Tijekom razdoblja "14. petogodišnjeg plana", prema strateškom planu zemlje "ugljični vrh i neutralan ugljik", fotonaponska industrija će dovesti do eksplozivnog razvoja.Pojava fotonaponske industrije "stvorila je bogatstvo" za cijeli industrijski lanac.U ovom blistavom lancu, fotonaponsko staklo je nezamjenjiva karika.Danas, zagovarajući očuvanje energije i zaštitu okoliša, potražnja za fotonaponskim staklom raste iz dana u dan, a postoji i neravnoteža između ponude i potražnje.Istodobno je poskupio i kvarcni pijesak s malo željeza i ultrabijeli, važan materijal za fotonaponsko staklo, a cijena je porasla i ponuda je manjkava.Stručnjaci iz industrije predviđaju da će kvarcni pijesak s malo željeza imati dugoročno povećanje od više od 15% tijekom više od 10 godina.Pod jakim vjetrom fotonapona, proizvodnja kvarcnog pijeska s malo željeza privukla je veliku pozornost.
1. Kvarcni pijesak za fotonaponsko staklo
Fotonaponsko staklo se općenito koristi kao inkapsulacijska ploča fotonaponskih modula, te je u izravnom kontaktu s vanjskim okruženjem.Njegova otpornost na vremenske uvjete, čvrstoća, propusnost svjetlosti i drugi pokazatelji igraju središnju ulogu u životnom vijeku fotonaponskih modula i dugotrajnoj učinkovitosti proizvodnje električne energije.Ioni željeza u kvarcnom pijesku lako se boje, a kako bi se osigurala visoka sunčeva propusnost originalnog stakla, sadržaj željeza u fotonaponskom staklu je niži od onog u običnom staklu, a kvarcni pijesak s malo željeza visoke čistoće silicija a mora se koristiti niski sadržaj nečistoća.
Trenutno u našoj zemlji postoji nekoliko visokokvalitetnih kvarcnih pijeska s niskim sadržajem željeza koji se lako iskopavaju, a uglavnom se distribuiraju u Heyuanu, Guangxi, Fengyangu, Anhuiju, Hainanu i drugim mjestima.U budućnosti, s rastom proizvodnih kapaciteta ultrabijelog reljefnog stakla za solarne ćelije, visokokvalitetni kvarcni pijesak s ograničenim proizvodnim prostorom postat će relativno rijedak resurs.Opskrba visokokvalitetnim i stabilnim kvarcnim pijeskom ograničit će konkurentnost tvrtki za fotonaponsko staklo 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 malo 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, ribanje, gašenje vodom za kalcinaciju, mljevenje, prosijavanje, magnetsko odvajanje, gravitacijsko odvajanje, flotaciju, kiselo ispiranje, ispiranje mikroba, otplinjavanje na visokim temperaturama, itd., Procesi dubokog pročišćavanja uključuju klorirano pečenje, sortiranje ozračenom bojom, supravodljivo magnetsko sortiranje, visokotemperaturni vakuum i tako dalje.Opći proces pročišćavanja domaćeg kvarcnog pijeska također je razvijen od ranog „mljevenja, magnetskog odvajanja, pranja“ do „odvajanja → grubog drobljenja → kalcinacije → gašenja u vodi → mljevenja → prosijavanja → magnetskog odvajanja → flotacije → kiseline Kombinirani proces obogaćivanja uranjanja→pranja→sušenja, u kombinaciji s mikrovalnom, ultrazvučnom i drugim sredstvima za prethodnu obradu ili pomoćno pročišćavanje, uvelike poboljšava učinak pročišćavanja.S obzirom na zahtjeve fotonaponskog stakla za malo željeza, uglavnom se uvodi 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 feldspatu
② Pričvršćen na površinu kvarcnih čestica u obliku filma željeznog oksida
③Minerali željeza kao što su hematit, magnetit, spekularit, kinit itd. ili minerali koji sadrže željezo kao što su liskun, amfibol, granat itd.
④U stanju je uronjenja ili leće unutar čestica kvarca
⑤ Postoji u stanju čvrste otopine unutar kristala kvarca
⑥ Određena količina sekundarnog željeza bit će pomiješana u procesu drobljenja i mljevenja
Za učinkovito odvajanje minerala koji sadrže željezo od kvarca, potrebno je najprije utvrditi stanje prisutnosti željeznih nečistoća u kvarcnoj rudi i odabrati razumnu metodu obogaćivanja i proces odvajanja kako bi se postiglo uklanjanje željeznih nečistoća.
(1) Proces magnetskog odvajanja
Proces magnetske separacije može u najvećoj mjeri ukloniti slabe magnetske nečistoće kao što su hematit, limonit i biotit, uključujući spojene čestice.Prema magnetskoj jakosti, magnetsko odvajanje se može podijeliti na jako magnetsko odvajanje i slabo magnetsko odvajanje.Snažna magnetska separacija obično prihvaća mokri jak magnetski separator ili magnetski separator visokog gradijenta.
Općenito govoreći, kvarcni pijesak koji sadrži uglavnom slabe magnetske nečistoće minerale kao što su limonit, hematit, biotit, itd., može se odabrati pomoću jakog magnetskog stroja mokrog tipa pri vrijednosti iznad 8,0×105A/m;Za jake magnetske minerale u kojima dominira željezna ruda, bolje je koristiti slab magnetski stroj ili srednji magnetski stroj za separaciju.[2] U današnje vrijeme, primjenom magnetskih separatora s visokim gradijentom i jakim magnetskim poljem, magnetska separacija i pročišćavanje značajno su poboljšani u odnosu na prošlost.Na primjer, korištenjem snažnog magnetskog separatora s elektromagnetskom indukcijskom valjkom za uklanjanje željeza ispod jakosti magnetskog polja od 2,2T 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 feldspat iz kvarcnog pijeska.Za flotacijsko odvajanje minerala koji sadrže željezo i kvarca, pronalaženje oblika pojavljivanja nečistoća željeza i oblika distribucije svake veličine čestica ključ je za odabir pravilnog procesa odvajanja za uklanjanje željeza.Većina minerala koji sadrže željezo imaju nultu električnu točku iznad 5, koja je pozitivno nabijena u kiseloj sredini i teoretski prikladna za korištenje anionskih kolektora.
Masna kiselina (sapun), hidrokarbil sulfonat ili sulfat mogu se koristiti kao anionski sakupljač za flotaciju rude željeznog oksida.Pirit može biti flotacija pirita iz kvarca u okruženju za kiseljenje s klasičnim flotacijskim sredstvom za izobutil ksantat plus butilamin crni prah (4:1).Doziranje je oko 200 ppmw.
Flotacija ilmenita općenito koristi natrijev oleat (0,21 mol/L) kao flotacijsko sredstvo za podešavanje pH na 4~10.Kemijska reakcija se događa između oleatnih iona i željeznih čestica na površini ilmenita kako bi se dobio željezni oleat, koji je kemijski adsorbiran. Oleatni ioni održavaju ilmenit s boljom floatabilnosti.Kolektori fosfonske kiseline na bazi ugljikovodika razvijeni posljednjih godina imaju dobru selektivnost i performanse sakupljanja ilmenita.
(3) Proces ispiranja kiselinom
Glavna svrha procesa kiselog ispiranja je uklanjanje topljivih minerala željeza u kiseloj otopini.Čimbenici koji utječu na učinak pročišćavanja kiselog ispiranja uključuju veličinu čestica kvarcnog pijeska, temperaturu, vrijeme, vrstu kiseline, koncentraciju kiseline, omjer krutine i tekućine itd., te povećavaju temperaturu i otopinu kiseline.Koncentracija i smanjenje radijusa kvarcnih čestica može povećati brzinu ispiranja i brzinu ispiranja Al.Učinak pročišćavanja jedne kiseline je ograničen, a miješana kiselina ima sinergistički učinak, što 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 uobičajena organska kiselina za ispiranje kiseline.Može tvoriti relativno stabilan kompleks s otopljenim metalnim ionima, a nečistoće se lako ispiru.Ima prednosti niske doze i visoke brzine uklanjanja željeza.Neki ljudi koriste ultrazvuk za pomoć pri pročišćavanju oksalne kiseline i otkrili su da u usporedbi s konvencionalnim ultrazvukom miješanja i spremnika, ultrazvuk sonde ima najveću brzinu uklanjanja Fe, količina oksalne kiseline je manja od 4 g/L, a brzina uklanjanja željeza doseže 75,4%.
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 korodirati 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 magnetskog odvajanja.Kemijskim ispiranjem ukupna količina nečistoća je 40,71 μg/g, a čistoća SiO2 čak 99,993 tež.%.
(4) Mikrobno ispiranje
Mikroorganizmi se koriste za ispiranje tankoslojnog željeza ili impregniranje željeza na površini čestica kvarcnog pijeska, što je nedavno razvijena tehnika za uklanjanje željeza.Inozemna istraživanja su pokazala da su primjenom Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus i drugih mikroorganizama za ispiranje željeza na površini kvarcnog filma postignuti dobri rezultati, od kojih je učinak Aspergillus niger ispiranje željeza optimalan.Brzina uklanjanja Fe2O3 uglavnom je iznad 75%, a kvaliteta Fe2O3 koncentrata je čak 0,007%.I utvrđeno je da bi učinak ispiranja željeza uz prethodnu kultivaciju većine bakterija i plijesni bio bolji.
2.2 Drugi napredak istraživanja kvarcnog pijeska za fotonaponsko staklo
Kako bi se smanjila količina kiseline, smanjila poteškoća pročišćavanja otpadnih voda i bila ekološki prihvatljiva, Peng Shou [5] i sur.otkrio je metodu za pripremu kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza od 10 ppm postupkom bez kiseljenja: prirodni venasti kvarc se koristi kao sirovina, a trostupanjsko drobljenje. Prva faza mljevenja i druga faza mogu dobiti granulaciju 0,1~0,7 mm ;grit se odvaja prvim stupnjem magnetske separacije i drugim stupnjem snažnog magnetskog uklanjanja mehaničkog željeza i minerala koji sadrže željezo kako bi se dobio pijesak za magnetsku separaciju;magnetska separacija pijeska postiže se flotacijom druge faze. Sadržaj Fe2O3 je manji od 10ppm kvarcnog pijeska s malo željeza, flotacija koristi H2SO4 kao regulator, podešava pH=2~3, koristi natrijev oleat i propilen diamin na bazi kokosovog ulja kao sakupljače .Pripremljeni kvarcni pijesak SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, zadovoljava zahtjeve silikatne sirovine potrebne za optičko staklo, staklo za fotoelektrične zaslone i kvarcno staklo.
S druge strane, s iscrpljivanjem visokokvalitetnih resursa kvarca, sveobuhvatno korištenje jeftinih resursa privuklo je široku pozornost.Xie Enjun iz Kine Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. koristio je kaolinsku jalovinu za pripremu kvarcnog pijeska s malo željeza za fotonaponsko staklo.Glavni mineralni sastav jalovine Fujian kaolina je kvarc, koji sadrži malu količinu minerala nečistoća kao što su kaolinit, liskun i feldspat.Nakon što je jalovina kaolina obrađena postupkom beneficiranja "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 ispunjava zahtjeve kvalitete kvarcnog pijeska s malo 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: metodu za pripremu kvarcnog pijeska visoke čistoće iz jalovine kaolina.Koraci metode: a.Kao sirova ruda koristi se kaolinska jalovina, koja se nakon miješanja prosije i pročišćava kako bi se dobio materijal od +0,6 mm;b.+0,6 mm materijal je mljeveno i klasificirano, a 0,4 mm0,1 mm mineralni materijal je podvrgnut operaciji magnetskog odvajanja. Za dobivanje magnetskih i nemagnetnih materijala, nemagnetski materijali ulaze u operaciju gravitacijskog odvajanja kako bi se dobili laki minerali gravitacijskog odvajanja i teški minerali odvajanja gravitacijom i laki minerali gravitacijskog odvajanja ulaze u operaciju ponovnog mljevenja kako bi se dobili +0,1 mm minerala;c.+0,1 mm Mineral ulazi u operaciju flotacije kako bi se dobio flotacijski koncentrat.Gornja voda flotacijskog koncentrata se uklanja i zatim ultrazvučno kiseli, a zatim se prosijava kako bi se dobio +0,1 mm grubi materijal kao kvarcni pijesak visoke čistoće.Metoda izuma može ne samo dobiti visokokvalitetne proizvode kvarcnog koncentrata, već također ima kratko vrijeme obrade, jednostavan tok procesa, nisku potrošnju energije i visoku kvalitetu dobivenog kvarcnog koncentrata, koji može zadovoljiti zahtjeve kvalitete visoke čistoće kvarcni.
Kaolinska jalovina sadrži veliku količinu resursa kvarca.Obogaćivanjem, pročišćavanjem i dubinskom obradom može zadovoljiti zahtjeve za korištenje fotonaponskih ultra-bijelih staklenih sirovina.To također daje novu ideju za sveobuhvatno korištenje resursa jalovine kaolina.
3. Pregled tržišta kvarcnog pijeska s malo željeza za fotonaponsko staklo
S jedne strane, u drugoj polovici 2020. proizvodni kapaciteti ograničeni ekspanzijom ne mogu se nositi s eksplozivnom potražnjom pod visokim prosperitetom.Ponuda i potražnja fotonaponskog stakla je neuravnotežena, a cijena raste.Na zajednički poziv brojnih tvrtki koje se bave proizvodnjom fotonaponskih modula, Ministarstvo industrije i informacijske tehnologije u prosincu 2020. izdalo je dokument u kojem se pojašnjava da projekt fotonaponskog valjanog stakla možda neće formulirati plan zamjene kapaciteta.Pod utjecajem nove politike, stopa rasta proizvodnje fotonaponskog stakla bit će proširena od 2021. Prema javnim informacijama, kapacitet valjanog fotonaponskog stakla s jasnim planom proizvodnje 21. 22. dostići će 22250/26590 t/d, uz godišnja stopa rasta od 68,4/48,6%.U slučaju jamstava politike i potražnje, očekuje se da će fotonaponski pijesak dovesti do eksplozivnog rasta.
2015-2022 proizvodni kapacitet fotonaponske industrije stakla
S druge strane, značajno povećanje proizvodnog kapaciteta fotonaponskog stakla može uzrokovati da opskrba kremenog pijeska s niskim sadržajem željeza premaši ponudu, što zauzvrat ograničava stvarnu proizvodnju proizvodnih kapaciteta fotonaponskog stakla.Prema statistikama, 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 resursi 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 velika količina njih treba biti uvezena.
Ultrabijeli kvarcni pijesak s malo željeza jedna je od važnih sirovina (koji čini oko 25% cijene sirovine) posljednjih godina.Cijena je također rasla.U prošlosti je već dugo bio oko 200 juana/tona.Nakon izbijanja epidemije Q1 u 20 godina, ona je pala s visoke razine, a trenutno održava stabilan rad.
U 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 iznosi oko 72,2 kg.Prema postojećem planu proširenja, povećanje kapaciteta fotonaponskog stakla u 2021./2022. može doseći 3,23/24500 t/d, prema godišnjoj proizvodnji Izračunato u razdoblju od 360 dana, ukupna proizvodnja odgovarat će novo povećanoj potražnji za niskim - željezni silicijski pijesak od 836/635 milijuna tona godišnje, odnosno nova potražnja za silicijevim pijeskom s malo željeza koju donosi fotonaponsko staklo u 2021./2022., činit će ukupni kvarcni pijesak u 2020. godini 9,2%/7,0% potražnje .S obzirom na to da pijesak s malo željeza čini samo dio ukupne potražnje za silicijevim pijeskom, pritisak ponude i potražnje za silicijevim pijeskom s malo željeza uzrokovan velikim ulaganjem u kapacitet proizvodnje fotonaponskog stakla može biti mnogo veći od pritiska na cjelokupna industrija kvarcnog pijeska.
—Članak iz Powder Networka
Vrijeme objave: 11.12.2021