系列：采矿与材料 • 第9部分
玻璃与石头——无烟的太阳能玻璃、砖块与粘合剂
我们用阳光熔化沙子，并将其堆叠成城市。没有煤火焰，没有尘土飞扬的烟囱——只有安静的电热和将岩石变成窗户、砖块及爱护我们空气的粘合剂的配方。
今天的使命
在全电炉中大规模熔化太阳能玻璃。
用电窑烧制耐火砖和陶瓷（或尽可能跳过烧制过程）。
用低碳水泥和碳化固化剂结合石头。
为什么选择玻璃&石头（我们用地质材料建造）
金属给我们神经和骨骼；玻璃和石头给我们皮肤和庇护。这些流量巨大——这很完美，因为我们的能源也很巨大（第3部分）。我们电气化高温部分，回收固体部分，并从第一天起设计工厂成为好邻居。
- 全电加热（焦耳/感应/电阻）取代化石燃料火焰。
- 闭合水循环——空气保持清洁，冷却安静。
- 本地沙土&粘土——运输面板和砖块，而非原始泥土（第8部分）。
太阳能玻璃——清澈、坚韧，由电子驱动
工艺一览
- 批次：硅砂+纯碱+石灰石+白云石+碎玻璃（回收玻璃）
- 全电动熔炉：钼电极，焦耳加热，设计低氮氧化物
- 浮法/退火：锡槽上的带材，消除应力
- 钢化&AR涂层：3.2毫米低铁玻璃用于光伏（或双面用2×2.0毫米）
为什么全电动？
- 清洁空气： 无燃烧烟羽；过滤器捕捉微小颗粒。
- 控制： 精确温度场 → 更少缺陷，更高产量。
- 能量循环： 白天光伏驱动熔炉；储能覆盖夜间。
太阳能性能的纹理与涂层
太阳能玻璃获得抗反射（AR）纳米涂层和柔和纹理，将光线引导入电池而非天空。这是透明的固执——面板既是屏障又是透镜。
砖块与陶瓷 — 无烟窑炉
我们喜欢的两条路线
- 电动隧道窑： 压制砖，连续流动，热量回收至干燥机
- 低温结合剂： 通过蒸汽或CO₂固化的压制块（跳过高温烧制）
重要原因
- 烧制是最后一个尘土飞扬的难题；电气化它能净化天际线。
- 材料保持本地化 — 我们运输的是形状的托盘，而不是满载水分的卡车。
- 废砖重新作为骨料进入体系；没有任何浪费。
3D打印形状？
绝对如此：粘土和水泥浆料可以打印成传统模具难以成型的拱形、肋骨和管道。我们用热泵和电烤箱固化；城市变成了优雅部件的组合套件。
无烟结合剂 — 表现出色的水泥
我们的产品
- LC³: 石灰石煅烧粘土水泥 — 低温，低CO₂，性能卓越
- CSA & belite 混合物：快速凝固选项，减少熟料
- 地聚合物生产线：碱激活矿渣/粘土用于预制件和铺路石
我们如何驯服碳
- 减少熟料：粘土+石灰石性能更佳，脱碳减少。
- CO₂用于产品：我们在受控CO₂环境中养护预制块，将其锁定。
- 热能用电子：窑炉和干燥机与校园其他部分共用同一光伏微电网。
养护用的CO₂来自哪里？
来自邻居：电解槽（第4部分）浓缩气体；碳酸盐硬化车间吸收这些CO₂并赋予其用途。湖泊（第1部分）处理水，微电网处理电子，化学处理其余部分。
每吨速查表（仅供参考，仅限电力）
| 产品 | 每吨千瓦时 | 备注 |
|---|---|---|
| 太阳能浮法玻璃（低铁） | ~1,200–1,800 | 熔炼 + 退火 + 钢化 + 涂层 |
| 容器/平板玻璃（高回收率） | ~800–1,300 | 高碎玻璃含量降低能耗 |
| 烧制砖/瓦 | ~800–1,600 | 干燥 + 电窑 |
| 压制CO₂固化块 | ~150–350 | 无高温烧制 |
| LC³ 结合剂 | ~350–650 | 电子预热器 + 研磨 |
| 传统OPC（电子窑） | ~700–1,100 | 更高温度 & 研磨 |
范围反映了工厂设计、碎玻璃比例、湿度和回收率。规划时使用高端数据；庆祝低端数据。
玻璃厚度 → 质量（快速选择）
| 片 | 千克/平方米 | 使用 |
|---|---|---|
| 2.0 毫米 | ~5.0 | 后玻璃（双面） |
| 3.2 毫米 | ~8.0 | 前置太阳能玻璃（单晶） |
| 4.0 毫米 | ~10.0 | 建筑用 |
来自第3部分：~5,000 m² 玻璃/MWp ≈ ~50 吨/MWp 模块（单玻璃）。
预先计算的工厂方案
太阳能玻璃园区
生产线尺寸为典型尺寸；我们将生产线聚集以实现规模效应。
| 规模 | 吞吐量 | 平均电力负载 | 光伏最小值 | 12 小时储能 |
|---|---|---|---|---|
| 1条生产线 | ~700 吨/天 (~0.25 Mt/年) | ~35–50 MW | ~180–260 MWp | ~210–300 MWh |
| 4条生产线 | ~2.8 kt/天 (~1.0 Mt/年) | ~140–200 MW | ~720–1,030 MWp | ~0.8–1.2 GWh |
光伏“min”使用 Avg(MW)×5.14（5.5 PSH，85% DC→AC）。我们加大规模以供给邻居（涂布机，回火炉）。
砖块和砌块园区
| 规模 | 吞吐量 | 平均电力负载 | 光伏最小值 | 12 小时储能 |
|---|---|---|---|---|
| 烧制砖 | ~0.5 百万吨/年 | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| CO₂固化砌块 | ~0.5 百万吨/年 | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
砌块跳过高温烧制 → 大幅节能，非常适合预制。
胶结剂 (LC³) 工厂
| 规模 | 吞吐量 | 平均电力负载 | 光伏最小值 | 12 小时储能 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1.0 百万吨/年 | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | 电子煅烧炉 + 研磨线 |
| OPC（电子窑） | 1.0 百万吨/年 | ~80–120 兆瓦 | ~410–620 兆瓦峰值 | ~960–1,440 兆瓦时 | 更高温度；仅在必要时使用 |
我们倾向于使用LC³/CSA/地聚合物，以确保碳排放合理并利用区域粘土资源丰富。
物料清单（每产品）
每1吨太阳能浮法玻璃（典型批次）
| 输入 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| 硅砂 | ~720 公斤 | 低铁等级 |
| 纯碱 (Na₂CO₃) | ~210 公斤 | 降低熔化温度 |
| 石灰石与白云石 | ~150–190 公斤 | 稳定性与耐用性 |
| 碎玻璃（回收） | ~200–350 kg | 能量减少剂 |
具体配方因工厂和产品而异；废玻璃可一比一替代原材料。
每1吨LC³胶结材料（示例）
| 输入 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| 熟料（减少） | ~40–55% | 优选低温相 |
| 煅烧粘土 | ~30–45% | 700–900 °C |
| 石灰石（细） | ~10–15% | 与粘土的协同作用 |
| 石膏及调整 | ~3–5% | 设置控制 |
使用当地的粘土和石灰石。电气化煅烧炉让地理位置成为我们的优势。
占地与邻居
面积（指示性）
- 太阳能玻璃，1 Mt/年（4条生产线）： 约60–100 公顷（建筑与堆场）
- 砖块/砌块，0.5 Mt/年： 约15–30 公顷（含堆场）
- 结合剂，1 Mt/年： 约30–60 公顷（采石场+工厂）
- 光伏场（最小）： 见情景；布置为太阳能草甸
空气与水
- 所有炉窑封闭；布袋除尘器和洗涤器保持颗粒物低排放。
- 冷却回路封闭；湖泊缓冲季节变化（第1部分）。
- 噪音被隔绝；光线向下；鹰保持它们的天空。
Tap‑to‑open Q&A
“熔化玻璃不是很耗能吗？”
是的——这就是我们用电力的原因。我们的太阳能种子工厂（第3篇）打印兆瓦；玻璃将其转化为阳光收集器，打印更多。碎玻璃和热回收进一步降低能耗。
“电窑烧制的砖头一样坚固吗？”
是的。强度取决于化学成分和温度曲线，而不是火焰是否接触。电控更精准，因此质量变得无聊地可重复。
“水泥的过程CO₂怎么办？”
我们减少熟料（LC³），用电子降低温度，并采用碳酸盐养护将CO₂固定在砖块中。结合剂不再是天气事件，而仅仅是一种配方。
“这些工厂能靠近城镇吗？”
这就是计划。电熔炉、封闭生产线、覆盖输送带和透明监控将“重工业”变成一个有着美丽公园（湖泊）的礼貌邻居。
接下来：建造工厂的工厂——模块化生产线与快速克隆（第10部分）。这套工具让我们像雨后春笋般倍增清洁工业。