石灰新产业9|石灰窑回收二氧化碳生产新型绝热材料
导语
长期以来，我国的传统工业经济一直采用靠拼资源、环境的非循环性作法，因而导致资源、环境的恶化；加之我国人口众多，资源相对贫乏，经济发展和环境保护已成为当前我国社会发展不可回避的问题。为使两者相协调，在“双碳”大背景下，提出了“循环经济”河和“绿色转型”等策略。所谓循环经济，本质上是一种生态经济，它要求运用生态学规律而不是机械论规律来指导人类社会的经济活动。与传统经济相比，循环经济的不同之处在于:传统经济是一种由“资源-产品-污染排放”单向流动的线性经济，其特征是高开采、低利用、高排放。而循环经济倡导的是一种与环境和谐的经济发展模式。它要求把经济活动组织成一个"资源-产品-再生资源”的反债式流程，其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物质和能源要能在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用，以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。循环经济为工业化以来的传统经济转向可持续发展的经济提供战略性的理论范式，通过有效的综合利用，维护生态平衡与提高经济效益兼得，构筑了新型的生态产业链。我国的消费体系仍在形成阶段，建立一个资源环境低负荷的社会消费体系，走循环经济之路，已成为我国社会经济发展模式的必然选择。
所谓全面绿色转型，即将绿色转型融入经济社会发展全局，全方位、全领域、全地域加以推进。
特别是8月11日，我国经济社会发展全面绿色转型的顶层设计文件出炉，由中共中央、国务院印发的《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》正式对外公布，这是国家层面首次对全面绿色转型作出系统部署，也是党的二十届三中全会后公布的第一份抓改革、抓落实的中央文件，重要意义不言而喻。
所以，加强工业废气的综合利用，是治理环境污染培育新的经济增长点的重要举措。石灰生产是工业废气排放较大行业之一，在国家对环境治理要求越来越严格的情况下，应变被动为主动，及早对废气进行研究和开发利用。
石灰窑尾气中含有大量二氧化碳成分，二氧化碳是一种有害气体，自由排放对环境会造成很大污染。但同时二氧化碳又是用途广泛的工业原材料。石灰窑尾气中二氧化碳成分占 40%以上。从石灰窑尾气中回收二氧化碳是一个利国、利民、利己的好事。因石灰窑回收二氧化碳既可减少有害废气的排放又可回收有经济价值的二氧化碳气产品中取得很好的收益是一举两得。
本期文章详细介绍石灰窑回收后的二氧化碳生产目前热门绝热材料产品“挤塑板”的特点、用途、技术工艺等。特别公布了“唐山金泉冶化科技产业集团”旗下“唐山金泉冶化科技产业有限公司研发中心”提供的新型产品生产工艺。
二、二氧化碳发泡挤塑板的生产工艺和主要优点
1、什么是二氧化碳挤塑板？
如同馒头发酵需要酵母一样，挤塑板的生产需要发泡剂来进行发泡。在挤塑板企业的生产中，一般使用氟利昂、液化石油气、乙醇来作为它的主发泡剂。
二氧化碳挤塑板就是用二氧化碳作为主发泡剂生产的挤塑板。因为氟利昂更容易控制，所以，一般常使用它作为挤塑板生产的发泡剂，也有企业使用液化石油气的。但氟利昂破坏生态环境，不够环保，液化石油气又太危险。
自《蒙特利尔议定书》发布后，挤塑板行业一直积极努力的探索，用更环保的二氧化碳代替氟利昂作发泡剂。
二氧化碳发泡对企业的生产线和生产技术要求很高，现在掌握成熟技术的企业很少。所以，二氧化碳挤塑板在市场上可以称作香饽饽了。
二氧化碳是一种无机物，是不燃也不支持燃烧的气体。利用二氧化碳为主发泡剂生产的xps挤塑板。没有水晶反光，不容易掰断，断面不平整，表皮更薄，颜色更淡。二氧化碳挤塑聚苯板手感硬度低，表皮更薄，保温性能好；按压后下陷程度低，表明它的泡孔稳定性更强。
2、二氧化碳发泡的挤塑板有什么优点呢？
（1）、二氧化碳发泡挤塑板的性能好；
（2）、板材表皮薄，保温性能更突出；
（3）、全新料制造的挤塑板，韧性好，寿命长；
（4）、按压不下陷，板材泡孔结构更稳定；
（5）、板材内部泡孔更细腻，长期使用保温性能恒久稳定；
（6）、闭孔承压高，可做地面墙面高抗压挤塑板。
3、适用范围
建筑物屋面保温、钢结构屋面、建筑物墙体保温、建筑物地面保湿、广场地面、地面冻胀控制、中央空调通风管道、机场跑道隔热层、高速铁路路基等
三、新型超临界CO2发泡XPS挤塑板产品优势及工艺
聚苯乙烯泡沫塑料分为膨胀性EPS和连续性挤出型XPS两种，与EPS板材相比，XPS板是第三代硬质发泡保温材料，从工艺上它克服EPS板繁杂的生产工艺，具有EPS板无法替代的优越性能。它是由聚苯乙烯树脂及其它添加剂经挤压过程制造出的拥有连续均匀表层及闭孔式蜂窝结构的板材，这些蜂窝结构的厚板，完全不会出现空隙，这种闭孔式结构的保温材料可具有不同的压力（150-500Kpa）同时拥有同等低值的导热系数（仅为0.028W/M.K）和经久不衰的优良保温和抗压性能，抗压强度可达220-500Kpa。主要技术优势如下：
1、技术优势
随着技术的不断进步，新型超临界CO2发泡挤塑板技术不断涌现，如：挤塑泡沫聚苯乙烯保温隔热板，简称 XPS 板。是以聚苯乙烯为主原料，加上辅料、助剂和防火剂，加热混合并注入催化剂，挤压成型的硬质发泡塑料板。XPS 板具有闭孔蜂窝状结构，在吸水率、导热系数以及蒸汽渗透系数等方面均低于其他类型板状保温材料。具有高抗压、轻质、不透气、耐腐蚀、不降解等特点。
XPS 板在欧美国家是极为普遍的保温材料。这样材料特别适合用于倒置式屋面保温隔热工艺（－）的屋面保温隔热系统、冷冻库、墙体内外的保温隔热、家庭装潢等方面。如用于屋面隔热层，无论隔热效果、施工简便性、总造价、使用寿命等都比传统的珍珠岩更具优势。是一种国家倡导使用的新型环保节能材料，2、主要优点：
隔热性能好：吸水率是保温隔热材料极其重要的技术指标，吸水率高隔热性能差。XPS 板为闭孔式结构，其正反两面都没缝隙，使漏水、冷凝和冰冻及解冻循环等情况所产生的湿气和水无法渗透进其内部，能有效地阻止水分子的进入，减少和杜绝了因外因造成的老化，该板几乎可以与建筑物同寿命。
抗压强度高：同体积的隔热保温材料中，XPS 的容重比小，可达 35／cm3 以下但其抗压强度达K以上，最高可达K。无论是人行屋面、非人行屋面、泊车屋面、机场跑道、广场等负荷环境，都可以长期使用，且积压中物理指标都能始终一致。
保温性能强：极低的导热性，极低的吸水率造就 XPS 良好的保温性能，可以广泛地满足公寓、宿舍、办公写字楼、厂房等建筑物的隔热保温需求，可以用在屋面、地面和外墙中，隔断屋内和自然界恶劣的气候，减少空调和供热的使用量，降低能源消耗、保护环境。
施工成本低：由于质轻，所以搬运方便。切割容易，无须电锯。固定简单，双面胶、铁片、铁丝网或塑料粘合剂均可将其固定。建筑施工成本低。
3、超临界CO2发泡XPS生产工艺介绍
经 “唐山金泉冶化科技产业集团”旗下“唐山金泉冶化科技产业有限公司研发中心”提供的工艺流程显示：XPS挤塑板基本工艺流程为：混料→搅拌→上料→塑化挤出发泡剂注入→低温挤出→模具→正压定型→牵引→冷却→切割→（废边造粒挤出）→产品。同时，新型技术还具有以下特征：
喂料系统：
原料输送系统采用了真空输送系统。此系统可以将原料储存区和生产区分开，也有利于车间的安全管理。各组份物料经过真空输送到失重式喂料机（具体数量根据生产配方而定）。根据各物料配方的配比情况设定各喂料机的喂料量。整个车间可以做到无尘化管理，喂料过程数字化全自动控制。配方存储，成本分析，智能优化均可通过先进的DCS控制系统实现。
挤出系统：
物料从喂料机落下后进入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机的前半段，物料在机筒内通过吸收加热器（包裹在机筒外）的热量以及螺杆转动时机械能的转化得以塑化使得物料成为熔融状态。特殊设计的螺杆结构将帮助物料建立一定的系统压力（150公斤左右）。此时将发泡剂注入（超临界二氧化碳）。双螺杆挤出机将各种物料充分的混合分散后经过换网过滤器和适配器进入了冷却单螺杆挤出机。在冷却单螺杆挤出机里，充分混合的物料将经历一百度左右的温度降进入静态混合器，在静态混合器里物料再次被混合以消除径向温差。此后物料便进入了模具。从模具出来后，由于模腔内外的巨大的压力差，使得物料迅速膨胀（发泡）。
发泡剂注入系统：
经石灰窑窑顶废气回收的CO2储存于CO2储罐中。先经过增压泵将2兆帕左右的CO2增压至8兆帕左右。此时CO2先被注入到一个中间罐中。再通过计量泵将中间罐中的CO2注入到挤出机中。整个系统中增压泵的压力和流量控制，以及计量泵的压力与质量流量控制均为闭环控制。所有的罐体和管道均采取了保温和恒温措施以确保CO2的物理参数的一致性。在CO2被注入到机筒中后，在机筒内形成超临界状态。
酒精或DME注入系统：
加入少量的酒精或DME作为辅助发泡剂可有助于提高CO2在PS中的溶解度和改善工艺条件。
成型系统：
从模具出来后迅速膨胀的物料进入了定型台。定型台的特富龙表层将帮助3D方向发泡的物料定型。此时预成型的XPS板进入了第一牵引机构。第一牵引机构有多达20组的表面喷砂钢管组成。在完成牵引的同时也有效去除了XPS板成型过程中的应力。从第一牵引出来的XPS板进入了冷却辊架。在冷却的过程中可以实现在线打印，在线轧花，在线去皮，在线开槽等工序。在完成了冷却过程后，XPS板要进行粗刨来修边。两边粗刨后的板子将进入飞刀切割系统。切割后的板子将经过分离辊床进入两侧精铣系统。在精铣的过程中可以根据需要设定不同的铣刀来完成不同的形状要求，必须搭接口，隼口等等。两侧精铣过后板子经过转向系统进入两端精铣系统。此后板子便进入码垛系统和包装系统。
（编者说明：文中相关流程仅供参考，不作为最终实施流程。由于原料的差别以及选用的工艺装备及操作方式不同，特别是关键的“主料配比、主发泡剂与辅助发泡剂及生产助剂等配方组分”尤为关键，实际生产数据以“唐山金泉冶化科技产业有限公司研发中心”实际设计后和生产操作规程（手册）的数据为准。）
资料编辑：
《石灰产业》编辑部
2024年08月29日
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