石灰新產業9|石灰窯回收二氧化碳生產新型絕熱材料
2024-08-29 08:33:36 來源：石灰窯生態圈
石灰新產業9|石灰窯回收二氧化碳生產新型絕熱材料
長期以來，我國的傳統工業經濟一直采用靠拼資源、環境的非循環性作法，因而導致資源、環境的惡化；加之我國人口眾多，資源相對貧乏，經濟發展和環境保護已成為當前我國社會發展不可回避的問題。為使兩者相協調，在“雙碳”大背景下，提出了“循環經濟”河和“綠色轉型”等策略。所謂循環經濟，本質上是一種生態經濟，它要求運用生態學規律而不是機械論規律來指導人類社會的經濟活動。與傳統經濟相比，循環經濟的不同之處在于:傳統經濟是一種由“資源-產品-污染排放”單向流動的線性經濟，其特征是高開采、低利用、高排放。而循環經濟倡導的是一種與環境和諧的經濟發展模式。它要求把經濟活動組織成一個"資源-產品-再生資源”的反債式流程，其特征是低開采、高利用、低排放。所有的物質和能源要能在這個不斷進行的經濟循環中得到合理和持久的利用，以把經濟活動對自然環境的影響降低到盡可能小的程度。循環經濟為工業化以來的傳統經濟轉向可持續發展的經濟提供戰略性的理論范式，通過有效的綜合利用，維護生態平衡與提高經濟效益兼得，構筑了新型的生態產業鏈。我國的消費體系仍在形成階段，建立一個資源環境低負荷的社會消費體系，走循環經濟之路，已成為我國社會經濟發展模式的必然選擇。
所謂全面綠色轉型，即將綠色轉型融入經濟社會發展全局，全方位、全領域、全地域加以推進。
特別是8月11日，我國經濟社會發展全面綠色轉型的頂層設計文件出爐，由中共中央、國務院印發的《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》正式對外公布，這是國家層面首次對全面綠色轉型作出系統部署，也是黨的二十屆三中全會后公布的第·一份抓改革、抓落實的中央文件，重要意義不言而喻。
所以，加強工業廢氣的綜合利用，是治理環境污染培育新的經濟增長點的重要舉措。石灰生產是工業廢氣排放較大行業之一，在國家對環境治理要求越來越嚴格的情況下，應變被動為主動，及早對廢氣進行研究和開發利用。
石灰窯尾氣中含有大量二氧化碳成分，二氧化碳是一種有害氣體，自由排放對環境會造成很大污染。但同時二氧化碳又是用途廣泛的工業原材料。石灰窯尾氣中二氧化碳成分占 40%以上。從石灰窯尾氣中回收二氧化碳是一個利國、利民、利己的好事。因石灰窯回收二氧化碳既可減少有害廢氣的排放又可回收有經濟價值的二氧化碳氣產品中取得很好的收益是一舉兩得。
本期文章詳細介紹石灰窯回收后的二氧化碳生產目前熱門絕熱材料產品“擠塑板”的特點、用途、技術工藝等。特別公布了“唐山金泉冶化科技產業集團”旗下“唐山金泉冶化科技產業有限公司研發中心”提供的新型產品生產工藝。
二、二氧化碳發泡擠塑板的生產工藝和主要優點
1、什么是二氧化碳擠塑板？
如同饅頭發酵需要酵母一樣，擠塑板的生產需要發泡劑來進行發泡。在擠塑板企業的生產中，一般使用氟利昂、液化石油氣、乙醇來作為它的主發泡劑。
二氧化碳擠塑板就是用二氧化碳作為主發泡劑生產的擠塑板。因為氟利昂更容易控制，所以，一般常使用它作為擠塑板生產的發泡劑，也有企業使用液化石油氣的。但氟利昂破壞生態環境，不夠環保，液化石油氣又太危險。
自《蒙特利爾議定書》發布后，擠塑板行業一直積極努力的探索，用更環保的二氧化碳代替氟利昂作發泡劑。
二氧化碳發泡對企業的生產線和生產技術要求很高，現在掌握成熟技術的企業很少。所以，二氧化碳擠塑板在市場上可以稱作香餑餑了。
二氧化碳是一種無機物，是不燃也不支持燃燒的氣體。利用二氧化碳為主發泡劑生產的xps擠塑板。沒有水晶反光，不容易掰斷，斷面不平整，表皮更薄，顏色更淡。二氧化碳擠塑聚苯板手感硬度低，表皮更薄，保溫性能好；按壓后下陷程度低，表明它的泡孔穩定性更強。
2、二氧化碳發泡的擠塑板有什么優點呢？
（1）、二氧化碳發泡擠塑板的性能好；
（2）、板材表皮薄，保溫性能更突出；
（3）、全新料制造的擠塑板，韌性好，壽命長；
（4）、按壓不下陷，板材泡孔結構更穩定；
（5）、板材內部泡孔更細膩，長期使用保溫性能恒久穩定；
（6）、閉孔承壓高，可做地面墻面高抗壓擠塑板。
3、適用范圍
建筑物屋面保溫、鋼結構屋面、建筑物墻體保溫、建筑物地面保濕、廣場地面、地面凍脹控制、中央空調通風管道、機場跑道隔熱層、高速鐵路路基等
三、新型超臨界CO2發泡XPS擠塑板產品優勢及工藝
聚苯乙烯泡沫塑料分為膨脹性EPS和連續性擠出型XPS兩種，與EPS板材相比，XPS板是第三代硬質發泡保溫材料，從工藝上它克服EPS板繁雜的生產工藝，具有EPS板無法替代的優越性能。它是由聚苯乙烯樹脂及其它添加劑經擠壓過程制造出的擁有連續均勻表層及閉孔式蜂窩結構的板材，這些蜂窩結構的厚板，完全不會出現空隙，這種閉孔式結構的保溫材料可具有不同的壓力（150-500Kpa）同時擁有同等低值的導熱系數（僅為0.028W/M.K）和經久不衰的優良保溫和抗壓性能，抗壓強度可達220-500Kpa。主要技術優勢如下：
1、技術優勢
隨著技術的不斷進步，新型超臨界CO2發泡擠塑板技術不斷涌現，如：擠塑泡沫聚苯乙烯保溫隔熱板，簡稱 XPS 板。是以聚苯乙烯為主原料，加上輔料、助劑和防火劑，加熱混 合并注入催化劑，擠壓成型的硬質發泡塑料板。XPS 板具有閉孔蜂窩狀結構，在吸水率、導熱系數以及蒸汽滲 透系數等方面均低于其他類型板狀保溫材料。具有高抗壓、輕質、不透氣、耐腐蝕、不降解等特點。
XPS 板在歐美國家是極為普遍的保溫材料。這樣材料特別適合用于倒置式屋面保溫隔熱工藝（up－setdown）的屋面保溫隔熱系統、冷凍庫、墻體內外的保溫隔熱、家庭裝潢等方面。如用于屋面隔熱層，無論隔熱效果、施工簡便性、總造價、使用壽命等都比傳統的珍珠巖更具優勢。是一種國家倡導使用的新型環保 節能材料，
2、主要優點：
隔熱性能好：吸水率是保溫隔熱材料極其重要的技術指標，吸水率高隔熱性能差。XPS 板為閉孔式結構，其正反兩面都 沒縫隙，使漏水、冷凝和冰凍及解凍循環等情況所產生的濕氣和水無法滲透進其內部，能有效地阻止水分子的 進入，減少和杜絕了因外因造成的老化，該板幾乎可以與建筑物同壽命。
抗壓強度高：同體積的隔熱保溫材料中，XPS 的容重比小，可達 35Kg／cm3 以下但其抗壓強度達250Kpa以上，*高可達500Kpa。無論是人行屋面、非人行屋面、泊車屋面、機場跑道、廣場等負荷環境，都可以長期使用， 且積壓中物理指標都能始終一致。
保溫性能強：極低的導熱性，極低的吸水率造就 XPS 良好的保溫性能，可以廣泛地滿足公寓、宿舍、辦公寫字樓、廠房 等建筑物的隔熱保溫需求，可以用在屋面、地面和外墻中，隔斷屋內和自然界惡劣的氣候，減少空調和供熱的 使用量，降低能源消耗、保護環境。
施工成本低：由于質輕，所以搬運方便。切割容易，無須電鋸。固定簡單，雙面膠、鐵片、鐵絲網或塑料粘合劑均可將 其固定。建筑施工成本低。
3、超臨界CO2發泡XPS生產工藝介紹
經 “唐山金泉冶化科技產業集團”旗下“唐山金泉冶化科技產業有限公司研發中心”提供的工藝流程顯示：XPS擠塑板基本工藝流程為：混料→攪拌→上料→塑化擠出發泡劑注入→低溫擠出→模具→正壓定型→牽引→冷卻→切割→（廢邊造粒 擠出）→產品。同時，新型技術還具有以下特征：
原料輸送系統采用了真空輸送系統。此系統可以將原料儲存區和生產區分開，也有利于車間的安全管理。各組份物料經過真空輸送到失重式喂料機（具體數量根據生產配方而定）。根據各物料配方的配比情況設定各喂料機的喂料量。整個車間可以做到無塵化管理，喂料過程數字化全自動控制。配方存儲，成本分析，智能優化均可通過先進的DCS控制系統實現。
物料從喂料機落下后進入雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的前半段，物料在機筒內通過吸收加熱器（包裹在機筒外）的熱量以及螺桿轉動時機械能的轉化得以塑化使得物料成為熔融狀態。特殊設計的螺桿結構將幫助物料建立一定的系統壓力（150公斤左右）。此時將發泡劑注入（超臨界二氧化碳）。雙螺桿擠出機將各種物料充分的混合分散后經過換網過濾器和適配器進入了冷卻單螺桿擠出機。在冷卻單螺桿擠出機里，充分混合的物料將經歷一百度左右的溫度降進入靜態混合器，在靜態混合器里物料再次被混合以消除徑向溫差。此后物料便進入了模具。從模具出來后，由于模腔內外的巨大的壓力差，使得物料迅速膨脹（發泡）。
經石灰窯窯頂廢氣回收的CO2儲存于CO2儲罐中。先經過增壓泵將2兆帕左右的CO2增壓至8兆帕左右。此時CO2先被注入到一個中間罐中。再通過計量泵將中間罐中的CO2注入到擠出機中。整個系統中增壓泵的壓力和流量控制，以及計量泵的壓力與質量流量控制均為閉環控制。所有的罐體和管道均采取了保溫和恒溫措施以確保CO2的物理參數的一致性。在CO2被注入到機筒中后，在機筒內形成超臨界狀態。
加入少量的酒精或DME作為輔助發泡劑可有助于提高CO2在PS中的溶解度和改善工藝條件。9
從模具出來后迅速膨脹的物料進入了定型臺。定型臺的特富龍表層將幫助3D方向發泡的物料定型。此時預成型的XPS板進入了第·一牽引機構。第·一牽引機構有多達20組的表面噴砂鋼管組成。在完成牽引的同時也有效去除了XPS板成型過程中的應力。從第·一牽引出來的XPS板進入了冷卻輥架。在冷卻的過程中可以實現在線打印，在線軋花，在線去皮，在線開槽等工序。在完成了冷卻過程后，XPS板要進行粗刨來修邊。兩邊粗刨后的板子將進入飛刀切割系統。切割后的板子將經過分離輥床進入兩側精銑系統。在精銑的過程中可以根據需要設定不同的銑刀來完成不同的形狀要求，必須搭接口，隼口等等。兩側精銑過后板子經過轉向系統進入兩端精銑系統。此后板子便進入碼垛系統和包裝系統。
（編者說明：文中相關流程僅供參考，不作為*終實施流程。由于原料的差別以及選用的工藝裝備及操作方式不同，特別是關鍵的“主料配比、主發泡劑與輔助發泡劑及生產助劑等配方組分”尤為關鍵，實際生產數據以“唐山金泉冶化科技產業有限公司研發中心”實際設計后和生產操作規程（手冊）的數據為準。）
資料編輯：
《石灰產業》編輯部
2024年08月29日
