Стекло и камень
Поделиться
Серия: Mining & Materials • Часть 9
Стекло & Камень — Solar Glass, кирпичи & связующие без дыма
Мы плавим песок с помощью солнечного света и складываем его в города. Ни угольных пламён, ни пыльных труб — только тихое электрическое тепло и рецепты, превращающие камни в окна, кирпичи и связующие, которые любят наш воздух.
Сегодняшняя миссия
Плавьте солнечное стекло в полностью электрических печах, в промышленных масштабах.
Обжигайте кирпичи & керамику в электрических печах (или пропускайте обжиг, где это возможно).
Связывайте камень с низкоуглеродистыми цементами и карбонизационным отверждением.
Почему стекло & камень (мы строим с геологией)
Металлы дают нам нервы и кости; стекло и камень дают нам кожу и укрытие. Эти потоки огромны — что идеально, потому что наша энергия огромна (Часть 3). Мы электрифицируем горячие части, перерабатываем твердые части и проектируем заводы так, чтобы они были хорошими соседями с первого дня.
- Полностью электрический нагрев (джоулевый/индукционный/сопротивления) заменяет ископаемое пламя.
- Закрытые водяные циклы — воздух остается чистым, охлаждение тихое.
- Местный песок & глина — перевозим панели и кирпичи, а не сырой грунт (Часть 8).
Солнечное стекло — прозрачное, прочное и рожденное электронами
Процесс в кратком обзоре
- Партия: кремнеземный песок + сода + известняк + доломит + cullet (переработанное стекло)
- Полностью электрический плавильный агрегат: молибденовые электроды, джоулево тепло, низкий NOx по конструкции
- Флоат/отжиг: лента на оловянной ванне, снятие напряжений
- Закалка & AR покрытие: 3.2 мм низкоферрумное стекло для PV (или 2×2.0 мм для двустороннего)
Почему полностью электрический?
- Чистый воздух: нет дымового шлейфа; фильтры улавливают мелкие частицы.
- Управление: точные температурные поля → меньше дефектов, выше выход.
- Энергетический цикл: дневная PV питает плавильню; накопители покрывают ночи.
Текстуры и покрытия для солнечной эффективности
Солнечное стекло получает антибликовые (AR) нанопокрытия и мягкие текстуры, которые направляют свет в ячейки, а не в небо. Это прозрачное упрямство — одновременно щит и линза панели.
Кирпич и керамика — печи без дыма
Два пути, которые нам нравятся
- Электрические туннельные печи: прессованные кирпичи, непрерывный поток, рекуперация тепла для сушилок
- Связующие низкой температуры: прессованные блоки, отверждаемые паром или CO₂ (без высокотемпературного обжига)
Почему это важно
- Обжиг — последний большой пыльный рубеж; его электрификация очищает горизонты.
- Материалы остаются местными — мы отправляем поддоны с формой, а не грузовики с влагой.
- Отходы кирпича возвращаются в тело как заполнитель; ничего не пропадает зря.
3D-печатные формы?
Абсолютно: глиняные и цементные пасты печатают арки, ребра и каналы, которые традиционные формы не любят. Мы отверждаем с помощью тепловых насосов и электрических печей; город становится набором элегантных деталей.
Связующие без дыма — цементы, которые работают
Что мы производим
- LC³: известняково-кальцинированный глиняный цемент — низкая температура, меньше CO₂, отличные характеристики
- Смеси CSA и белита: быстрое схватывание с уменьшенным содержанием клинкера
- Геополимерные линии: щёлочно-активированный шлак/глина для сборных изделий и тротуарной плитки
Как мы укрощаем углерод
- Меньше клинкера: больше эффективности от глины + известняка, меньше декарбонизации.
- CO₂ в продукт: мы отверждаем сборные блоки в контролируемом CO₂, закрепляя его.
- Электроны для тепла: печи и сушилки работают на той же PV-микросети, что и остальной кампус.
Откуда берётся CO₂ для отверждения?
От соседей: электролизёры (Часть 4) концентрируют газы; цеха карбонатного отверждения используют этот CO₂ и дают ему работу. Озеро (Часть 1) управляет водой, микросеть — электронами, а химия — остальным.
Шпаргалка по энергии на тонну (ориентировочно, только электроэнергия)
| Продукт | кВт·ч на тонну | Примечания |
|---|---|---|
| Солнечное флоат-стекло (низко-железистое) | ~1,200–1,800 | Плавка + отжиг + закалка + покрытие |
| Контейнерное/плоское стекло (богатое на переработку) | ~800–1,300 | Высокое содержание стеклобоя снижает энергозатраты |
| Обожжённый кирпич/плитка | ~800–1,600 | Сушка + электрическая печь |
| Прессованные блоки с отверждением CO₂ | ~150–350 | Без высокотемпературного обжига |
| Связующее LC³ | ~350–650 | E‑calciner + измельчение |
| Обычный OPC (e‑kiln) | ~700–1,100 | Повышенная температура и измельчение |
Диапазоны отражают конструкцию завода, %cullet, влажность и восстановление. Используйте верхний предел для планирования; радуйтесь низкому.
Толщина стекла → масса (быстрый выбор)
| Лист | кг на м² | Использование |
|---|---|---|
| 2.0 мм | ~5.0 | Заднее стекло (двустороннее) |
| 3.2 мм | ~8.0 | Переднее солнечное стекло (моно) |
| 4.0 мм | ~10.0 | Архитектурное |
Из Части 3: ~5,000 м² стекла/МВтp ≈ ~50 т/МВтp модулей (одинарное стекло).
Предварительно рассчитанные сценарии завода
Кампус Solar glass
Размеры линий типичны; мы группируем линии для масштабирования.
| Масштаб | Пропускная способность | Средняя электрическая нагрузка | PV мин | 12 ч хранения |
|---|---|---|---|---|
| 1 линия | ~700 т/день (~0.25 Мт/год) | ~35–50 МВт | ~180–260 МВтp | ~210–300 МВт·ч |
| 4 линии | ~2.8 кт/день (~1.0 Мт/год) | ~140–200 МВт | ~720–1,030 МВтp | ~0.8–1.2 ГВт·ч |
PV “min” использует Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Мы увеличиваем мощность, чтобы питать соседей (coaters, temper).
Кампус Bricks & blocks
| Масштаб | Пропускная способность | Средняя электрическая нагрузка | PV мин | 12 ч хранения |
|---|---|---|---|---|
| Обожжённый кирпич | ~0.5 Мт/год | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| Блоки, отверждённые CO₂ | ~0.5 Мт/год | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
Блоки пропускают высокотемпературный обжиг → огромная экономия энергии, идеально для сборных конструкций.
Завод по производству связующего (LC³)
| Масштаб | Пропускная способность | Средняя электрическая нагрузка | PV мин | 12 ч хранения | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1.0 Мт/год | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | E‑calciner + шлифовальные линии |
| OPC (e‑kiln) | 1.0 Мт/год | ~80–120 МВт | ~410–620 МВтp | ~960–1,440 МВт·ч | Более высокая температура; использовать только при необходимости |
Мы склоняемся к LC³/CSA/геополимеру для экологичности углерода и регионального изобилия глины.
Спецификация материалов (на продукт)
На 1 т солнечного флоат-стекла (типичная партия)
| Вход | Количество | Примечания |
|---|---|---|
| Кварцевый песок | ~720 кг | Низкожелезистые сорта |
| Сода (Na₂CO₃) | ~210 кг | Снижает температуру плавления |
| Известняк и доломит | ~150–190 кг | Стабильность и долговечность |
| Переработанное стекло (cullet) | ~200–350 кг | Снижатель энергии |
Точные рецепты варьируются в зависимости от завода и продукта; бой стекла заменяет первичные материалы один к одному.
На 1 т связующего LC³ (примерно)
| Вход | Количество | Примечания |
|---|---|---|
| Клинкер (сокращённый) | ~40–55% | Предпочтительны фазы при низкой температуре |
| Кальцинированная глина | ~30–45% | 700–900 °C |
| Известняк (мелкий) | ~10–15% | Синергия с глиной |
| Гипс и корректировки | ~3–5% | Установить управление |
Используйте местные глины и известняк. Электрифицированные кальцинаторы делают географию нашим союзником.
Занимаемая площадь и соседи
Площади (ориентировочно)
- Солнечное стекло, 1 Мт/год (4 линии): ~60–100 га (здания и площадки)
- Кирпичи/блоки, 0.5 Мт/год: ~15–30 га (с площадками для хранения)
- Связующее, 1 Мт/год: ~30–60 га (карьер + завод)
- Поля PV (мин): см. сценарии; оформлены как солнечные луга
Воздух и вода
- Все печи/кильны закрыты; фильтры и скрубберы снижают уровень твёрдых частиц.
- Охлаждающие контуры замкнуты; озеро смягчает сезоны (Часть 1).
- Шум заглушён; свет направлен вниз; ястребы сохраняют своё небо.
Tap‑to‑open Q&A
«Разве плавка стекла не требует много энергии?»
Да — именно поэтому мы используем электричество. Наша солнечная фабрика семян (Пост 3) производит мегаватты; стекло превращает их в солнечные коллекторы, которые производят ещё больше. Переработка стеклобоя и утилизация тепла ещё больше снижают потребление.
«Делают ли электрические печи кирпичи такой же прочности?»
Да. Прочность — это химия и температурный профиль, а не то, касались ли его пламени. Электрический контроль более точен, поэтому качество становится скучно повторяемым.
«А как насчёт технологического CO₂ от цемента?»
Мы уменьшаем клинкер (LC³), работаем при более низких температурах с помощью электронов и используем карбонизационное отверждение для связывания CO₂ в блоках. Связующее перестаёт быть погодным явлением и становится просто рецептом.
«Могут ли эти заводы жить рядом с городами?»
Таков план. Электрические плавильные печи, закрытые линии, крытые конвейеры и прозрачный мониторинг превращают «тяжёлую промышленность» в вежливого соседа с прекрасным парком (озером).
Далее: Фабрики, которые строят фабрики — модульные линии и быстрое клонирование (Часть 10). Набор, который позволяет нам размножать чистую промышленность, как ростки после дождя.