Tokom perioda „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 čitav industrijski lanac.U ovom blistavom lancu, fotonaponsko staklo je nezamjenjiva karika.Danas, zagovarajući očuvanje energije i zaštitu životne sredine, potražnja za fotonaponskim staklom raste iz dana u dan, a postoji i neravnoteža između ponude i potražnje.Istovremeno, poskupio je i kvarcni pijesak sa malo gvožđa i ultrabijeli, važan materijal za fotonaponsko staklo, a cijena je porasla i ponuda je manjkava.Stručnjaci iz industrije predviđaju da će kvarcni pijesak sa niskim sadržajem željeza imati dugoročno povećanje od više od 15% za više od 10 godina.Pod jakim vetrom fotonapona, veliku pažnju je privukla proizvodnja kvarcnog peska sa niskim sadržajem gvožđa.
1. Kvarcni pijesak za fotonaponsko staklo
Fotonaponsko staklo se uglavnom koristi kao panel za inkapsulaciju fotonaponskih modula i u direktnom je kontaktu s vanjskim okruženjem.Njegova otpornost na vremenske uvjete, snaga, propusnost svjetlosti i drugi pokazatelji igraju centralnu ulogu u životnom vijeku fotonaponskih modula i dugotrajnoj efikasnosti proizvodnje električne energije.Ioni željeza u kvarcnom pijesku se lako 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 i visoke čistoće silicija i mora se koristiti nizak sadržaj nečistoća.
Trenutno u našoj zemlji postoji nekoliko visokokvalitetnih kvarcnih pijeska sa niskim sadržajem željeza koji se lako iskopavaju, a uglavnom se distribuiraju u Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan i drugim mjestima.U budućnosti, s rastom proizvodnih kapaciteta ultra-bijelog reljefnog stakla za solarne ćelije, visokokvalitetni kvarcni pijesak sa ograničenim proizvodnim prostorom postat će relativno rijedak resurs.Opskrba visokokvalitetnim i stabilnim kvarcnim pijeskom ograničit će konkurentnost kompanija za fotonaponsko staklo u budućnosti.Stoga, kako efikasno smanjiti sadržaj željeza, aluminija, titana i drugih nečistoća u kvarcnom pijesku i pripremiti kvarcni pijesak visoke čistoće, vruća je tema istraživanja.
2. Proizvodnja kvarcnog pijeska sa niskim sadržajem željeza za fotonaponsko staklo
2.1 Pročišćavanje kvarcnog pijeska za fotonaponsko staklo
Trenutačno, tradicionalni procesi prečišćavanja kvarca koji se zrelo primjenjuju u industriji uključuju sortiranje, ribanje, gašenje kalcinacijom-vodom, mljevenje, prosijavanje, magnetsko odvajanje, gravitacijsko odvajanje, flotaciju, kiselo luženje, mikrobno ispiranje, visokotemperaturno otplinjavanje, itd., Procesi dubinskog pročišćavanja uključuju hlorirano pečenje, sortiranje ozračenom bojom, supravodljivo magnetno sortiranje, visokotemperaturni vakuum i tako dalje.Opšti proces obogaćivanja prečišćavanja domaćeg kvarcnog pijeska također je razvijen od ranog „mljevenja, magnetske separacije, pranja“ do „odvajanja → grubog drobljenja → kalcinacije → gašenja u vodi → mljevenja → prosijavanja → magnetne separacije → flotacije → kiseline Kombinovani proces obogaćivanja uranjanja→pranja→sušenja, u kombinaciji sa mikrotalasnim, ultrazvučnim i drugim sredstvima za predtretman ili pomoćno prečišćavanje, značajno poboljšava efekat prečišćavanja.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 gvožđa kao što su hematit, magnetit, spekularit, kinit itd. ili minerali koji sadrže gvožđe kao što su liskun, amfibol, granat itd.
④U stanju je uronjenja ili sočiva unutar čestica kvarca
⑤ Postoji u stanju čvrstog rastvora unutar kristala kvarca
⑥ Određena količina sekundarnog željeza će biti pomiješana u procesu drobljenja i mljevenja
Da bi se efikasno odvojili minerali koji sadrže gvožđe od kvarca, potrebno je prvo utvrditi stanje nečistoća gvožđa u rudi kvarca i odabrati razumnu metodu obogaćivanja i proces separacije kako bi se postiglo uklanjanje nečistoća gvožđa.
(1) Proces magnetne separacije
Proces magnetske separacije može u najvećoj mjeri ukloniti slabe magnetne nečistoće kao što su hematit, limonit i biotit, uključujući spojene čestice.Prema magnetskoj snazi, magnetna separacija se može podijeliti na jaku magnetnu separaciju i slabu magnetnu separaciju.Jaka magnetna separacija obično usvaja mokri jak magnetni separator ili magnetni separator visokog gradijenta.
Uopšteno govoreći, kvarcni pijesak koji sadrži uglavnom slabe magnetne nečistoće minerale kao što su limonit, hematit, biotit, itd., može se odabrati pomoću mokrog tipa jake magnetne mašine na vrijednosti iznad 8,0×105A/m;Za jake magnetne minerale u kojima dominira željezna ruda, bolje je koristiti slabu magnetnu mašinu ili srednju magnetnu mašinu za separaciju.[2] U današnje vrijeme, primjenom magnetnih separatora visokog gradijenta i jakog magnetnog polja, magnetna separacija i prečišćavanje su značajno poboljšani u odnosu na prošlost.Na primjer, upotreba snažnog magnetnog separatora tipa elektromagnetne indukcije valjka za uklanjanje željeza ispod jačine magnetnog polja od 2,2T može smanjiti sadržaj Fe2O3 sa 0,002% na 0,0002%.
(2) Proces flotacije
Flotacija je proces odvajanja mineralnih čestica kroz različita fizička i hemijska svojstva na površini mineralnih čestica.Glavna funkcija je uklanjanje srodnog mineralnog liskuna i feldspata iz kvarcnog pijeska.Za flotacijsko odvajanje minerala koji sadrže željezo i kvarca, pronalaženje oblika pojavljivanja nečistoća željeza i oblika distribucije svake veličine čestica je ključ za odabir pravilnog procesa separacije za uklanjanje željeza.Većina minerala koji sadrže željezo imaju nultu električnu tačku iznad 5, koja je pozitivno nabijena u kiseloj sredini i teoretski pogodna za upotrebu anjonskih kolektora.
Masna kiselina (sapun), hidrokarbil sulfonat ili sulfat mogu se koristiti kao anjonski sakupljač za flotaciju rude željeznog oksida.Pirit može biti flotacija pirita iz kvarca u okruženju za kiseljenje sa klasičnim sredstvom za flotaciju za izobutil ksantat plus butilamin crni prah (4:1).Doziranje je oko 200ppmw.
Flotacija ilmenita općenito koristi natrijum oleat (0,21 mol/L) kao sredstvo za flotaciju za podešavanje pH na 4~10.Hemijska reakcija se dešava između oleatnih jona i čestica gvožđa na površini ilmenita da bi se dobio oleat gvožđa, koji se hemijski adsorbuje. Oleatni joni održavaju ilmenit sa boljom floatabilnosti.Kolektori fosfonske kiseline na bazi ugljikovodika razvijeni posljednjih godina imaju dobru selektivnost i performanse sakupljanja ilmenita.
(3) Proces kiselog luženja
Glavna svrha procesa kiselog luženja je uklanjanje rastvorljivih minerala gvožđa u kiselom rastvoru.Faktori 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, uglavnom se dva ili više njih miješaju i koriste u određenom omjeru.
Oksalna kiselina je organska kiselina koja se najčešće koristi za ispiranje kiseline.Može formirati relativno stabilan kompleks sa rastvorenim ionima metala, a nečistoće se lako ispiru.Ima prednosti niske doze i visoke brzine uklanjanja gvožđa.Neki ljudi koriste ultrazvuk da pomognu u prečišćavanju oksalne kiseline i otkrili su da u poređenju sa konvencionalnim ultrazvukom mešanja i rezervoara, ultrazvuk sonde ima najveću brzinu uklanjanja Fe, količina oksalne kiseline je manja od 4g/L, a brzina uklanjanja gvožđa dostiže 75,4%.
Prisustvo razblažene kiseline i fluorovodonične kiseline može efikasno ukloniti metalne nečistoće kao što su Fe, Al, Mg, ali količina fluorovodonične kiseline mora biti kontrolisana jer fluorovodonična kiselina može korodirati čestice kvarca.Upotreba različitih vrsta kiselina također utječe na kvalitetu procesa prečišćavanja.Među njima, miješana kiselina HCl i HF ima najbolji učinak obrade.Neki ljudi koriste miješano sredstvo za ispiranje HCl i HF za pročišćavanje kvarcnog pijeska nakon magnetne separacije.Hemijskim ispiranjem ukupna količina elemenata nečistoće je 40,71 μg/g, a čistoća SiO2 je čak 99,993 tež.%.
(4) Mikrobno ispiranje
Mikroorganizmi se koriste za ispiranje tankoslojnog željeza ili impregnaciju željeza na površini čestica kvarcnog pijeska, što je nedavno razvijena tehnika za uklanjanje željeza.Strane studije su pokazale da je primenom Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus i drugih mikroorganizama za ispiranje gvožđa na površini kvarcnog filma postignuti dobri rezultati, od kojih je efekat Aspergillus niger ispiranja gvožđa optimalan.Brzina uklanjanja Fe2O3 je uglavnom iznad 75%, a kvaliteta Fe2O3 koncentrata je čak 0,007%.I utvrđeno je da bi učinak ispiranja željeza uz pretkultivaciju većine bakterija i plijesni bio bolji.
2.2 Drugi napredak istraživanja kvarcnog pijeska za fotonaponsko staklo
Kako bi se smanjila količina kiseline, smanjila poteškoća u prečišćavanju otpadnih voda i bila ekološki prihvatljiva, Peng Shou [5] et al.otkrio metodu za pripremu 10ppm kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza postupkom bez kiseljenja: prirodni venasti kvarc se koristi kao sirovina, a trostepeno drobljenje. Prva faza mljevenja i druga faza mogu dobiti granulaciju 0,1~0,7 mm ;grit se odvaja prvom etapom magnetske separacije i drugom etapom snažnog magnetskog uklanjanja mehaničkog željeza i minerala koji sadrže željezo da bi se dobio pijesak za magnetnu separaciju;magnetna separacija pijeska se postiže flotacijom u drugoj fazi. Sadržaj Fe2O3 je manji od 10ppm kvarcnog pijeska s niskim sadržajem željeza, flotacija koristi H2SO4 kao regulator, podešava pH=2~3, koristi natrijum oleat i propilen diamin na bazi kokosovog ulja kao sakupljače .Pripremljeni kvarcni pijesak SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, ispunjava zahtjeve silicijumskih sirovina potrebnih za optičko staklo, staklo za fotoelektrične ekrane i kvarcno staklo.
S druge strane, s iscrpljivanjem visokokvalitetnih resursa kvarca, sveobuhvatno korištenje jeftinih resursa privuklo je široku pažnju.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 Fujian kaolinske jalovine je kvarc, koji sadrži malu količinu minerala nečistoća kao što su kaolinit, liskun i feldspat.Nakon što je jalovina kaolina prerađena postupkom benefikacije „mljevenje-hidraulička klasifikacija-magnetna 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 kvaliteta kvarcnog pijeska sa niskim sadržajem željeza za fotonaponsko staklo.
Shao Weihua i drugi iz Zhengzhou instituta za sveobuhvatno korištenje mineralnih resursa, Kineske akademije geoloških nauka, objavili su patent za pronalazak: metodu za pripremu kvarcnog pijeska visoke čistoće iz jalovine kaolina.Koraci metode: a.Kao sirova ruda koristi se jalovina kaolina, koja se nakon miješanja prosije i pročišćava kako bi se dobio materijal od +0,6 mm;b.+0,6 mm materijal se melje i klasifikuje, a 0,4 mm 0,1 mm mineralni materijal se podvrgava operaciji magnetne separacije , Da bi se dobili magnetni i nemagnetni materijali, nemagnetni materijali ulaze u operaciju gravitacionog odvajanja da bi dobili lake minerale za gravitaciono odvajanje i teški minerali gravitacijskog odvajanja i laki minerali gravitacijskog odvajanja ulaze u operaciju ponovnog mljevenja kako bi se dobili +0,1 mm minerala;c.+0,1mm Mineral ulazi u operaciju flotacije kako bi se dobio flotacijski koncentrat.Gornja voda flotacionog koncentrata se uklanja i zatim ultrazvučno kiseli, a zatim se prosijava da bi se dobio +0,1 mm grubi materijal kao kvarcni pesak visoke čistoće.Metoda pronalaska ne samo da može dobiti visokokvalitetne proizvode kvarcnog koncentrata, već ima i kratko vrijeme obrade, jednostavan tok procesa, nisku potrošnju energije i visok kvalitet dobijenog kvarcnog koncentrata, koji može zadovoljiti zahtjeve kvaliteta visoke čistoće. kvarc.
Jalovina kaolina sadrži veliku količinu resursa kvarca.Obogaćivanjem, prečišćavanjem i dubinskom obradom može ispuniti zahtjeve za korištenje fotonaponskih ultra-bijelih staklenih sirovina.Ovo 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 polovini 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.U skladu sa zajedničkim pozivom mnogih kompanija koje se bave proizvodnjom fotonaponskih modula, Ministarstvo industrije i informacionih tehnologija je u decembru 2020. izdalo dokument u kojem se pojašnjava da projekat fotonaponskog valjanog stakla možda neće formulisati plan zamjene kapaciteta.Pod uticajem nove politike, stopa rasta proizvodnje fotonaponskog stakla biće proširena od 2021. Prema javnim informacijama, kapacitet valjanog fotonaponskog stakla sa jasnim planom za proizvodnju 21.22. dostići će 22250/26590t/d. godišnja stopa rasta od 68,4/48,6%.U slučaju garancija 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 dovesti do toga da ponuda silicijumskog pijeska s niskim sadržajem željeza premaši ponudu, što zauzvrat ograničava stvarnu proizvodnju proizvodnih kapaciteta fotonaponskog stakla.Prema statističkim podacima, od 2014. domaća proizvodnja kvarcnog pijeska u mojoj zemlji generalno je nešto niža od domaće potražnje, a ponuda i potražnja su održavale čvrstu ravnotežu.
Istovremeno, domaći resursi kvarca sa niskim sadržajem gvožđa u mojoj zemlji su oskudni, koncentrisani su u Heyuanu u Guangdongu, Beihaiju u Guangxi, Fengjangu u Anhuiju i Donghaju u Jiangsuu, i velika količina njih treba da se uveze.
Ultra-bijeli kvarcni pijesak sa niskim sadržajem željeza jedna je od važnih sirovina (koji čini oko 25% cijene sirovine) posljednjih godina.Cijena je također rasla.U prošlosti je to bilo oko 200 juana po toni dugo vremena.Nakon izbijanja epidemije Q1 u 20 godina, ona je pala sa visokog nivoa i trenutno održava stabilan rad za sada.
U 2020. ukupna potražnja moje zemlje za kvarcnim pijeskom biće 90,93 miliona tona, proizvodnja će biti 87,65 miliona tona, a neto uvoz 3,278 miliona tona.Prema javnim informacijama, količina kvarcnog kamena u 100 kg rastopljenog stakla iznosi oko 72,2 kg.Prema postojećem planu proširenja, povećanje kapaciteta fotonaponskog stakla u 2021/2022. godini može dostići 3,23/24500t/d, prema godišnjoj proizvodnji Izračunato u periodu od 360 dana, ukupna proizvodnja će odgovarati novopojačanoj potražnji za niskim - željezni silicijum pijesak od 836/635 miliona tona/god., odnosno nova potražnja za silicijumskim pijeskom sa niskim sadržajem željeza koju donosi fotonaponsko staklo u 2021/2022. će činiti ukupni kvarcni pijesak u 2020. godini 9,2%/7,0% potražnje .Uzimajući u obzir da pijesak sa malo gvožđa čini samo deo ukupne potražnje za peskom od silicijum dioksida, pritisak ponude i potražnje za peskom sa malo gvožđa izazvan velikim ulaganjem u kapacitet proizvodnje fotonaponskog stakla može biti mnogo veći od pritiska na cjelokupna industrija kvarcnog pijeska.
—Članak iz Powder Network-a
Vrijeme objave: 11.12.2021