Dalam tempoh “Rancangan Lima Tahun ke-14”, menurut pelan strategik “puncak karbon dan neutral karbon” negara, industri fotovoltaik akan membawa kepada pembangunan yang meletup.Wabak industri fotovoltaik telah "mencipta kekayaan" untuk keseluruhan rantaian industri.Dalam rantai yang mempesonakan ini, kaca fotovoltaik adalah pautan yang sangat diperlukan.Hari ini, menyokong pemuliharaan tenaga dan perlindungan alam sekitar, permintaan untuk kaca fotovoltaik semakin meningkat dari hari ke hari, dan terdapat ketidakseimbangan antara bekalan dan permintaan.Pada masa yang sama, pasir kuarza besi rendah dan ultra-putih, bahan penting untuk kaca fotovoltaik, juga telah meningkat, dan harga telah meningkat dan bekalan berkurangan.Pakar industri meramalkan bahawa pasir kuarza besi rendah akan mempunyai peningkatan jangka panjang lebih daripada 15% selama lebih daripada 10 tahun.Di bawah tiupan fotovoltaik yang kuat, pengeluaran pasir kuarza besi rendah telah menarik perhatian ramai.
1. Pasir kuarza untuk kaca fotovoltaik
Kaca fotovoltaik biasanya digunakan sebagai panel enkapsulasi modul fotovoltaik, dan ia bersentuhan langsung dengan persekitaran luaran.Rintangan cuaca, kekuatan, penghantaran cahaya dan penunjuk lain memainkan peranan penting dalam kehidupan modul fotovoltaik dan kecekapan penjanaan kuasa jangka panjang.Ion besi dalam pasir kuarza mudah diwarnakan, dan untuk memastikan penghantaran suria yang tinggi bagi kaca asal, kandungan besi kaca fotovoltaik adalah lebih rendah daripada kaca biasa, dan pasir kuarza besi rendah dengan ketulenan silikon yang tinggi. dan kandungan kekotoran yang rendah mesti digunakan.
Pada masa ini, terdapat beberapa pasir kuarza besi rendah berkualiti tinggi yang mudah dilombong di negara kita, dan ia diedarkan terutamanya di Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan dan tempat-tempat lain.Pada masa hadapan, dengan pertumbuhan kapasiti pengeluaran kaca timbul ultra-putih untuk sel solar, pasir kuarza berkualiti tinggi dengan kawasan pengeluaran terhad akan menjadi sumber yang agak terhad.Pembekalan pasir kuarza yang berkualiti tinggi dan stabil akan menyekat daya saing syarikat kaca fotovoltaik pada masa hadapan.Oleh itu, cara berkesan mengurangkan kandungan besi, aluminium, titanium dan unsur-unsur kekotoran lain dalam pasir kuarza dan menyediakan pasir kuarza ketulenan tinggi adalah topik penyelidikan yang hangat.
2. Pengeluaran pasir kuarza besi rendah untuk kaca fotovoltaik
2.1 Pembersihan Pasir Kuarza untuk Kaca Fotovoltaik
Pada masa ini, proses penulenan kuarza tradisional yang digunakan secara matang dalam industri termasuk pengasingan, penyentalan, pelindapkejutan air pengkalsinan, pengisaran, penyaringan, pengasingan magnet, pemisahan graviti, pengapungan, larut lesap asid, larut lesap mikrob, penyahgasan suhu tinggi, dsb., Proses penulenan dalam termasuk pemanggangan berklorin, penyisihan warna penyinaran, pengasingan magnet superkonduktor, vakum suhu tinggi dan sebagainya.Proses benefisiasi am penulenan pasir kuarza domestik juga telah dibangunkan dari awal "pengisaran, pemisahan magnetik, pencucian" kepada "pemisahan → penghancuran kasar → pengkalsinan → pelindapkejutan air → pengisaran → saringan → pemisahan magnetik → pengapungan → asid Proses benefisiasi gabungan rendaman → membasuh → pengeringan, digabungkan dengan gelombang mikro, ultrasonik dan cara lain untuk prarawatan atau penulenan tambahan, sangat meningkatkan kesan penulenan.Memandangkan keperluan besi rendah kaca fotovoltaik, penyelidikan dan pembangunan kaedah penyingkiran pasir kuarza terutamanya diperkenalkan.
Secara amnya besi wujud dalam enam bentuk biasa berikut dalam bijih kuarza:
① Wujud dalam bentuk zarah halus dalam tanah liat atau feldspar berkaolin
②Dilekatkan pada permukaan zarah kuarza dalam bentuk filem oksida besi
③Galian besi seperti hematit, magnetit, spekulator, qinit, dll. atau mineral yang mengandungi besi seperti mika, amphibole, garnet, dsb.
④Ia berada dalam keadaan rendaman atau kanta di dalam zarah kuarza
⑤ Wujud dalam keadaan larutan pepejal di dalam kristal kuarza
⑥ Sejumlah besi sekunder akan dicampur dalam proses penghancuran dan pengisaran
Untuk mengasingkan mineral yang mengandungi besi daripada kuarza dengan berkesan, adalah perlu terlebih dahulu memastikan keadaan kekotoran besi dalam bijih kuarza dan memilih kaedah benefisiasi yang munasabah dan proses pengasingan untuk mencapai penyingkiran kekotoran besi.
(1) Proses pemisahan magnetik
Proses pengasingan magnetik boleh mengeluarkan mineral kekotoran magnetik yang lemah seperti hematit, limonit dan biotit termasuk zarah bercantum ke tahap yang paling besar.Mengikut kekuatan magnet, pemisahan magnet boleh dibahagikan kepada pemisahan magnet yang kuat dan pemisahan magnet yang lemah.Pemisahan magnet yang kuat biasanya menggunakan pemisah magnet kuat basah atau pemisah magnet kecerunan tinggi.
Secara umumnya, pasir kuarza yang mengandungi terutamanya mineral kekotoran magnetik lemah seperti limonit, hematit, biotit, dll., boleh dipilih menggunakan mesin magnet kuat jenis basah pada nilai melebihi 8.0×105A/m;Untuk mineral magnet yang kuat yang dikuasai oleh bijih besi, lebih baik menggunakan mesin magnet lemah atau mesin magnet sederhana untuk pengasingan.[2] Pada masa kini, dengan penggunaan pemisah magnet medan magnet kecerunan tinggi dan kuat, pemisahan dan penulenan magnet telah bertambah baik dengan ketara berbanding dengan masa lalu.Sebagai contoh, menggunakan pemisah magnet kuat jenis roller aruhan elektromagnet untuk mengeluarkan besi di bawah kekuatan medan magnet 2.2T boleh mengurangkan kandungan Fe2O3 daripada 0.002% kepada 0.0002%.
(2) Proses pengapungan
Pengapungan ialah proses mengasingkan zarah mineral melalui sifat fizikal dan kimia yang berbeza pada permukaan zarah mineral.Fungsi utama adalah untuk mengeluarkan mika mineral yang berkaitan dan feldspar dari pasir kuarza.Untuk pengasingan pengapungan mineral yang mengandungi besi dan kuarza, mengetahui bentuk kejadian kekotoran besi dan bentuk pengedaran setiap saiz zarah adalah kunci untuk memilih proses pengasingan yang betul untuk penyingkiran besi.Kebanyakan mineral yang mengandungi besi mempunyai titik elektrik sifar melebihi 5, yang bercas positif dalam persekitaran berasid, dan secara teorinya sesuai untuk penggunaan pengumpul anionik.
Asid lemak (sabun), hidrokarbil sulfonat atau sulfat boleh digunakan sebagai pengumpul anionik untuk pengapungan bijih besi oksida.Pirit boleh menjadi pengapungan pirit daripada kuarza dalam persekitaran penjerukan dengan agen pengapungan klasik untuk isobutyl xanthate ditambah serbuk hitam butilamin (4:1).Dos adalah kira-kira 200ppmw.
Pengapungan ilmenit secara amnya menggunakan natrium oleat (0.21mol/L) sebagai agen pengapungan untuk melaraskan pH kepada 4~10.Tindak balas kimia berlaku antara ion oleat dan zarah besi pada permukaan ilmenit untuk menghasilkan oleat besi, yang terjerap secara kimia Ion Oleat mengekalkan ilmenit dengan kebolehapungan yang lebih baik.Pengumpul asid fosfonik berasaskan hidrokarbon yang dibangunkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini mempunyai selektiviti dan prestasi pengumpulan yang baik untuk ilmenit.
(3) Proses larut lesap asid
Tujuan utama proses larut lesap asid adalah untuk mengeluarkan mineral besi larut dalam larutan asid.Faktor-faktor yang mempengaruhi kesan penulenan larut lesap asid termasuk saiz zarah pasir kuarza, suhu, masa, jenis asid, kepekatan asid, nisbah pepejal-cecair, dsb., dan meningkatkan suhu dan larutan asid.Penumpuan dan pengurangan jejari zarah kuarza boleh meningkatkan kadar larut lesap dan kadar larut lesap Al.Kesan penulenan asid tunggal adalah terhad, dan asid campuran mempunyai kesan sinergi, yang boleh meningkatkan kadar penyingkiran unsur-unsur kekotoran seperti Fe dan K. Asid bukan organik biasa ialah HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, secara amnya dua atau lebih daripadanya dicampur dan digunakan dalam perkadaran tertentu.
Asid oksalik ialah asid organik yang biasa digunakan untuk larut lesap asid.Ia boleh membentuk kompleks yang agak stabil dengan ion logam terlarut, dan kekotoran mudah dicuci keluar.Ia mempunyai kelebihan dos yang rendah dan kadar penyingkiran besi yang tinggi.Sesetengah orang menggunakan ultrasound untuk membantu penulenan asid oksalik, dan mendapati bahawa berbanding dengan pengadukan konvensional dan ultrasound tangki, ultrasound probe mempunyai kadar penyingkiran Fe tertinggi, jumlah asid oksalik kurang daripada 4g/L, dan kadar penyingkiran besi mencapai 75.4%.
Kehadiran asid cair dan asid hidrofluorik boleh menghilangkan kekotoran logam seperti Fe, Al, Mg dengan berkesan, tetapi jumlah asid hidrofluorik mesti dikawal kerana asid hidrofluorik boleh menghakis zarah kuarza.Penggunaan pelbagai jenis asid juga mempengaruhi kualiti proses penulenan.Antaranya, asid campuran HCl dan HF mempunyai kesan pemprosesan yang terbaik.Sesetengah orang menggunakan agen larut lesap campuran HCl dan HF untuk membersihkan pasir kuarza selepas pengasingan magnet.Melalui larut lesap kimia, jumlah unsur kekotoran ialah 40.71μg/g, dan ketulenan SiO2 adalah setinggi 99.993wt%.
(4) Pencairan mikrob
Mikroorganisma digunakan untuk larut lesap besi filem nipis atau impregnating besi pada permukaan zarah pasir kuarza, yang merupakan teknik yang dibangunkan baru-baru ini untuk mengeluarkan besi.Kajian luar telah menunjukkan bahawa penggunaan Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus dan mikroorganisma lain untuk larut lesap besi pada permukaan filem kuarza telah mencapai hasil yang baik, yang mana kesan Aspergillus niger larut lesap besi optimum.Kadar penyingkiran Fe2O3 kebanyakannya melebihi 75%, dan gred pekat Fe2O3 adalah serendah 0.007%.Dan didapati bahawa kesan larut lesap besi dengan pra-penanaman kebanyakan bakteria dan acuan adalah lebih baik.
2.2 Kemajuan penyelidikan lain pasir kuarza untuk kaca fotovoltaik
Untuk mengurangkan jumlah asid, mengurangkan kesukaran rawatan kumbahan, dan menjadi mesra alam, Peng Shou [5] et al.mendedahkan kaedah untuk menyediakan pasir kuarza besi rendah 10ppm dengan proses bukan penjerukan: kuarza urat semulajadi digunakan sebagai bahan mentah, dan penghancuran tiga peringkat, Pengisaran peringkat pertama dan pengelasan peringkat kedua boleh mendapat kersik 0.1~0.7mm ;pasir dipisahkan oleh peringkat pertama pemisahan magnet dan peringkat kedua penyingkiran magnet kuat besi mekanikal dan mineral galas besi untuk mendapatkan pasir pemisahan magnetik;pengasingan magnet pasir diperolehi oleh pengapungan peringkat kedua kandungan Fe2O3 adalah lebih rendah daripada 10ppm pasir kuarza besi rendah, pengapungan menggunakan H2SO4 sebagai pengawal selia, melaraskan pH=2~3, menggunakan natrium oleat dan propylene diamine berasaskan minyak kelapa sebagai pengumpul. .Pasir kuarza yang disediakan SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, memenuhi keperluan bahan mentah silika yang diperlukan untuk kaca optik, kaca paparan fotoelektrik dan kaca kuarza.
Sebaliknya, dengan kehabisan sumber kuarza berkualiti tinggi, penggunaan komprehensif sumber rendah telah menarik perhatian meluas.Xie Enjun dari China Bahan Binaan Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. menggunakan tailing kaolin untuk menyediakan pasir kuarza besi rendah untuk kaca fotovoltaik.Komposisi mineral utama tailing kaolin Fujian ialah kuarza, yang mengandungi sejumlah kecil mineral kekotoran seperti kaolinit, mika, dan feldspar.Selepas tailing kaolin diproses oleh proses benefisiasi "pengisaran-hidraulik klasifikasi-pengapungan magnetik", kandungan saiz zarah 0.6~0.125mm lebih besar daripada 95%, SiO2 ialah 99.62%, Al2O3 ialah 0.065%, Fe2O3 ialah Pasir kuarza halus 92×10-6 memenuhi keperluan kualiti pasir kuarza besi rendah untuk kaca fotovoltaik.
Shao Weihua dan lain-lain dari Institut Penggunaan Komprehensif Sumber Mineral Zhengzhou, Akademi Sains Geologi China, menerbitkan paten ciptaan: kaedah untuk menyediakan pasir kuarza ketulenan tinggi daripada tailing kaolin.Langkah-langkah kaedah: a.Tailing kaolin digunakan sebagai bijih mentah, yang diayak selepas dikacau dan digosok untuk mendapatkan bahan +0.6mm;b.Bahan +0.6mm dikisar dan dikelaskan, dan bahan mineral 0.4mm0.1mm tertakluk kepada operasi pemisahan magnet , Untuk mendapatkan bahan magnet dan bukan magnet, bahan bukan magnet memasuki operasi pemisahan graviti untuk mendapatkan mineral ringan pemisahan graviti dan galian berat pengasingan graviti, dan galian ringan pengasingan graviti memasuki operasi penyaringan semula untuk menyaring untuk mendapatkan mineral +0.1mm;c.+0.1mm Mineral memasuki operasi pengapungan untuk mendapatkan pekat pengapungan.Air atas pekat pengapungan dikeluarkan dan kemudian dijeruk secara ultrasonik, dan kemudian diayak untuk mendapatkan bahan kasar +0.1mm sebagai pasir kuarza ketulenan tinggi.Kaedah ciptaan bukan sahaja boleh mendapatkan produk pekat kuarza berkualiti tinggi, tetapi juga mempunyai masa pemprosesan yang singkat, aliran proses yang mudah, penggunaan tenaga yang rendah, dan kualiti tinggi pekat kuarza yang diperolehi, yang dapat memenuhi keperluan kualiti ketulenan tinggi. kuarza.
Tailing kaolin mengandungi sejumlah besar sumber kuarza.Melalui beneficiation, penulenan dan pemprosesan mendalam, ia boleh memenuhi keperluan untuk penggunaan bahan mentah kaca ultra-putih fotovoltaik.Ini juga memberikan idea baharu untuk penggunaan komprehensif sumber tailing kaolin.
3. Gambaran keseluruhan pasaran pasir kuarza besi rendah untuk kaca fotovoltaik
Di satu pihak, pada separuh kedua 2020, kapasiti pengeluaran yang dikekang oleh pengembangan tidak dapat menampung permintaan yang meletup di bawah kemakmuran yang tinggi.Bekalan dan permintaan kaca fotovoltaik tidak seimbang, dan harganya melambung tinggi.Di bawah panggilan bersama banyak syarikat modul fotovoltaik, pada Disember 2020, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat mengeluarkan dokumen yang menjelaskan bahawa projek kaca bergulung fotovoltaik mungkin tidak merumuskan pelan penggantian kapasiti.Dijejas oleh dasar baharu itu, kadar pertumbuhan pengeluaran kaca fotovoltaik akan diperluaskan mulai 2021. Menurut maklumat awam, kapasiti kaca fotovoltaik bergulung dengan rancangan jelas untuk pengeluaran pada 21/22 akan mencapai 22250/26590t/d, dengan kadar pertumbuhan tahunan sebanyak 68.4/48.6%.Dalam kes jaminan dasar dan permintaan, pasir fotovoltaik dijangka mendorong pertumbuhan yang meletup.
2015-2022 kapasiti pengeluaran industri kaca fotovoltaik
Sebaliknya, peningkatan ketara dalam kapasiti pengeluaran kaca fotovoltaik boleh menyebabkan bekalan pasir silika besi rendah melebihi bekalan, yang seterusnya menyekat pengeluaran sebenar kapasiti pengeluaran kaca fotovoltaik.Menurut statistik, sejak 2014, pengeluaran pasir kuarza domestik negara saya secara amnya lebih rendah sedikit daripada permintaan domestik, dan penawaran dan permintaan telah mengekalkan keseimbangan yang ketat.
Pada masa yang sama, sumber penempatan kuarza besi rendah domestik negara saya adalah terhad, tertumpu di Heyuan of Guangdong, Beihai of Guangxi, Fengyang of Anhui dan Donghai of Jiangsu, dan sejumlah besar daripadanya perlu diimport.
Pasir kuarza ultra-putih besi rendah adalah salah satu bahan mentah yang penting (menganggarkan kira-kira 25% daripada kos bahan mentah) dalam beberapa tahun kebelakangan ini.Harga juga telah meningkat.Pada masa lalu, ia telah menjadi sekitar 200 yuan/tan untuk masa yang lama.Selepas wabak Q1 tercetus dalam 20 tahun, ia telah jatuh dari tahap yang tinggi, dan ia kini mengekalkan operasi yang stabil buat masa ini.
Pada tahun 2020, permintaan keseluruhan negara saya untuk pasir kuarza ialah 90.93 juta tan, pengeluarannya ialah 87.65 juta tan, dan import bersih ialah 3.278 juta tan.Menurut maklumat awam, jumlah batu kuarza dalam 100kg kaca cair adalah kira-kira 72.2kg.Mengikut pelan pengembangan semasa, peningkatan kapasiti kaca fotovoltaik pada 2021/2022 mungkin mencapai 3.23/24500t/d, mengikut pengeluaran tahunan Dikira dalam tempoh 360 hari, jumlah pengeluaran akan sepadan dengan permintaan yang baru meningkat untuk rendah -pasir silika besi sebanyak 836/635 juta tan/tahun, iaitu permintaan baharu untuk pasir silika besi rendah yang dibawa oleh kaca fotovoltaik pada 2021/2022 akan menyumbang kepada keseluruhan pasir kuarza pada 2020 9.2%/7.0% daripada permintaan .Memandangkan pasir silika besi rendah hanya menyumbang sebahagian daripada jumlah permintaan pasir silika, tekanan bekalan dan permintaan pada pasir silika besi rendah yang disebabkan oleh pelaburan berskala besar kapasiti pengeluaran kaca fotovoltaik mungkin lebih tinggi daripada tekanan pada keseluruhan industri pasir kuarza.
—Artikel daripada Rangkaian Serbuk
Masa siaran: Dis-11-2021