Gedurende die "14de Vyfjaarplan"-periode, volgens die land se "koolstofpiek en koolstofneutraal" strategiese plan, sal die fotovoltaïese industrie tot plofbare ontwikkeling lei. Die uitbreek van die fotovoltaïese industrie het "rykdom geskep" vir die hele industriële ketting. In hierdie verblindende ketting is fotovoltaïese glas 'n onontbeerlike skakel. Vandag, wat energiebesparing en omgewingsbeskerming bepleit, neem die vraag na fotovoltaïese glas dag vir dag toe, en daar is 'n wanbalans tussen vraag en aanbod. Terselfdertyd het lae-yster en ultra-wit kwartsand, 'n belangrike materiaal vir fotovoltaïese glas, ook gestyg, en die prys het gestyg en die aanbod is skaars. Bedryfsdeskundiges voorspel dat lae-yster kwartsand 'n langtermyntoename van meer as 15% vir meer as 10 jaar sal hê. Onder die sterk wind van fotovoltaïese energie het die produksie van lae-yster kwartsand baie aandag getrek.
1. Kwartsand vir fotovoltaïese glas
Fotovoltaïese glas word oor die algemeen as die omhulselpaneel van fotovoltaïese modules gebruik, en dit is in direkte kontak met die eksterne omgewing. Die weerbestandheid, sterkte, ligdeurlaatbaarheid en ander aanwysers speel 'n sentrale rol in die lewensduur van fotovoltaïese modules en langtermyn-kragopwekkingsdoeltreffendheid. Die ysterione in die kwartsand is maklik om te kleur, en om die hoë sondeurlaatbaarheid van die oorspronklike glas te verseker, is die ysterinhoud van fotovoltaïese glas laer as dié van gewone glas, en lae-yster kwartsand met hoë silikonsuiwerheid en lae onsuiwerheidsinhoud moet gebruik word.
Tans is daar min hoëgehalte kwartsand met lae ysterinhoud wat maklik is om in ons land te myn, en dit word hoofsaaklik versprei in Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan en ander plekke. In die toekoms, met die groei van die produksiekapasiteit van ultrawit reliëfglas vir sonselle, sal hoëgehalte kwartsand met 'n beperkte produksiegebied 'n relatief skaars hulpbron word. Die voorsiening van hoëgehalte en stabiele kwartsand sal die mededingendheid van fotovoltaïese glasmaatskappye in die toekoms beperk. Daarom is die vraag na hoe om die inhoud van yster, aluminium, titanium en ander onsuiwerheidselemente in kwartsand effektief te verminder en hoësuiwer kwartsand voor te berei, 'n warm navorsingsonderwerp.
2. Produksie van kwartsand met lae ysterinhoud vir fotovoltaïese glas
2.1 Suiwering van kwartsand vir fotovoltaïese glas
Tans sluit die tradisionele kwarts-suiweringsprosesse wat volwasse in die bedryf toegepas word, sortering, skrop, kalsinasie-waterblus, maal, sif, magnetiese skeiding, swaartekragskeiding, flotasie, suurloging, mikrobiese loging, hoëtemperatuur-ontgassing, ens. in. Diep suiweringsprosesse sluit in gechloreerde roostering, bestraalde kleursortering, supergeleidende magnetiese sortering, hoëtemperatuurvakuum en so aan. Die algemene veredelingsproses van huishoudelike kwartsandsuiwering is ook ontwikkel van die vroeë "maal, magnetiese skeiding, was" tot "skeiding → growwe vergruising → kalsinasie → waterblus → maal → sifting → magnetiese skeiding → flotasie → suur". Die gekombineerde veredelingsproses van onderdompeling → was → droog, gekombineer met mikrogolf, ultrasoniese en ander middele vir voorbehandeling of hulpsuiwering, verbeter die suiweringseffek aansienlik. In die lig van die lae ystervereistes van fotovoltaïese glas, word die navorsing en ontwikkeling van kwartsandverwyderingsmetodes hoofsaaklik bekendgestel.
Oor die algemeen bestaan yster in die volgende ses algemene vorme in kwartserts:
① Bestaan in die vorm van fyn deeltjies in klei of kaoliniseerde veldspaat
② Aangeheg aan die oppervlak van kwartsdeeltjies in die vorm van 'n ysteroksiedfilm
③Ysterminerale soos hematiet, magnetiet, spekulariet, qiniet, ens. of ysterbevattende minerale soos mika, amfibool, granaat, ens.
④Dit is in die toestand van onderdompeling of lens binne die kwartsdeeltjies
⑤ Bestaan in die toestand van vaste oplossing binne die kwartskristal
⑥ 'n Sekere hoeveelheid sekondêre yster sal in die vergruisings- en maalproses gemeng word
Om ysterbevattende minerale effektief van kwarts te skei, is dit nodig om eers die voorkoms van ysteronsuiwerhede in die kwartserts vas te stel en 'n redelike veredelingsmetode en skeidingsproses te kies om die verwydering van ysteronsuiwerhede te bewerkstellig.
(1) Magnetiese skeidingsproses
Die magnetiese skeidingsproses kan die swak magnetiese onsuiwerheidsminerale soos hematiet, limoniet en biotiet, insluitend saamgevoegde deeltjies, tot die grootste mate verwyder. Volgens die magnetiese sterkte kan magnetiese skeiding verdeel word in sterk magnetiese skeiding en swak magnetiese skeiding. Die sterk magnetiese skeiding gebruik gewoonlik 'n nat sterk magnetiese skeier of 'n hoëgradiënt magnetiese skeier.
Oor die algemeen kan kwartsand wat hoofsaaklik swak magnetiese onsuiwerheidsminerale soos limoniet, hematiet, biotiet, ens. bevat, gekies word met behulp van 'n nat-tipe sterk magnetiese masjien teen 'n waarde bo 8.0 × 105A/m; Vir sterk magnetiese minerale wat deur ystererts oorheers word, is dit beter om 'n swak magnetiese masjien of 'n medium magnetiese masjien vir skeiding te gebruik. [2] Deesdae, met die toepassing van hoëgradiënt- en sterk magnetiese veldmagnetiese skeiers, is magnetiese skeiding en suiwering aansienlik verbeter in vergelyking met die verlede. Byvoorbeeld, die gebruik van 'n elektromagnetiese induksie-roltipe sterk magnetiese skeier om yster onder 2.2T magnetiese veldsterkte te verwyder, kan die inhoud van Fe2O3 van 0.002% tot 0.0002% verminder.
(2) Flotasieproses
Flotasie is 'n proses waar mineraaldeeltjies geskei word deur verskillende fisiese en chemiese eienskappe op die oppervlak van mineraaldeeltjies. Die hoofdoel is om die verwante mineraalmika en veldspaat uit die kwartsand te verwyder. Vir die flotasieskeiding van ysterbevattende minerale en kwarts, is die uitvind van die voorkomsvorm van ysteronsuiwerhede en die verspreidingsvorm van elke deeltjiegrootte die sleutel tot die keuse van 'n behoorlike skeidingsproses vir ysterverwydering. Die meeste ysterbevattende minerale het 'n nul-elektriese punt bo 5, wat positief gelaai is in 'n suur omgewing, en teoreties geskik is vir die gebruik van anioniese versamelaars.
Vetsuur (seep), hidrokarbielsulfonaat of sulfaat kan as anioniese versamelaar gebruik word vir die flotasie van ysteroksiederts. Piriet kan flotasie van piriet uit kwarts wees in 'n beitsomgewing met die klassieke flotasiemiddel vir isobutielxantaat plus butielamienswartpoeier (4:1). Die dosis is ongeveer 200 dpmw.
Die flotasie van ilmeniet gebruik gewoonlik natriumoleaat (0.21 mol/L) as 'n flotasiemiddel om die pH tot 4~10 aan te pas. 'n Chemiese reaksie vind plaas tussen oleaatione en ysterdeeltjies op die oppervlak van die ilmeniet om ysteroleaat te produseer, wat chemies geadsorbeer word. Oleaatione hou ilmeniet met beter dryfvermoë. Die koolwaterstof-gebaseerde fosfonsuurkollektors wat in onlangse jare ontwikkel is, het goeie selektiwiteit en versamelprestasie vir ilmeniet.
(3) Suurloogproses
Die hoofdoel van die suurlogingsproses is om oplosbare ysterminerale in die suuroplossing te verwyder. Die faktore wat die suiweringseffek van die suurloging beïnvloed, sluit in kwartsanddeeltjiegrootte, temperatuur, tyd, suurtipe, suurkonsentrasie, vastestof-vloeistofverhouding, ens., en verhoog die temperatuur en suuroplossing. Konsentrasie en vermindering van die radius van die kwartsdeeltjies kan die logingspoed en logingspoed van Al verhoog. Die suiweringseffek van 'n enkele suur is beperk, en die gemengde suur het 'n sinergistiese effek, wat die verwyderingspoed van onsuiwerheidselemente soos Fe en K aansienlik kan verhoog. Algemene anorganiese sure is HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, gewoonlik word twee of meer daarvan gemeng en in 'n sekere verhouding gebruik.
Oksaalsuur is 'n algemeen gebruikte organiese suur vir suurloging. Dit kan 'n relatief stabiele kompleks met die opgeloste metaalione vorm, en die onsuiwerhede word maklik uitgespoel. Dit het die voordele van lae dosis en hoë ysterverwyderingstempo. Sommige mense gebruik ultraklank om die suiwering van oksaalsuur te help, en het gevind dat in vergelyking met konvensionele roer- en tenk-ultraklank, sonde-ultraklank die hoogste Fe-verwyderingstempo het, die hoeveelheid oksaalsuur minder as 4g/L is, en die ysterverwyderingstempo 75.4% bereik.
Die teenwoordigheid van verdunde suur en hidrofluoorsuur kan metaalonsuiwerhede soos Fe, Al, Mg effektief verwyder, maar die hoeveelheid hidrofluoorsuur moet beheer word omdat hidrofluoorsuur die kwartsdeeltjies kan korrodeer. Die gebruik van verskillende soorte sure beïnvloed ook die kwaliteit van die suiweringsproses. Onder hulle het die gemengde suur van HCl en HF die beste verwerkingseffek. Sommige mense gebruik HCl en HF gemengde loogmiddels om die kwartsand na magnetiese skeiding te suiwer. Deur chemiese loog is die totale hoeveelheid onsuiwerheidselemente 40.71μg/g, en die suiwerheid van SiO2 is so hoog as 99.993 gewig%.
(4) Mikrobiese uitloging
Mikroörganismes word gebruik om dunfilmyster uit te loog of yster op die oppervlak van kwartsanddeeltjies te impregneer, wat 'n onlangs ontwikkelde tegniek is om yster te verwyder. Buitelandse studies het getoon dat die gebruik van Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus en ander mikroörganismes om yster op die oppervlak van die kwartsfilm uit te loog goeie resultate behaal het, waarvan die effek van Aspergillus niger op ysteruitloog optimaal is. Die verwyderingstempo van Fe2O3 is meestal bo 75%, en die graad van Fe2O3-konsentraat is so laag as 0.007%. En daar is gevind dat die effek van ysteruitloog met die voorkultivering van die meeste bakterieë en swamme beter sou wees.
2.2 Ander navorsingsvordering van kwartsand vir fotovoltaïese glas
Om die hoeveelheid suur te verminder, die moeilikheid van rioolbehandeling te verminder en omgewingsvriendelik te wees, het Peng Shou [5] et al. 'n metode bekend gemaak vir die voorbereiding van 10 dpm lae-yster kwartsand deur 'n nie-beitsproses: natuurlike aarkwarts word as grondstof gebruik, en drie-stadium vergruising. Die eerste stadium maal en die tweede stadium klassifikasie kan 0.1~0.7 mm korrels verkry; die korrels word geskei deur die eerste stadium van magnetiese skeiding en die tweede stadium van sterk magnetiese verwydering van meganiese yster en ysterhoudende minerale om magnetiese skeidingsand te verkry; die magnetiese skeiding van die sand word verkry deur die tweede stadium flotasie. Die Fe2O3-inhoud is laer as 10 dpm lae-yster kwartsand. Flotasie gebruik H2SO4 as reguleerder, pas pH=2~3 aan, gebruik natriumoleaat en klapperolie-gebaseerde propileendiamien as versamelaars. Die voorbereide kwartsand SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10 dpm, voldoen aan die vereistes van silikahoudende grondstowwe wat benodig word vir optiese glas, fotoëlektriese vertoonglas en kwartsglas.
Aan die ander kant, met die uitputting van hoëgehalte-kwartsbronne, het die omvattende benutting van lae-end-bronne wydverspreide aandag getrek. Xie Enjun van China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. het kaolien-uitskot gebruik om lae-yster kwartsand vir fotovoltaïese glas voor te berei. Die hoofmineraalsamestelling van Fujian-kaolien-uitskot is kwarts, wat 'n klein hoeveelheid onsuiwerheidsminerale soos kaoliniet, mika en veldspaat bevat. Nadat die kaolien-uitskot verwerk is deur die veredelingsproses van "maal-hidrouliese klassifikasie-magnetiese skeiding-flotasie", is die inhoud van 0.6~0.125 mm deeltjiegrootte groter as 95%, SiO2 is 99.62%, Al2O3 is 0.065%, Fe2O3 is 92×10-6 fyn kwartsand wat voldoen aan die kwaliteitsvereistes van lae-yster kwartsand vir fotovoltaïese glas.
Shao Weihua en ander van die Zhengzhou Instituut vir Omvattende Benutting van Minerale Hulpbronne, Chinese Akademie vir Geologiese Wetenskappe, het 'n uitvindingspatent gepubliseer: 'n metode vir die voorbereiding van hoësuiwerheid kwartsand uit kaolienmonsters. Die metodestappe: a. Kaolienmonsters word as rou erts gebruik, wat gesif word nadat dit geroer en geskrop is om +0.6mm materiaal te verkry; b. +0.6mm materiaal word gemaal en geklassifiseer, en 0.4mm-0.1mm mineraalmateriaal word aan 'n magnetiese skeidingsbewerking onderwerp. Om magnetiese en nie-magnetiese materiale te verkry, gaan die nie-magnetiese materiale die swaartekragskeidingsbewerking binne om die swaartekragskeiding ligte minerale en die swaartekragskeiding swaar minerale te verkry, en die swaartekragskeiding ligte minerale gaan die hermaalbewerking binne om te sif om +0.1mm minerale te verkry; c. +0.1mm Die mineraal gaan die flottasiebewerking binne om die flottasiekonsentraat te verkry. Die boonste water van die flottasiekonsentraat word verwyder en dan ultrasonies gepekel, en dan gesif om die +0.1mm growwe materiaal as hoësuiwerheid kwartsand te verkry. Die metode van die uitvinding kan nie net hoëgehalte kwartskonsentraatprodukte verkry nie, maar het ook kort verwerkingstyd, eenvoudige prosesvloei, lae energieverbruik en hoë gehalte van die verkrygde kwartskonsentraat, wat aan die kwaliteitsvereistes van hoësuiwerheidskwarts kan voldoen.
Kaolien-slyk bevat 'n groot hoeveelheid kwartsbronne. Deur veredeling, suiwering en diep verwerking kan dit voldoen aan die vereistes vir die gebruik van fotovoltaïese ultra-wit glasgrondstowwe. Dit bied ook 'n nuwe idee vir die omvattende benutting van kaolien-slykbronne.
3. Markoorsig van kwartsand met lae ysterinhoud vir fotovoltaïese glas
Aan die een kant, in die tweede helfte van 2020, kan die uitbreidingsbeperkte produksiekapasiteit nie die plofbare vraag onder hoë voorspoed hanteer nie. Die vraag en aanbod van fotovoltaïese glas is ongebalanseerd, en die prys styg. Onder die gesamentlike oproep van baie fotovoltaïese modulemaatskappye het die Ministerie van Nywerheid en Inligtingstegnologie in Desember 2020 'n dokument uitgereik wat verduidelik dat die fotovoltaïese gerolde glasprojek moontlik nie 'n kapasiteitsvervangingsplan sal formuleer nie. Beïnvloed deur die nuwe beleid, sal die groeikoers van fotovoltaïese glasproduksie vanaf 2021 uitgebrei word. Volgens openbare inligting sal die kapasiteit van gerolde fotovoltaïese glas met 'n duidelike produksieplan in 21/22 22250/26590t/d bereik, met 'n jaarlikse groeikoers van 68.4/48.6%. In die geval van beleid en vraagkantwaarborge, word verwag dat fotovoltaïese sand plofbare groei sal inlui.
2015-2022 fotovoltaïese glasbedryf produksiekapasiteit
Aan die ander kant kan die aansienlike toename in die produksiekapasiteit van fotovoltaïese glas veroorsaak dat die aanbod van lae-yster silikasand die aanbod oorskry, wat weer die werklike produksie van fotovoltaïese glasproduksiekapasiteit beperk. Volgens statistieke was my land se binnelandse kwartsandproduksie sedert 2014 oor die algemeen effens laer as die binnelandse vraag, en het vraag en aanbod 'n noue balans gehandhaaf.
Terselfdertyd is my land se binnelandse lae-yster kwartsplaasbronne skaars, gekonsentreer in Heyuan van Guangdong, Beihai van Guangxi, Fengyang van Anhui en Donghai van Jiangsu, en 'n groot hoeveelheid daarvan moet ingevoer word.
Ultrawit kwartsand met 'n lae ysterinhoud is die afgelope paar jaar een van die belangrike grondstowwe (wat ongeveer 25% van die grondstofkoste uitmaak). Die prys het ook gestyg. In die verlede was dit lank reeds rondom 200 yuan/ton. Na die uitbreek van die eerste kwartaal-epidemie in 20 jaar het dit van 'n hoë vlak gedaal en handhaaf dit tans stabiele werking vir eers.
In 2020 sal my land se algehele vraag na kwartsand 90,93 miljoen ton wees, die produksie sal 87,65 miljoen ton wees, en die netto invoer sal 3,278 miljoen ton wees. Volgens openbare inligting is die hoeveelheid kwartssteen in 100 kg gesmelte glas ongeveer 72,2 kg. Volgens die huidige uitbreidingsplan kan die kapasiteitsverhoging van fotovoltaïese glas in 2021/2022 3,23/24500 t/d bereik, volgens die jaarlikse produksie. Bereken oor 'n 360-dae-periode, sal die totale produksie ooreenstem met die nuut verhoogde vraag na lae-yster silikasand van 836/635 miljoen ton/jaar, dit wil sê, die nuwe vraag na lae-yster silikasand wat deur fotovoltaïese glas in 2021/2022 gebring word, sal verantwoordelik wees vir die algehele kwartsand in 2020 van 9,2%/7,0% van die vraag. Aangesien lae-yster silikasand slegs 'n deel van die totale vraag na silikasand uitmaak, kan die vraag- en aanboddruk op lae-yster silikasand wat veroorsaak word deur die grootskaalse belegging in fotovoltaïese glasproduksiekapasiteit baie hoër wees as die druk op die algehele kwartsandbedryf.
—Artikel van Powder Network
Plasingstyd: 11 Desember 2021