本发明涉及一种生产水泥的方法，该方法是在高温下煅烧石灰石和粘土的混合物，然后向煅烧后得到的产物中加入石膏并将由此得到的最终混合物碎化。 众所周知，用上述普通方法生产水泥需要用大量的热能。这种能量一般是由燃烧合适的燃料，例如：煤、液态烃类或天然气和高温下烧制原料组分的混合物而提供的。事实上，生产一公斤水泥熟料所需要的热能量在700～1500千卡范围内。
业已知道，需要消除的废物和残渣如家用废物和工业废料，其量在工业国中与日增加，而消除废物和残渣却带来了越来越变得难解决的问题。
更确切地说，废物一般只堆放在垃圾堆中或被焚化和热解掉，这两种方法存在着众所周知的严重的问题。在这两种情况下，冒着污染的很大危险。具体地说，在焚化和热解上，常常存在于废物中的某些物质能使毒气释放到空气中。因此，在实际处理垃圾和废物时带来了严重的局限性。
大量未经处理的废料或焚化后不能任意随后使用的残渣逐渐积累，同样产生严重问题。
废物组成通常或多或少以不规则方式随地点、收集条件而变化，同样还根据季节变化。但是，这种组成一般在一定的范围内，在工业化国家，大约如下（以重量百分率表示）：
纸和纸板 45～53
碎布和其它织物 10～13
金属 7～9
玻璃 8～12
多石或多沙物质 7～9
腐烂物（尤其是废弃蔬菜和其它植物）4～8 4～8
塑料物 4～6
橡胶 1
因此，在每种情况下废物含有很高百分率的可燃烧物，据统计，其含量一般在25%（重量）左右。
前面地思考导致了一种想法，即利用碎废物（预先除掉金属组分）作为固体燃料，这种废碎物既可以粉未也可以团块形式，用于加热旋转水泥窑。
另一方面，燃烧废物得到的灰份含有矿物质，特别是在熔渣中发现有氧化钙、硅石、氧化铝和氧化亚铁。因此，为了加热水泥窑而从烧掉的废物的灰份加入到生产水泥熟料用的原料组份中。英国专利1，450，294和1，510，392对根据这些原理发现的方法做了描述。
更确切地说，英国专利1，405，294（′294）描述了一种生产水泥的方法，按照这种方法，将生产水泥熟料用的原料在旋转窑的至少一种燃料（如煤粉，液体烃或燃料气），足够量的空气以及压碎废物的混合物喷入窑中。废物和燃料的混合物可含有达60%（重量）的燃料。考虑到从压碎废物燃烧得到的灰份的掺合，通常调节用于生产熟料的原料组成。
按照英国专利1，510，392（′392）中描述的方法，用压碎废物作为加热水泥窑的燃料，同时燃烧废物得到的灰份合并入生产水泥熟料用的原料中。′392与′294中描述的方法的差别在于，燃烧废物是在水泥窑的外部区域中而不在水泥窑的燃烧区里进行。
因此，通过上述方法，人们可能同时解决公共垃圾堆中废物积累带来的问题和廉价加热水泥窑。
另外，已经发现，如果将从燃烧废物得来的气体通过旋转水泥窑，则污染气体释放率要比在一般用于热解废物的装置中所观察到的小。
尽管如此，相对于窑中生产的水泥熟料的量来说，上述方法可消除废物的比例限止低于约10%。超过这个百分率，燃烧废物所释放的污染程度变得太大，且含有从废物得到灰份的熟料组成背离了已建立的标准。
因此，本发明的目的在于能将大量（重量）的废物掺入生产水泥用的原始组份中而不改变所得熟料的组成，同时，实际上完全辟免在燃烧炉中热解废物造成的污染的危险。
按照上述目的，发明人提供了利用压碎废物生产水泥的新方法。这种方法包括第一步从大多数基本上是无金属组分的废物和少量的至少一种含氧化钙的第一种矿物（游离或结合状态）制备一种均匀的粉未混合物。在第二步中，加压下将粉未混合物粒化。第三步包括在130℃～230℃下对颗粒加热足够长时间以便使颗粒的含水量介于0.1～1.0%（重量）。第三步生产了废料产物。第四步包括将废料产物与第一种原料混合物混合，并在水泥窑中煅烧得到的熟料混合物来生产熟料。在最后一步，把石膏加入水泥熟料中，并对得到的水泥混合物进行碎化。
理想的是，第一原料混合物是石灰和粘土的混合物，或硅石、石灰、氧化铝和氧化铁的混合物。
矿物质最好选自生石灰、飞灰、方解石、炉渣以及生产水泥用的一种传统的原料混合物。
废料产物最好加入到至少一个二级燃烧炉中以便加热水泥窑。考虑到熟料混合物进入水泥窑的移动方向，把二级燃烧炉置于窑的上游。
从下面的最佳实施方案并结合实例考虑，本发明的进一步目的，特征和优点将变得明显。
本发明的方法包括将废料产物掺入生产水泥熟料的组分中。通过在加压下使含有大部分的压碎废料（实际上没有金属组分）和小部分的至少一种含游离或结合状态的氧化钙的矿物质的均匀混合物粒化得到废物产品。由此形成的颗粒在130～230℃之间长时间进行热处理，以便使其含水量降到0.1～1%（重量）。
令人惊异地发现，如果把从热化学和机械处理废物以代替先焚烧废物得到的产物掺合到通常用于生产水泥的原料组分的混合物中，则可消除由于有毒气体的释放造成污染的危险。
本发明方法的一个重要优点在于，在实践中人们可容易地把压碎废物和含氧化钙的矿物质的混合物进行配料，即使原始废料组成变化很大，通过对形成的颗粒热处理而得到的产物也具有良好规定和良好的再现性组成。这可使热处理碎废料和含氧化钙的矿物质的混合物得到的产物具有适用于含生产水泥熟料的普通组分的混合物的予定组成。
另外，热处理压碎废料和含氧化钙的矿物质的混合物而得到的产物，事实上是中性和不易腐烂。所以，这种产物易于长期贮存，这显然与未处理废料的情况不同。还有，产物具有比原始压碎废物便高的热值的优点。
按照本发明，在高温煅烧之前，可掺入生产水泥的通常组分的混合物中的、以废料为基础的产物的比例，相对于原始混合物，可达到甚至超过20%（重量）而不会干扰得到的水泥熟料的质量。
最好是选择以废料为基础的产物和通常供生产熟料用的组分的混合物的组成，在最终混合物中Ca O/Si O2之比介于3和4之间。
含有游离或结合状态下的氧化钙的矿物质（与压碎废物混合）可选自：生石灰、飞灰、方解石、炉渣和普通用于生产水泥原料组成的混合物（也就是说，为得到水泥以合适比例混合的石灰石和粘土的混合物或硅石、石灰、氧化铝和氧化铁的混合物）。
压废碎料和含氧化钙矿物质的相对比例，最好是混合物含有90～95%（重量）的废物和5～10%（重量）的矿物质。
压碎废物和含氧化钙的矿物质的混合物中可掺入各种添加剂。最好至少是加入一种粘合剂和/或至少一种能提供用于加压造粒的最佳塑性和流变特性的物质。
按照本发明的方法要求的不同操作可以任何适宜的方式，特别是使用已有技术和传统的处理废料的设备而进行。
具体地说，可以使用经分选和过筛的普通操作的废料，以便将其从有可能再回收和/或再循环，特别是大尺寸金属物体中分离出来。
经初分选后，废料可转变成均匀的粉状混合物，该混合物基本上没有金属物、特别是铁。然后，同时、单独、或可能地结合一种或一种以上旨在分离金属碎片、更具体地说是以铁为基础材料的碎片的分选操作，对废料进行粉碎和混合。
例如，分选出的废料可进行第一道粗粉碎，直到平均粒径下降到约50毫米。第一道粉碎是为除去铁颗粒和其它铁磁性物质而进行的磁选之前或之后进行的。第一道粉碎后接着第二道粉碎，而第二道粉碎是利用诸如一个旋转式锤磨机或切片机，以便把废物颗粒减少到最大尺寸小于10～20毫米的颗粒（粒状或纤维状）。
压碎废物与含氧化钙的矿物质的混合操作可以用任何合适的技术和设备实施，特别是用自动配料和混合装置间断或连续操作。
为了从压碎废料和含氧化钙的混合物制备颗粒，最好可使用具有滚筒和模具的旋转式造粒设备。这种类型的设备常用于生产牲畜食用的粒状食物。这种装置生产园柱形片剂，例如，具有长度为6～30毫米，直径为2～20毫米的片剂。这种装置在150～900巴的压力下进行造粒。
颗粒的热处理最好按下述方式进行，使其以轴向通过管形旋转窑，后者在实际水平位置装有一旋转轴并配有螺旋形内壁，以保证颗粒进行循环。适用于得到所要求的0.1～1%（重量）含水量的热处理时间，例如，是在30分钟左右。
最好是，将废物（事先最好已磨成细粉）单独或作为具有至少一种常用类型的可燃烧物的混合物，喷入至少一个二级煅烧炉。该二级煅烧炉置于水泥窑上游形成了一个予煅烧炉部分。众所周知，这样的予煅烧炉能在生产水泥熟料物的组分进行旋转水泥窑之前将它们加热。
在喷入水泥窑中的二级煅烧炉之前，与废物混合的可燃性物质，不仅可以是常用的可燃烧物质，诸如煤粉、液态烃和可燃烧气体，而且实际上还可以是任何可燃烧物质-包括具有低热值的“不良”燃料。事实上，可使用热值至少为2000Kcal/kg的任何可燃烧物质。
同样，在引入水泥窑之前，通过混合颗粒形式或经粉碎颗粒得到的粉状产物，可将这种废物掺入到生产水泥熟料用的组分的混合物中去。
为了调节熟料组成以得到具有予定的和所需的组合物，特别是按照水泥组成的普通标准的一种组合物的水泥熟料，必须向高温水泥窑中待煅烧的混合物中掺入至少一种辅助原料。后者可含有水泥熟料的必须组分或在煅烧过程中能够至少部分转化成这种组分的物质。
这一种辅助原料，特别可包括含氧化钙的矿物质，一种含硅物质或含铁（如氧化亚铁、Fe2O3）的物质。该原料还可以是在水泥窑中的煅烧时间内能够至少部分转化成上述氧化物的物质。
含氧化钙的辅助矿物质可包括热方解石，它相当于含92%（重量）在煅烧状态下的Ca O。辅助含硅物质可包括粘土、含硅飞灰、石英和废玻璃。黄铁矿可用作在水泥窑高温煅烧过程中能至少部分转变成氧化亚铁的辅助矿物质。
用于煅烧的原料混合物的不同组分（即废物料、生产水泥熟料的常用原料和任意选择的辅助原料）的相对比例，可根据本技术领域专业人员熟知的混合准则容易地计算。考虑到废物料灰份的组成和仅从生产水泥用的普通原料得到的熟料组成，这种准则特别包括了用于合金化的规则。
最好调节这些比例，以便从废物料和含氧化钙的一种辅助原料得到熟料中的Ca O含量、与仅从生产水泥用的普通原料得到的熟料的相同。
调节原料混合物的比例同样有利，以便使最终熟料的组成，除了氯含量外，与仅从生产水泥用的原料得到的熟料的相同
推荐的是，废物料和在高温煅烧的其它原料的相对比例在宜于得到具有适宜组成的水泥的限度内，无论用作原料的废物的平均组成如何改变都是如此，
为了达到这些组成，最好是分析这些废物料，可能的话也可分析用于生产水泥的其它原料，并且根据这些分析合适地进行配料。可使用任何合适的分析和配料装置，特别是连续操作的自动装置。
当然，即使原料废物的平均组成可变化，但通过分析原料废物和调节压碎废物和含氧化钙物质的相对比例，同样可以使废物料的组成很好地保持在予定限度内。若这种物质含有不同物质的混合物，还可以适宜地改进含有氧化钙物质的组成。
实施例1
a）制备1号混合物，从机械和热化学方法处理废物得到的一种废料产物
制备一种均匀的粉状混合物，它含有90%（重量）的没有金属成份的压碎废料，10%（重量）的工业方解石（含51.5%（重量）的Ca O）。利用一台具有滚筒和一个模具的旋转式造粒机，在600巴的压力下对这种混合物进行造粒。制成直径为8mm和长在10～300mm之间变化的园柱型片剂。这些片剂含有约20～40%（重量）的水。
在旋转式管形窑中，在200℃下对该片剂热处理30分钟。这种热处理使片剂转变成湿含量在0.5%（重量）左右的颗粒。
用锤磨机把这些颗粒压碎，以形成含颗粒和纤维的最大尺寸在0.5～4mm（平均值为2mm）的混合物（1号混合物）。
1号混合物相当于46.8%（重量）的灰份比例（通过在1450℃煅烧直至重量恒定），对其进行分析给出下面的结果（重量%）
Ca O：15.72 SO3：2.8
Si O2：45.45 Cl：2.6
Al2O3：8.52 K2O：2.2
Fe2O3：12.31 Na2O：2.3
Mg O：2.36 其它矿物质：剩余量至100
b）一种水泥熟料的生产
在1450℃下和在一旋转水泥窑中，以普通方式煅烧一种具有下列组分的原料混合物来生产水泥熟料（重量百分率）：
-1号混合物（以上述方式制备）：7.14
-工业方晶石[92%（重量）的煅烧状态下的Ca O]
-生产水泥常用的原料混合物[69%（重量）的工业方解石和31%（重量）粘土的混合物，该粘土是在水泥窑中煅烧熟料而得到的，其组成相当于下面的指出的值：150.48
-含有98%Si O2（重量）的石英砂[为在最后熟料中得到所需含量21%（重量）的Si O2而用的含硅物质]：0.537
所用的工业方解石的组成，相当于煅烧后得到的下面的分析值（重量%）
Ca O：92 SO3：0.1
Si O2：3 Cl：0
Al2O3：2 K2O：0
Fe2O3：0.8 Na2O：0
Mg O：1.2 其它矿物质：剩余量至100%
因此，得到的最终熟料，其组成相当如下（重量%）：
Ca O：66.5 SO3：4%
Si O2：21 Cl：0.1%
除了氯含量外，这种组成与仅从工业方解石和所用的粘土的混合物得到的熟料的组成相同。
这些值符合水泥组成的普遍标准。
据观测，称作1号熟料，仅从1号混合物和工业方解石得到的熟料组成，相当如下（重量%）：
Ca O：66.5 SO3：0.99
Si O2：16.9 Cl：0.87
Al2O3：4.2 K2O：0.73
Fe2O3：4.65 Na2O：0.73
因此，可以看出，1号熟料中Ca O含量与从生产水泥用的普通成份的混合物得到的熟料中这种化合物的含量相同。由于加入了石英砂当作辅助含硅物质，使得最终熟料的Si O2含量达到21%（相当于从普通成份的混合物得到的熟料）。
用作原料的压碎废料的热值约为3000Kcal/kg。为了得到最终熟料，煅烧全部上述指出的原料混合物，需要总热能为900Kcal/kg（相当于得到的水泥熟料的重量）。因此，使用0.3Kg压碎废物作为上述混合物（其它成份已指出）的原料，可提供足够的热能以生产1公斤熟料。在本发明的条件下，结果节省了11%的燃料消耗。
实施例2
按照实施例1中描述的类似方式，采用机械和热化学的方法制备一种废料产物（2号混合物）并生产水泥熟料。
原料压碎废物具有这样的组成，以便从2号混合物得到的灰份的分析给出下述结果（重量%）
Ca O：14.7 SO3：0%
Si O2：47.35 Cl：1%
Al2O3：20.83 K2O：1.9%
Fe2O3：5.68 Na2O：2%
最终的熟料具有与按照实施例1的方法得到的同样组成。
在水泥窑中煅烧的物质的总混合物具有下述组成（重量%）：
-2号混合物（指出的灰份量相当于使用混合物重量%）：24
-工业方解石：22.78
-72%（重量）的工业方解石和28%（重量）的粘土混合物（与实施例1使用的相同）：111.28
-含有98%（重量）SiO2的石类砂：1.44
-硫化铁矿类（指出的量相等于Fe2O3的重量）：0.69
仅从2号混合物和工业方解石得到的称作2号熟料的熟料组成（按上述指出的相对比例），相当于下述成分（重量%）：
Ca O：66.5 SO3：0.07
Si O2：17.63 Cl：0.33
Al2O3：8.21 K2O：0.62
Fe2O3：2.40 Na2O：0.66
Mg O：1.35
最终熟料具有与按实施例1方法得到的同样组成，
在本实施例中，在上面指出的比例和条件下，使用压碎废料能节省煅烧原料（用于水泥中生产熟料）所需的燃料成本的25%。