Tijekom razdoblja "14. petogodišnjeg plana", prema strateškom planu zemlje "vrhunac ugljika i neutralnost ugljika", fotonaponska industrija će dovesti do eksplozivnog razvoja. Izbijanje fotonaponske industrije "stvorilo je bogatstvo" za cijeli industrijski lanac. U ovom blistavom lancu fotonaponsko staklo je neizostavna karika. Danas, zalažući se za očuvanje energije i zaštitu okoliša, potražnja za fotonaponskim staklom raste iz dana u dan, a postoji neravnoteža između ponude i potražnje. U isto vrijeme, kvarcni pijesak s niskim sadržajem željeza i ultrabijeli kvarcni pijesak, važan materijal za fotonaponsko staklo, također je porastao, cijena je porasla, a ponuda je manjkava. Stručnjaci iz industrije predviđaju da će kvarcni pijesak s niskim sadržajem željeza imati dugoročno povećanje od više od 15% tijekom više od 10 godina. Pod jakim vjetrom fotonapona, proizvodnja kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza privukla je veliku pozornost.
1. Kvarcni pijesak za fotonaponsko staklo
Fotonaponsko staklo općenito se koristi kao inkapsulacijski panel fotonaponskih modula, te je u izravnom kontaktu s vanjskom okolinom. Njegova otpornost na vremenske uvjete, čvrstoća, propusnost svjetlosti i drugi pokazatelji igraju središnju ulogu u životnom vijeku fotonaponskih modula i dugoročnoj učinkovitosti proizvodnje električne energije. Ioni željeza u kvarcnom pijesku lako se boje, a kako bi se osigurala visoka solarna propusnost izvornog stakla, sadržaj željeza u fotonaponskom staklu manji je od sadržaja običnog stakla, a kvarcni pijesak s niskim sadržajem željeza i visokom čistoćom silicija i mora se koristiti nizak sadržaj nečistoća.
Trenutačno u našoj zemlji postoji nekoliko visokokvalitetnih kvarcnih pijesaka s niskim udjelom željeza koje je lako iskopati i uglavnom se distribuiraju u Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan i drugim mjestima. U budućnosti, s rastom proizvodnog kapaciteta ultrabijelog reljefnog stakla za solarne ćelije, visokokvalitetni kvarcni pijesak s ograničenim proizvodnim područjem postat će relativno rijedak resurs. Opskrba visokokvalitetnim i stabilnim kvarcnim pijeskom ograničit će konkurentnost tvrtki za proizvodnju fotonaponskog stakla u budućnosti. Stoga je vruća tema istraživanja kako učinkovito smanjiti sadržaj željeza, aluminija, titana i drugih nečistoća u kvarcnom pijesku i pripremiti kvarcni pijesak visoke čistoće.
2. Proizvodnja kvarcnog pijeska s niskim udjelom željeza za fotonaponsko staklo
2.1 Pročišćavanje kvarcnog pijeska za fotonaponsko staklo
Trenutačno, tradicionalni procesi pročišćavanja kvarca koji se zrelo primjenjuju u industriji uključuju sortiranje, pranje, kaljenje vodom za kalcinaciju, mljevenje, prosijavanje, magnetsku separaciju, gravitacijsku separaciju, flotaciju, ispiranje kiselinom, ispiranje mikrobima, otplinjavanje na visokoj temperaturi itd., Postupci dubokog pročišćavanja uključuju klorirano prženje, razvrstavanje ozračenim bojama, supravodljivo magnetsko razvrstavanje, visokotemperaturni vakuum i tako dalje. Opći proces obogaćivanja kućnog pročišćavanja kvarcnog pijeska također je razvijen od ranog "mljevenja, magnetske separacije, pranja" do "odvajanja → grubog drobljenja → kalcinacije → kaljenja vodom → mljevenja → prosijavanja → magnetske separacije → flotacije → kiseline Kombinirani postupak obogaćivanja uranjanje→pranje→sušenje, u kombinaciji s mikrovalnom pećnicom, ultrazvučnim i drugim sredstvima za prethodnu obradu ili pomoćno pročišćavanje, uvelike poboljšava učinak pročišćavanja. S obzirom na zahtjeve fotonaponskog stakla za niskim sadržajem željeza, uglavnom se uvode istraživanje i razvoj metoda uklanjanja kvarcnog pijeska.
Općenito, željezo postoji u sljedećih šest uobičajenih oblika u kvarcnoj rudi:
① Postoje u obliku finih čestica u glini ili kaoliniziranom glinencu
②Pričvršćen na površinu čestica kvarca u obliku filma željeznog oksida
③Minerali željeza kao što su hematit, magnetit, spekularit, kinit itd. ili minerali koji sadrže željezo kao što su tinjac, amfibol, granat itd.
④U stanju je uronjenosti ili leće unutar čestica kvarca
⑤ Postojati u stanju čvrste otopine unutar kristala kvarca
⑥ Određena količina sekundarnog željeza pomiješat će se u procesu drobljenja i mljevenja
Za učinkovito odvajanje minerala koji sadrže željezo od kvarca, potrebno je najprije utvrditi stanje prisutnosti nečistoća željeza u rudi kvarca i odabrati razumnu metodu obogaćivanja i postupak odvajanja kako bi se postiglo uklanjanje nečistoća željeza.
(1) Postupak magnetske separacije
Proces magnetske separacije može u najvećoj mjeri ukloniti minerale nečistoća slabog magnetskog djelovanja kao što su hematit, limonit i biotit, uključujući spojene čestice. Prema magnetskoj snazi, magnetska separacija može se podijeliti na jaku magnetsku separaciju i slabu magnetsku separaciju. Jaka magnetska separacija obično usvaja jaki mokri magnetski separator ili magnetski separator visokog gradijenta.
Općenito govoreći, kvarcni pijesak koji uglavnom sadrži slabo magnetske nečistoće minerala kao što su limonit, hematit, biotit, itd., može se odabrati pomoću snažnog magnetskog stroja mokrog tipa pri vrijednosti iznad 8,0×105A/m; Za jake magnetske minerale u kojima dominira željezna ruda, bolje je koristiti slabo magnetski stroj ili srednje magnetski stroj za separaciju. [2] Danas, primjenom magnetskih separatora visokog gradijenta i jakog magnetskog polja, magnetska separacija i pročišćavanje značajno su poboljšani u usporedbi s prošlošću. Na primjer, uporabom jakog magnetskog separatora s elektromagnetskim indukcijskim valjkom za uklanjanje željeza pod jačinom magnetskog polja od 2,2 T može se smanjiti sadržaj Fe2O3 s 0,002% na 0,0002%.
(2) Proces flotacije
Flotacija je proces odvajanja mineralnih čestica kroz različita fizikalna i kemijska svojstva na površini mineralnih čestica. Glavna funkcija je uklanjanje srodnog mineralnog tinjca i glinenca iz kvarcnog pijeska. Za flotacijsko odvajanje minerala koji sadrže željezo i kvarca, pronalaženje oblika pojave nečistoća željeza i oblika distribucije svake veličine čestica je ključ za odabir odgovarajućeg procesa odvajanja za uklanjanje željeza. Većina minerala koji sadrže željezo ima nultu električnu točku iznad 5, što je pozitivno nabijeno u kiseloj sredini, te je teoretski pogodno za korištenje anionskih kolektora.
Masna kiselina (sapun), hidrokarbil sulfonat ili sulfat mogu se koristiti kao anionski sakupljač za flotaciju rude željeznog oksida. Pirit se može flotirati iz pirita iz kvarca u okruženju za luženje s klasičnim sredstvom za flotaciju za izobutil ksantat plus butilamin crni prah (4:1). Doza je oko 200 ppmw.
Flotacija ilmenita općenito koristi natrijev oleat (0,21 mol/L) kao sredstvo za flotaciju za podešavanje pH na 4~10. Do kemijske reakcije dolazi između oleatnih iona i čestica željeza na površini ilmenita kako bi se proizveo željezni oleat, koji se kemijski adsorbira Oleatni ioni održavaju ilmenit boljom flotabilnosti. Sakupljači fosfonske kiseline na bazi ugljikovodika razvijeni posljednjih godina imaju dobru selektivnost i učinkovitost sakupljanja ilmenita.
(3) Postupak kiselinskog ispiranja
Glavna svrha postupka kiselog ispiranja je uklanjanje topivih minerala željeza u kiseloj otopini. Čimbenici koji utječu na učinak pročišćavanja kiselinskog ispiranja uključuju veličinu čestica kvarcnog pijeska, temperaturu, vrijeme, vrstu kiseline, koncentraciju kiseline, omjer kruto-tekuće, itd., te povećanje temperature i otopine kiseline. Koncentracija i smanjenje polumjera kvarcnih čestica može povećati brzinu ispiranja i brzinu ispiranja Al. Učinak pročišćavanja jedne kiseline je ograničen, a miješana kiselina ima sinergistički učinak, koji može uvelike povećati brzinu uklanjanja nečistoća kao što su Fe i K. Uobičajene anorganske kiseline su HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, općenito se dva ili više njih miješaju i koriste u određenom omjeru.
Oksalna kiselina je organska kiselina koja se često koristi za ispiranje kiselinom. Može tvoriti relativno stabilan kompleks s otopljenim metalnim ionima, a nečistoće se lako ispiru. Ima prednosti niske doze i visoke stope uklanjanja željeza. Neki ljudi koriste ultrazvuk za pomoć u pročišćavanju oksalne kiseline i otkrili su da u usporedbi s konvencionalnim miješanjem i ultrazvukom u spremniku, ultrazvuk sonde ima najveću stopu uklanjanja Fe, količina oksalne kiseline manja je od 4 g/L, a stopa uklanjanja željeza doseže 75,4 posto.
Prisutnost razrijeđene kiseline i fluorovodične kiseline može učinkovito ukloniti metalne nečistoće kao što su Fe, Al, Mg, ali količina fluorovodične kiseline mora se kontrolirati jer fluorovodična kiselina može nagrizati čestice kvarca. Korištenje različitih vrsta kiselina također utječe na kvalitetu procesa pročišćavanja. Među njima, miješana kiselina HCl i HF ima najbolji učinak obrade. Neki ljudi koriste HCl i HF miješano sredstvo za ispiranje za pročišćavanje kvarcnog pijeska nakon magnetske separacije. Kemijskim ispiranjem, ukupna količina nečistoća je 40,71μg/g, a čistoća SiO2 je čak 99,993wt%.
(4) Mikrobno ispiranje
Mikroorganizmi se koriste za ispiranje tankog filma željeza ili impregniranje željeza na površini čestica kvarcnog pijeska, što je nedavno razvijena tehnika za uklanjanje željeza. Strane studije pokazale su da su korištenjem Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus i drugih mikroorganizama za ispiranje željeza na površini kvarcnog filma postignuti dobri rezultati, od kojih je učinak ispiranja željeza Aspergillus niger optimalan. Stopa uklanjanja Fe2O3 je uglavnom iznad 75%, a stupanj koncentrata Fe2O3 je samo 0,007%. Utvrđeno je i da bi učinak ispiranja željeza s prethodnim uzgojem većine bakterija i plijesni bio bolji.
2.2 Ostali napredak istraživanja kvarcnog pijeska za fotonaponsko staklo
Kako bi smanjili količinu kiseline, smanjili poteškoće s pročišćavanjem otpadnih voda i bili ekološki prihvatljivi, Peng Shou [5] et al. otkrio je metodu za pripremu kvarcnog pijeska s niskim udjelom željeza od 10 ppm postupkom bez dekapiranje: kao sirovina koristi se prirodni žilasti kvarc i trostupanjsko drobljenje, prva faza mljevenja i druga faza klasifikacije mogu dobiti granulaciju od 0,1 ~ 0,7 mm ; pijesak se odvaja prvom fazom magnetske separacije i drugom fazom snažnog magnetskog uklanjanja mehaničkog željeza i minerala koji sadrže željezo kako bi se dobio pijesak magnetske separacije; magnetska separacija pijeska postiže se drugom fazom flotacije Sadržaj Fe2O3 manji je od 10 ppm kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza, flotacija koristi H2SO4 kao regulator, podešava pH=2~3, koristi natrijev oleat i propilen diamin na bazi kokosovog ulja kao kolektore . Pripremljeni kvarcni pijesak SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, udovoljava zahtjevima silikatnih sirovina potrebnih za optičko staklo, fotoelektrično zaslonsko staklo i kvarcno staklo.
S druge strane, s iscrpljivanjem visokokvalitetnih resursa kvarca, sveobuhvatno korištenje resursa niske razine privuklo je široku pozornost. Xie Enjun iz China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. koristio je kaolinske ostatke za pripremu kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza za fotonaponsko staklo. Glavni mineralni sastav Fujian kaolinske jalovine je kvarc, koji sadrži malu količinu minerala nečistoća kao što su kaolinit, tinjac i feldspat. Nakon što se jalovina kaolina obradi postupkom obogaćivanja "mljevenje-hidraulička klasifikacija-magnetska separacija-flotacija", sadržaj čestica veličine 0,6~0,125 mm je veći od 95%, SiO2 je 99,62%, Al2O3 je 0,065%, Fe2O3 je 92×10-6 fini kvarcni pijesak zadovoljava zahtjeve kvalitete kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza za fotonaponsko staklo.
Shao Weihua i drugi iz Zhengzhou Instituta za sveobuhvatno korištenje mineralnih resursa Kineske akademije geoloških znanosti objavili su patent za izum: metoda za pripremu kvarcnog pijeska visoke čistoće iz jalovine kaolina. Koraci metode: a. Jalovina kaolina koristi se kao sirova ruda, koja se prosijava nakon miješanja i čišćenja kako bi se dobio materijal +0,6 mm; b. +0,6 mm materijal se melje i klasificira, a mineralni materijal od 0,4 mm0,1 mm podvrgava se operaciji magnetske separacije. Za dobivanje magnetskih i nemagnetskih materijala, nemagnetski materijali ulaze u operaciju gravitacijske separacije kako bi se dobili gravitacijska separacija lakih minerala i teški minerali gravitacijske separacije i lagani minerali gravitacijske separacije ulaze u operaciju ponovnog mljevenja kako bi se dobilo +0,1 mm minerala; c.+0.1mm Mineral ulazi u operaciju flotacije da bi se dobio koncentrat flotacije. Gornja voda flotacijskog koncentrata se uklanja i zatim ultrazvučno dekapira, a zatim prosijava kako bi se dobio grubi materijal +0,1 mm kao kvarcni pijesak visoke čistoće. Metoda izuma ne samo da može dobiti visokokvalitetne proizvode koncentrata kvarca, već također ima kratko vrijeme obrade, jednostavan tijek procesa, nisku potrošnju energije i visoku kvalitetu dobivenog koncentrata kvarca, koji može zadovoljiti zahtjeve kvalitete visoke čistoće kvarcni.
Jalovina kaolina sadrži veliku količinu resursa kvarca. Kroz obogaćivanje, pročišćavanje i duboku preradu, može zadovoljiti zahtjeve za korištenje fotonaponskih ultrabijelih staklenih sirovina. Ovo također daje novu ideju za sveobuhvatno korištenje resursa kaolinske jalovine.
3. Pregled tržišta kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza za fotonaponsko staklo
S jedne strane, u drugoj polovici 2020. proizvodni kapaciteti ograničeni ekspanzijom ne mogu se nositi s eksplozivnom potražnjom u uvjetima visokog prosperiteta. Ponuda i potražnja za fotonaponskim staklom su neuravnotežene, a cijena raste. U okviru zajedničkog poziva mnogih tvrtki za fotonaponske module, u prosincu 2020. Ministarstvo industrije i informacijske tehnologije izdalo je dokument koji pojašnjava da projekt fotonaponskog valjanog stakla ne može sadržavati plan zamjene kapaciteta. Pod utjecajem nove politike, stopa rasta proizvodnje fotonaponskog stakla povećat će se od 2021. Prema javnim informacijama, kapacitet valjanog fotonaponskog stakla s jasnim planom proizvodnje u 21./22. dosegnut će 22250/26590t/d, s godišnja stopa rasta od 68,4/48,6%. U slučaju politika i jamstava na strani potražnje, očekuje se da će fotonaponski pijesak dovesti do eksplozivnog rasta.
Kapacitet proizvodnje fotonaponske industrije stakla 2015-2022
S druge strane, znatno povećanje proizvodnog kapaciteta fotonaponskog stakla može uzrokovati da opskrba silicijevim pijeskom s niskim sadržajem željeza premaši ponudu, što zauzvrat ograničava stvarnu proizvodnju kapaciteta proizvodnje fotonaponskog stakla. Prema statistici, od 2014. domaća proizvodnja kvarcnog pijeska u mojoj zemlji općenito je nešto niža od domaće potražnje, a ponuda i potražnja održavaju čvrstu ravnotežu.
U isto vrijeme, domaći izvori kvarca s niskim sadržajem željeza u mojoj zemlji su oskudni, koncentrirani u Heyuanu u Guangdongu, Beihaiju u Guangxiju, Fengyangu u Anhuiju i Donghaiju u Jiangsuu, a veliku količinu njih treba uvesti.
Ultrabijeli kvarcni pijesak s niskim sadržajem željeza jedna je od važnih sirovina (koja čini oko 25% cijene sirovina) posljednjih godina. Cijena je također rasla. U prošlosti je dugo bila oko 200 juana/toni. Nakon izbijanja epidemije Q1 u 20 godina, pao je s visoke razine, te zasad održava stabilan rad.
Godine 2020. ukupna potražnja moje zemlje za kvarcnim pijeskom bit će 90,93 milijuna tona, proizvodnja će biti 87,65 milijuna tona, a neto uvoz 3,278 milijuna tona. Prema javnim informacijama, količina kvarcnog kamena u 100 kg rastaljenog stakla je oko 72,2 kg. Prema trenutnom planu proširenja, povećanje kapaciteta fotonaponskog stakla u 2021./2022. moglo bi doseći 3,23/24500 t/d, prema godišnjoj proizvodnji Izračunato kroz razdoblje od 360 dana, ukupna proizvodnja će odgovarati novoj povećanoj potražnji za niskim -željezni silikatni pijesak od 836/635 milijuna tona godišnje, odnosno nova potražnja za silikatnim pijeskom s niskim sadržajem željeza koju je donijelo fotonaponsko staklo u 2021./2022. činit će ukupni kvarcni pijesak u 2020. 9,2%/7,0% potražnje . Uzimajući u obzir da silikatni pijesak s niskim sadržajem željeza čini samo dio ukupne potražnje za silikatnim pijeskom, pritisak ponude i potražnje za silikatnim pijeskom s niskim udjelom željeza uzrokovan velikim ulaganjem u kapacitete za proizvodnju fotonaponskog stakla može biti puno veći od pritiska na cjelokupna industrija kvarcnog pijeska.
—Članak iz mreže Powder Network
Vrijeme objave: 11. prosinca 2021