形狀和粗糙的表面，沙漠沙粒通常是具有主要為圓形的幾何形狀和光滑表面的細砂(fS/FSa)類別的礦物顆粒。沿海沙和沙漠沙的礦物顆粒的命名差異可以簡單地通過沙漠沙粒明顯更嚴重的風(fēng)化來解釋，沙漠沙粒通過連續(xù)漂移和滾動運動而磨損，使它們不斷地變得更小，更圓和更光滑。

此外，已知這些明顯的非實質(zhì)性差異主要使建筑業(yè)面臨重大問題，因為沙漠沙由于其不利的顆粒性質(zhì)不適合在海中堆積新土地，也不適合在混凝土和水泥的生產(chǎn)中用作細顆粒骨料(請參見Delestrac，D.(導(dǎo)演)(2013)，砂子-新的環(huán)境定時炸彈，【紀錄片】法國：ARTE頻道)。迄今為止，最多只有小比例的細顆粒骨料被沙漠沙取代-在技術(shù)上無法直接使用沙漠沙替代沿海沙。

因為陸地上天然產(chǎn)生的破碎砂的來源已經(jīng)大量消耗，同時，廣袤的沙漠中的沙子-其繼續(xù)進一步擴大-不適合生產(chǎn)混凝土，所以這只剩下從海底泵汲砂子。在這種情況下，植被被嚴重破壞。同時，自然災(zāi)害的風(fēng)險增加，這主要是對沿海居民的風(fēng)險。此外，由于過高的鹽含量會極大地加速腐蝕(主要是在鋼筋混凝土中)，含鹽海砂必須在用作用于生產(chǎn)混凝土的骨料之前以昂貴的方式清潔。

將開發(fā)一種環(huán)保且可大量生產(chǎn)的用于生產(chǎn)壓碎砂的方法，以便彌補天然破碎砂的缺乏，并阻止沿海地區(qū)的持續(xù)負荷。

以下方法用于現(xiàn)有技術(shù)，以彌補破碎砂或壓碎砂，尤其是多角中砂(mS/MSa)的迅速增長的缺乏。目前，正在嘗試使用法律步驟停止沿海沙和海砂的挖掘，使得砂的價格趨于上漲，同時非法挖掘交易日益突出。一個主要部分是壓碎砂的生產(chǎn)，也就是，通過在非常大的破碎機中粉碎礫石和卵石來生產(chǎn)人工破碎砂。事實上，這種方法用于人工生產(chǎn)破碎砂(壓碎砂)，但是在這種情況下，必須把較大的巖石沉積物打碎，因此這個過程促使了沙漠擴張。同時，壓碎砂的價格明顯高于天然破碎砂(沿海沙)的價格，因為必須為昂貴的高性能的粉碎機器提供巨大的能量需求。相比之下，廢玻璃的再循環(huán)代表了明顯更有效的途徑，因為通過廢玻璃的粉碎和分解，可以制造人工破碎砂，除此之外，其還適于生產(chǎn)混凝土。但是，由于物流原因，這種方法無法實現(xiàn)所需的砂量，即全世界所需的混凝土生產(chǎn)。此外，研究團隊正在不斷地尋求加速自然風(fēng)化過程的方法。這些途徑包括用高電壓閃光轟擊巖石碎片以獲得砂的最終產(chǎn)物(Jüngling，T.(2014)，尋求更多的砂子(線上)獲?。篽ttp：//www.welt.de/wirtschaft/webwelt/article127216019/Die-lebensnotwendige-Jagd-nach-mehr-Sand.html[01.05.2014])。如果有的話，這種方法只提供一個中期解決方案，因為它也加速了沙漠擴張。有一天，將以這種方式引起用于轟擊的巖石缺乏-正如用礫石和卵石生產(chǎn)壓碎砂的情況。生產(chǎn)高壓閃光所需的大量能量完全排除了這種方法。最后一個重要的研究領(lǐng)域是建筑化學(xué)，主要是尋找砂和合適的粘合劑的合成替代品。通過改變水泥漿，研究人員正試圖開拓沙漠沙的潛力或?qū)ふ移渌铣晌镔|(zhì)來生產(chǎn)混凝土。

所提出的方法都沒有提供滿足對砂的需求的可大量生產(chǎn)且環(huán)保的解決方案。沒有一種方法在本發(fā)明描述的點上與問題接合。必須開發(fā)一種方法，以使沙漠中的大量砂子既可用于生產(chǎn)混凝土，也可用于恢復(fù)新土地。

從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，提出了一種通過使用細砂(fS/FSa)和/或圓砂形式的砂作為起始物料的熱處理來生產(chǎn)人工破碎砂或壓碎砂的方法和裝置，以及相應(yīng)地產(chǎn)生的具有從屬權(quán)利要求特征的破碎砂或壓碎砂。在這種情況下，沙漠沙-由于其被提到的屬性也稱為細砂(fS/FSa)和圓砂-被首先熔融以形成中間產(chǎn)物，然后再打碎得到的聚合物，以獲得破碎砂或壓碎砂，尤其是多角中砂(mS/MSa)，作為最終產(chǎn)物。

從DE 3248537 C2已知一種方法，其中由石英砂制成同時具有低密度和高強度的燒結(jié)成型體。根據(jù)此方法，石英砂首先被填充到給定的模具中。在優(yōu)選實施例中，這些模具被實現(xiàn)為導(dǎo)電的，使得在模具內(nèi)可以施加高壓電場，必須保持高壓電場直到燒結(jié)過程。通過電場的作用，燒結(jié)模具中的單個砂粒采取具有相對高孔隙率的給定空間排列。這種高孔隙率隨后對于燒結(jié)成型體的低密度是決定性的。在最終燒結(jié)過程中，在明顯低于熔點的溫度下在模具內(nèi)燒結(jié)石英砂。在DE 19516867 A1中，DE 3248537 C2的用于生產(chǎn)低密度的燒結(jié)成型體的方法的參數(shù)被再次修改，而且一些錯誤假設(shè)已被改正。因此，燒結(jié)過程的溫度范圍不設(shè)置為最初假定的1400-1650℃，而是明顯更低大約為1250-1350℃。起始物料的組成也被更精確地限定并限于50-75％SiO₂與50-25％Al₂O₃的組成。以這種方式獲得的燒結(jié)成型體可以多用途地用作瓷磚、地磚、屋頂瓦、磚和其它建筑材料，但是它們不能替代混凝土中的細顆粒骨料。即使將這些燒結(jié)成型體粉碎成小于2mm的碎片-這不是兩個專利說明書中任意一個的目標-也不能獲得所需的多角中砂(mS/MSa)。其原因在于燒結(jié)過程，因為高達1600℃(DE 3248537 C2中的最大值)的溫度明顯低于砂的熔點(1713℃)。砂粒沒有完全熔融，而只是通過其表面的軟化而結(jié)合。這被稱為結(jié)塊。結(jié)塊意味著沒有形成新的晶界。在隨后粉碎過程中，所需的“破碎顆?！币惨虼瞬荒塬@得，而只是再次獲得初始產(chǎn)物，因為聚合物會在其粘結(jié)點處分裂。沙漠沙的轉(zhuǎn)化不會在此發(fā)生，尤其是在所述溫度下。砂的熔融和新晶界的產(chǎn)生不是任何專利說明書的目標，并且對于成功的最終產(chǎn)物，即低密度且高強度的燒結(jié)成型體，必須絕對避免。單個顆粒的熔融以及因此新晶界的產(chǎn)生將破壞與低密度直接相關(guān)的空腔，且由此導(dǎo)致高密度的最終產(chǎn)物，因為不能保持由電場以巨大努力產(chǎn)生的孔隙率。另外的缺點是必須使用(昂貴的石墨)模具，這種模具的填充和排空過程在其他自動化過程中表現(xiàn)為不連續(xù)的處理步驟。該方法不太適合大規(guī)模生產(chǎn)，甚至更不適合用于大規(guī)模生產(chǎn)所需的砂量。最后，通過產(chǎn)生和維持高壓電場，連續(xù)的隧道爐的操作和普遍復(fù)雜的模具設(shè)計和制造，這個方法是高成本耗能的方法。用這種方法生產(chǎn)的砂將因此沒有銷售利潤前景。

另一種更經(jīng)濟的燒結(jié)砂粒的方法也從現(xiàn)有技術(shù)中已知。在馬庫斯·凱瑟的“太陽能燒結(jié)項目”中，砂在太陽能的作用下被燒結(jié)以用于美學(xué)創(chuàng)造(請參見Kayser，M.(2011)太陽能燒結(jié)，(線上)獲取http：//www.markuskayser.com/work/solarsinter/[01.05.2014])。在此背景下，太陽光線被集束在透鏡中并聚焦到砂層上，使得可以用與已知的3D打印方法相應(yīng)的方式用粉末起始物料創(chuàng)造三維結(jié)構(gòu)。該方法表示權(quán)利要求1中所述發(fā)明的子過程，其基本區(qū)別為在根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明中，不產(chǎn)生燒結(jié)成型體，而是產(chǎn)生熔融體。燒結(jié)成型體具有與上面已經(jīng)參考DE 3248537 C2描述的相同的缺點。而且，在“太陽能燒結(jié)項目”中的方法決不意味著生產(chǎn)多角中砂(mS/MSa)或壓碎砂，而是限于產(chǎn)生燒結(jié)成型體，主要用于美學(xué)創(chuàng)造。

上述燒結(jié)方法中沒有一種提供了一種轉(zhuǎn)化沙漠沙的方法，即將圓砂或細砂(fS/FSa)轉(zhuǎn)化成多角中砂(mS/MSa)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了對最后資源(即天然破碎砂)的完全替代，以及經(jīng)濟上可實現(xiàn)的尤其是環(huán)保的用于生產(chǎn)合成替代材料的方法。這種替代材料，以下被稱為破碎砂或壓碎砂，尤其是多角中砂(mS/MSa)，特別是在混凝土制造領(lǐng)域，以及作為新土地恢復(fù)的堆積物，是對沿海沙和海洋砂(即天然破碎砂)使用的良好替代。

優(yōu)選地，細砂(fS/FSa)(沙漠沙)的最初圓的光滑的礦物顆粒通過熔融過程改變其聚集狀態(tài)，且在液相中進入共鍵合，由此發(fā)生新的晶界形成。在將礦物顆粒聚集物粉碎至小于2mm的碎片的過程中，可獲得砂，其礦物顆粒有明顯不同于起始物料的幾何形狀和表面質(zhì)量。就像從垃圾和廢玻璃回收中已知的，有利的粉碎機器例如可以是粉碎機、錐形碾磨機或旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊破碎機。三維結(jié)構(gòu)的礦物顆粒聚集物任意破裂，因此形成具有鋒利邊緣幾何形狀的碎片。這種多角且鋒利的形狀隨后使得在建材(混凝土以及用于新土地恢復(fù)的堆積物)中的顆粒相互阻擋。第二個重要性質(zhì)，通過熱成型工藝實現(xiàn)增加的表面粗糙度。在熔融過程之后，三維砂粒聚集物的固化可與已知的成型工藝相比。在將顆粒形成為金屬時，已確定由熔體固化后的表面性質(zhì)通常不滿足高要求(術(shù)語：光滑表面)。幾乎沒有例外，后者在磨削過程中必須被再加工。在本發(fā)明中，該原理以相反的順序存在。通過天然磨削過程，起始物料具有對在混凝土中的使用過于光滑的表面。這種表面性質(zhì)是由砂粒不斷的相互磨損產(chǎn)生的，這歸因于漂流和由此產(chǎn)生的滾動運動。起始物料的熱成型使其表面受損。也就是說，表面粗糙度增加。但是，在此恰好有利于要求。增加的粗糙度防止單個顆粒相對彼此滑動，從而也有助建材的穩(wěn)定。

因此，保證了根據(jù)所述制造方法用壓碎砂基本替代傳統(tǒng)的沿海沙和海洋砂。

所述方法的優(yōu)點首先是由于極其環(huán)保的工藝流程，其可以完全依靠可再生能源。因此，在本發(fā)明的變型中，甚至不需要光伏收集器，即昂貴的半導(dǎo)體技術(shù)。在最大太陽輻射區(qū)域中原始產(chǎn)物砂的直接位置確保了起始物料的運輸和儲存的優(yōu)點以及該過程的高技術(shù)效率。通過本發(fā)明，可以成功實現(xiàn)沙漠地區(qū)的巨大的砂儲藏用于建筑業(yè)和新土地恢復(fù)，且同時保護海洋植物。因此，可以大大減少由于泵汲砂子引起的沿岸地區(qū)自然災(zāi)害風(fēng)險的增加。同時，減緩沙漠擴張。

有利地，將起始物料至少加熱到形成新的晶界的程度。特別地，可以避免和防止在粉碎過程中分解變回原始產(chǎn)物。已經(jīng)表明，在正常環(huán)境條件(壓力＝1巴，溫度＝23℃)下，至少1700℃的溫度足以產(chǎn)生必要的三維結(jié)構(gòu)并且確保已經(jīng)形成新的晶界。然而，在一些實驗中，僅在明顯高于熔點(從約1810℃)的溫度下也獲得所需結(jié)果。通過太陽光線的集束產(chǎn)生熔融溫度的方法會達到超過2000℃的高溫，此外，不能精確地調(diào)節(jié)。因此，對所需熔融溫度的調(diào)節(jié)僅與傳統(tǒng)熔融裝置的使用相關(guān)，并且應(yīng)當根據(jù)砂的精確組成及考慮環(huán)境參數(shù)，在初步的一系列實驗中精確地確定。在這一點上，應(yīng)該提到的是，隨后的混凝土或新開墾的土地的強度很大程度上取決于在砂子中使用的壓碎顆粒的含量。當然，可能有“破碎”和“未破碎”顆粒的砂混合物，但是應(yīng)當在生產(chǎn)過程中通過正確的熔融溫度避免這種混合物。

根據(jù)該方法的有利實施例，三維結(jié)構(gòu)在熔融過程之后被冷卻，直到在粉碎過程中出現(xiàn)脆性裂紋。已經(jīng)表明，該結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選冷卻到至少600℃，以便包括脆性性能?？梢允褂脛澓?硬度計(莫氏硬度計)對這種脆性性能進行合適的評估。在正常條件下，作為起始物料的主要成分的石英具有劃痕硬度為7。從值為6開始，在材料破破裂之前不發(fā)生塑性變形是可能的。因此，有利的是冷卻中間產(chǎn)物直到達到6或更高的劃痕硬度。從液體(熔體)到固體(玻璃的三維結(jié)構(gòu))的聚集條件的轉(zhuǎn)變不會突然發(fā)生，而是經(jīng)過幾個相。在高于1600℃的溫度下，結(jié)構(gòu)是從液體到半液體變動。在溫度高達1200℃時，其具有漿狀稠度，這將導(dǎo)致一些粉碎機器的堵塞。在600℃和1200℃之間，該結(jié)構(gòu)表面上是固體，但在粉碎期間的結(jié)果不一定是成功的。主要通過冷卻至低于600℃來取得成功的結(jié)果。為了安全起見，建議完全冷卻至環(huán)境溫度。

根據(jù)優(yōu)選實施例，通過借助于至少一個會聚透鏡和/或至少一個鏡的太陽光線的集束而產(chǎn)生熔融溫度。兩個系統(tǒng)遵循類似的原理，根據(jù)該原理捕獲和集束太陽光線。在焦點處達到最大溫度，即集束的太陽光線的交點。利用會聚透鏡以及一個或多個鏡，可以在該焦點處毫無困難地產(chǎn)生大于2000℃的溫度。

在優(yōu)選實施例中，一個或多個鏡被構(gòu)造為至少一個拋物面鏡或者構(gòu)造為至少兩個鏡具有不同傾斜角的布置，以便將太陽光聚集到公共點或交叉區(qū)域上。有利的是使用許多較小的面鏡，例如100個面積為0.4m²的面鏡，由此將每平方米1000W以上的功率集中到用于起始物料的熱處理的處理區(qū)域上。不同程度傾斜的鏡的總和被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為為聚光器。

本發(fā)明的進一步改進是使用反射平面鏡，其根據(jù)太陽的位置特別是自動地定向，并且以這種方式將光成像至一個或多個鏡和/或會聚透鏡。這提高了系統(tǒng)的效率，因為實際的燃燒裝置不需要構(gòu)造成可移動以跟隨太陽的位置。因此，焦點也不沿處理區(qū)域漂移，使得可以有針對性地在固定點處產(chǎn)生高溫。本領(lǐng)域技術(shù)人員將這些平面鏡稱為定日鏡場。例如，在法國奧德約的太陽能熔爐“菲利克斯·特朗博太陽灶中心(Centre du Four Solaire Félix Trombe)”中使用了定日鏡場和拋物面鏡的組合。

根據(jù)有利的進一步改進，在變型C中通過集束太陽光線，和/或如變型D中所示，通過使用從轉(zhuǎn)變或存儲太陽能獲得其能量供應(yīng)的傳統(tǒng)的加熱裝置，將起始物料首先加熱至預(yù)熱溫度，其中該預(yù)熱溫度設(shè)置低于熔融溫度，并且加熱至預(yù)熱溫度與加熱至熔融溫度空間分離地進行。通過在實際熔融過程之前將起始物料加熱到預(yù)熱溫度，例如1000℃，在起始物料的質(zhì)量恒定時，過程的持續(xù)時間幾乎可以減半。因此有利的是，在第一熱處理中通過隧道爐或用于集束太陽光線的裝置加熱起始物料。此外還建議，在最后的變型中，將起始物料定位在焦點上方是可取的，因為以這種方式在每面積上可以實現(xiàn)更大效果，并且在焦點處可獲得的收集器的最大功率通常在預(yù)熱期間是不需要的。由于關(guān)于有效區(qū)域的更好的分布和重疊可能性，使用聚光鏡可能比使用會聚透鏡更有意義。優(yōu)選地在朝向用于集束太陽光線的裝置的方向上的焦點上方的區(qū)域被理解為有效區(qū)域。實際的有效區(qū)域越接近用于集束的設(shè)備，實際的有效面積將越大并且每單位面積的功率越小。

該實施例就大量生產(chǎn)和能源效率方面得到優(yōu)化，并且根據(jù)初始評估，證明是最經(jīng)濟實惠的替代方案。提出將起始物料熔融成薄板。

根據(jù)一個優(yōu)選實施例，通過使用激光器和/或隧道爐以常規(guī)方式產(chǎn)生熔融溫度，限制是這些熔融裝置要從光伏場吸收其能量。因此，一個可能的實施例包括至少一個光伏場，以使從太陽能獲得用于常規(guī)熔融裝置的能量。該系統(tǒng)完全自主運行，不依賴于其他能源。對常規(guī)熔融裝備和光伏場的組合的限制出于兩個原因。一方面，將裝置放置在沙漠中是有技術(shù)意義的，因為那里存儲有起始物料，并且存在大量太陽輻射。此外，以這種方式用廉價的太陽能來滿足設(shè)備的能量需求，使得產(chǎn)生的壓碎砂也可以以便宜的價格出售。使用光電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的太陽能可以有目的地保存在不同的中間存儲器中，直到用于消費者的實際需求。除了例如電池之外，這種中間存儲器也可以是機械飛輪以及液壓和氣動存儲器。

另一個有利的改進是起始物料層疊在支承表面上，特別是傳送帶上，在支承表面上熔融，被冷卻，然后被直接轉(zhuǎn)移到用于生產(chǎn)碎片的粉碎過程。傳送帶有利于大量生產(chǎn)多角中砂(mS/MSa)或壓碎砂，因為這樣保證了連續(xù)的過程。冷卻軌道也可以通過傳送帶而實現(xiàn)，即通過改變傳送帶的速度和/或長度來實現(xiàn)，以便觀察熔融過程和粉碎過程之間的冷卻時間。也容易想到主動冷卻裝置，例如風(fēng)扇或電冷卻系統(tǒng)，其可以導(dǎo)致過程加快，但是結(jié)果是高能耗而且它們也不是絕對必要的。傳送帶的最佳長度和速度應(yīng)通過實驗分別確定，因為這些主要取決于外部溫度和實際達到的熔融溫度。在這一點上，應(yīng)當提到，用于操作傳送帶的能量供應(yīng)也可以由光伏場提供。

由于非常高的熔融溫度，支承表面承受嚴重的熱應(yīng)力，因此可以使用特殊的耐熱涂層(例如陶瓷合金)。優(yōu)選地，起始物料被層疊至足夠的高度，使得其僅在上部區(qū)域融化，例如，四分之三，三分之二或者二分之一，同時以這種方式下部區(qū)域，對應(yīng)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維結(jié)構(gòu)之間的隔熱層。也以類似的方式避免在熔融過程之后三維結(jié)構(gòu)粘附在支承表面上。一般來說，細分應(yīng)該僅以這樣的方式選擇，即防止在支承表面上的開始熔融，并且同時產(chǎn)生盡可能小的隔熱層，因為它必須再次被移除。通常代表由燒結(jié)的或部分熔融的砂粒區(qū)域的隔熱層在粉碎過程之前，有利地例如通過粗篩過程或簡短的研磨過程與聚合板分離，以避免降低最終產(chǎn)物的純度。

有意義的是，在熔融裝置之前使用粗篩裝置，一方面為了從起始物料中除去粗大的雜質(zhì)顆粒，此外能夠限制顆粒尺寸范圍。已經(jīng)表明，對顆粒尺寸范圍的限制會產(chǎn)生更均勻的結(jié)構(gòu)并且保證熔融過程的最小加速。但是，由于節(jié)省時間并不重要，所以粗篩過程的主要方面是從起始物料中除去雜質(zhì)顆粒，例如粗砂礫或有機殘留物。

提出了傳送帶在粗篩過程中被直接啟動，然后被引導(dǎo)穿過熔融裝置并且允許運行直到粉碎過程。以此方式該方法是完全自動化的并且保證了高生產(chǎn)率。

此外，建議在傳送帶上裝備剝離片和/或振動帶，因為通過這些部件，可以獲得薄的，均勻的砂層，特別是通過可調(diào)的剝離片，其層高度可以被進一步精細地調(diào)節(jié)。層高度的調(diào)節(jié)主要有利于制造所述的隔熱層。

在粉碎過程之后，砂被輸送到例如相應(yīng)的收集容器中，然后可以準備用于運輸或儲存。

同樣根據(jù)本發(fā)明有利用沙漠車輛形式的自動化裝置的對所述方法的使用，例如包括本發(fā)明中所述的熔融裝置的履帶式車輛，其例如通過車輛的中心切口將太陽光聚焦至位于車輛下方的砂層上。中心熔融裝置可以以塔上層結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)，并且理想地構(gòu)造成可樞轉(zhuǎn)360°。借助于可移動的定日鏡場，可以捕獲太陽的每個可能的位置并將其反射至可移動的熔融裝置?？蛇x地，可以使用用于集束太陽光線的可移動地構(gòu)造的裝置，例如可傾斜和可樞轉(zhuǎn)的菲涅爾透鏡。以這種方式，熔融的中間產(chǎn)物直接形成在車輛下方，該熔融的中間產(chǎn)物例如通過耙子被帶至車輛的后部或者帶至例如后面行進的另一個車輛中來粉碎。再次形成砂粒，其形狀和表面粗糙度已經(jīng)改善或使其能夠使用在混凝土中。適用于混凝土的多角砂可以直接收集在車輛中或排放到別處，然后單獨收集。

由于山區(qū)，建筑物和所有其他巖石沉積物(其最終分解成最細的塵粒(撒哈拉沙塵))的持續(xù)風(fēng)化，沙漠的擴張是自然過程，并且目前是不可避免的。在未來，利用我們的方法，通過使用自動化機器，以成本有利的方式來保證沙漠邊緣(文明附近)永久地加固。

附圖說明

現(xiàn)在，根據(jù)示例性實施例和所附的示意圖來描述本發(fā)明。

附圖顯示：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)適于混凝土的砂的裝置的第一優(yōu)選實施例；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)適于混凝土的砂的裝置的第二優(yōu)選實施例；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)適于混凝土的砂的裝置的第三優(yōu)選實施例；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)適于混凝土的砂的車輛的優(yōu)選實施例。

具體實施方式

圖1示出了用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例的可能的設(shè)備。在這種情況下，作為起始物料1的沙漠沙通過儲存容器6(例如漏斗形)放置在粗篩7上，以從起始物料1中除去最粗的雜質(zhì)。在篩選過程之后，被篩選的起始物料1直接傳遞至作為支承表面的合適的傳送帶8。該傳送帶設(shè)置有剝離片9，以產(chǎn)生具有可控層厚度的均勻?qū)?。可選地，物質(zhì)層的平整度可以通過振動帶來提高。均勻的砂層進一步經(jīng)由傳送帶8進入熱處理的水平，由于其被引導(dǎo)經(jīng)過用于集束太陽光線的裝置5(例如平-凸的會聚透鏡)的焦點10的緊鄰區(qū)域，使起始物料1熔融。用于集束太陽光線的裝置5的面積越大，被捕獲并聚焦到焦點10上的太陽光13就越多，因此，設(shè)備的功率越大。優(yōu)選地，整個層疊的起始物料1在熱處理中不熔融，而是僅在上部區(qū)域，例如上部的三分之二處熔融，以便相對于支承表面，即傳送帶8在最低的三分之一處獲得隔熱層11。取決于系統(tǒng)的功率，有利的層厚度設(shè)置在5mm到50mm之間。用于熱熔融的必要的作用時間可以通過傳送帶8的速度來調(diào)節(jié)，使得在不間斷的熔融過程中形成作為中間產(chǎn)物的聚合板2。該聚合板例如具有500×500×20mm(L×B×H)的尺寸，并且在傳送帶8上充分冷卻之后，直接進入粉碎機器4，例如粉粹機，其中聚合板2被粉碎成最終產(chǎn)物3，破碎砂或壓碎砂，特別是多角中砂(mS/MSa)。最終產(chǎn)物3被捕獲并存儲在適當?shù)娜萜?2中用于運輸。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一優(yōu)選實施例。類似于圖1，已經(jīng)被篩選，弄平和層疊的初始原料14在這一點上經(jīng)由傳送帶8進入隧道爐15中，隧道爐15例如在約1000℃下被操作，其中熱源16優(yōu)選地安裝在支承表面，即傳送帶8上方。因此，制備的起始物料14被引導(dǎo)通過熱源16下方。因此，可能將制備的起始物料14加熱到預(yù)熱溫度，例如1000℃，從而可以加快整個過程。隧道爐15通過光伏場17被供給必要的能量，從而在此不需要另外的電流源。然后，預(yù)熱的起始物料18進入熔融裝置，優(yōu)選拋物面鏡21，用于聚集被反射的太陽光20。這種光從一個或多個平面鏡19反射到聚光器，即拋物面鏡21。一個或多個平面鏡19被構(gòu)造成它們可以優(yōu)選自動地根據(jù)太陽的位置定向的方式。預(yù)熱的起始物料18在聚光器21的焦點10處熔融，其中有利的是使用層疊物質(zhì)18的下部三分之一來產(chǎn)生相對于支承表面即傳送帶8的隔熱層11。緊接著將熔融的中間產(chǎn)物2輸送到粉碎機器4中，其中聚合板被粉碎以形成最終產(chǎn)物3，破碎砂或壓碎砂，特別是多角中砂(mS/MSa)。用這種方法生產(chǎn)的壓碎砂3既可以用于填海造地，也可以用于混凝土的生產(chǎn)，因為它由于其目前的多角幾何形狀而相互阻擋，由此確保建材中必要的穩(wěn)定性。

圖3示出了一種方法，其中起始物料1，例如細砂(fS/FSa)或圓砂，優(yōu)選沙漠沙，首先被熔融，從而形成新的晶界。然后將所得的作為中間產(chǎn)物2的三維結(jié)構(gòu)冷卻，并在粉碎機器4中破碎成小于2mm的碎片。所得到的最終產(chǎn)物3的砂粒特別對應(yīng)于中砂類別(mS/MSa)，并且被稱為破碎砂或壓碎砂。如該示意圖所示，可以通過聚光器22，例如鏡的布置中的太陽光線的集束來達到高熔融溫度。在一個優(yōu)選實施例中，各個鏡23被構(gòu)造為具有不同的傾斜度，使得被反射的太陽光20聚焦到有效區(qū)域10上。為此目的，太陽光13優(yōu)選地經(jīng)由被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為定日鏡場的平面鏡19成像到聚光器22上。該方法為滿足破碎砂的需求提供了一個長期的解決方案，并為建筑業(yè)開拓了沙漠沙的潛力。用這種方法生產(chǎn)的壓碎砂(人工破碎砂)可用于生產(chǎn)混凝土和用于填海造地，從而保護主要來自沿海地區(qū)，海洋和河流的天然破碎砂的有限資源。

圖4示出了用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例的可能的車輛。構(gòu)造為履帶式車輛24的車輛在直接的太陽輻射13下沿著起始物料在其上1移動。優(yōu)選地通過在車輛前部區(qū)域中的控制面板27或者通過傳感器電路來控制，該傳感器電路允許參考于地面下和太陽位置而自主駕駛?？刂泼姘?7的殼體可以有利地被光伏場17覆蓋，使得車輛的操作不需要另外的能量源。通過用于集束太陽光線的裝置5，例如菲涅爾透鏡，在焦點10處產(chǎn)生必要的熔融溫度，以便將起始物料1轉(zhuǎn)變成中間產(chǎn)物2，即聚合板。為此目的，菲涅爾透鏡5安裝在車輛上方的塔上層結(jié)構(gòu)中。同時，通過在車輛中間的或直接在菲涅爾透鏡5下方的相應(yīng)寬度的軸，確保成束的光直至地面下不被中斷。在車輛的后部，中間產(chǎn)物2通過耙子25與地下分離，并且在朝向粉碎機器4的方向上偏轉(zhuǎn)。類似于上述實施例，在那里生成最終產(chǎn)物3，即破碎的砂。最終產(chǎn)物3可以通過收集容器26收集，并且被放置于中間儲存例如用于進一步的運輸，該收集容器26像滑架一樣被履帶式車輛24牽引。

附圖標記

1 起始物料(沙漠沙、細砂、圓砂)

2 中間產(chǎn)物(三維結(jié)構(gòu)，聚合板)

3 最終產(chǎn)物(破碎砂、壓碎砂、多角中砂中砂(mS/MSa))

4 粉碎機器(例如粉粹機)

5 用于集束太陽光線的裝置(例如聚集透鏡或菲涅爾透鏡)

6 儲存容器(例如漏斗)

7 粗篩

8 傳送帶

9 剝離片(例如高度可調(diào)節(jié)的)

10 焦點(或作用區(qū)域)

11 隔熱層(例如包括起始物料)

12 收集容器(例如容器)

13 太陽光

14 層疊的起始物料(被粗篩過和弄平的)

15 隧道爐

16 熱源(例如螺旋加熱器)

17 光伏場(例如具有直流電源)

18 預(yù)熱的起始物料(例如1000℃)

19 平面鏡(例如定日鏡場)

20 反射的太陽光(從平面鏡至聚光器)

21 拋物面鏡

22 聚光器(例如多個鏡的布置)

23 鏡(例如都具有不同的傾斜度)

24 履帶式車輛

25 耙子

26 收集容器(例如滑架)

27 控制面板(例如駕駛室)