I løbet af den "14. femårsplan"-periode vil solcelleindustrien ifølge landets "kulstoftop og kulstofneutrale" strategiske plan føre til eksplosiv udvikling.Udbruddet af solcelleindustrien har "skabt velstand" for hele industrikæden.I denne blændende kæde er solcelleglas et uundværligt led.I dag, hvor man går ind for energibesparelse og miljøbeskyttelse, stiger efterspørgslen efter solcelleglas dag for dag, og der er en ubalance mellem udbud og efterspørgsel.Samtidig er jernfattigt og ultrahvidt kvartssand, et vigtigt materiale til solcelleglas, også steget, og prisen er steget, og udbuddet er mangelfuldt.Industrieksperter forudsiger, at jernfattigt kvartssand vil have en langsigtet stigning på mere end 15 % i mere end 10 år.Under solcelleanlæggets stærke vind har produktionen af jernfattigt kvartssand tiltrukket sig stor opmærksomhed.
1. Kvartssand til solcelleglas
Fotovoltaisk glas bruges generelt som indkapslingspanelet af fotovoltaiske moduler, og det er i direkte kontakt med det ydre miljø.Dens vejrbestandighed, styrke, lystransmission og andre indikatorer spiller en central rolle i fotovoltaiske modulers levetid og langsigtede energiproduktionseffektivitet.Jernionerne i kvartssandet er lette at farve, og for at sikre den høje soltransmittans af det originale glas er jernindholdet i solcelleglas lavere end i almindeligt glas, og jernfattigt kvartssand med høj siliciumrenhed og lavt indhold af urenheder skal anvendes.
På nuværende tidspunkt er der få højkvalitets lav-jerns kvartssand, der er nemme at udvinde i vores land, og de distribueres hovedsageligt i Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan og andre steder.I fremtiden, med væksten i produktionskapaciteten af ultra-hvidt præget glas til solceller, vil højkvalitets kvartssand med begrænset produktionsareal blive en relativt knap ressource.Udbuddet af højkvalitets og stabilt kvartssand vil begrænse konkurrenceevnen for solcelleglasvirksomheder i fremtiden.Derfor er det et varmt forskningsemne, hvordan man effektivt kan reducere indholdet af jern, aluminium, titanium og andre urenhedselementer i kvartssand og forberede højrent kvartssand.
2. Fremstilling af jernfattigt kvartssand til solcelleglas
2.1 Oprensning af kvartssand til solcelleglas
På nuværende tidspunkt omfatter de traditionelle kvartsrensningsprocesser, der er modent anvendt i industrien, sortering, skrubning, calcinering-vandkøling, slibning, sigtning, magnetisk separation, gravitationsseparation, flotation, syreudvaskning, mikrobiel udvaskning, højtemperaturafgasning osv. dyb rensning Processer omfatter klorristning, bestrålet farvesortering, superledende magnetisk sortering, højtemperaturvakuum og så videre.Den generelle fordelingsproces for husholdningskvartssandrensning er også blevet udviklet fra den tidlige "slibning, magnetisk adskillelse, vask" til "separation → grovknusning → kalcinering → bratkøling af vand → slibning → sigtning → magnetisk separation → flotation → syre Den kombinerede fordelingsproces nedsænkning→vask→tørring, kombineret med mikroovn, ultralyd og andre midler til forbehandling eller hjælpeoprensning, forbedrer renseeffekten i høj grad.I lyset af de lave jernkrav til fotovoltaisk glas introduceres forskning og udvikling af metoder til fjernelse af kvartssand hovedsageligt.
Generelt findes jern i følgende seks almindelige former i kvartsmalm:
① Findes i form af fine partikler i ler eller kaoliniseret feldspat
② Fastgjort til overfladen af kvartspartikler i form af jernoxidfilm
③ Jernmineraler såsom hæmatit, magnetit, spekularit, qinit osv. eller jernholdige mineraler såsom glimmer, amfibol, granat osv.
④Det er i tilstanden af nedsænkning eller linse inde i kvartspartiklerne
⑤ Eksisterer i tilstanden af fast opløsning inde i kvartskrystallen
⑥ En vis mængde sekundært jern vil blive blandet i knuse- og formalingsprocessen
For effektivt at adskille jernholdige mineraler fra kvarts er det nødvendigt først at fastslå forekomsttilstanden af jernurenheder i kvartsmalmen og vælge en rimelig fordelingsmetode og separationsproces for at opnå fjernelse af jernurenheder.
(1) Magnetisk separationsproces
Den magnetiske adskillelsesproces kan fjerne de svage magnetiske urenhedsmineraler såsom hæmatit, limonit og biotit inklusive sammenføjede partikler i størst muligt omfang.I henhold til den magnetiske styrke kan magnetisk adskillelse opdeles i stærk magnetisk adskillelse og svag magnetisk adskillelse.Den stærke magnetiske adskillelse vedtager normalt våd stærk magnetisk separator eller magnetisk separator med høj gradient.
Generelt kan kvartssandet indeholdende hovedsageligt svage magnetiske urenhedsmineraler såsom limonit, hæmatit, biotit osv. vælges ved hjælp af en vådtype stærk magnetisk maskine ved en værdi over 8,0×105A/m;For stærke magnetiske mineraler domineret af jernmalm er det bedre at bruge en svag magnetisk maskine eller en medium magnetisk maskine til adskillelse.[2] I dag, med anvendelsen af magnetiske separatorer med høj gradient og stærkt magnetfelt, er magnetisk adskillelse og oprensning blevet væsentligt forbedret sammenlignet med tidligere.For eksempel kan anvendelse af en elektromagnetisk induktionsrulletype stærk magnetisk separator til at fjerne jern under 2,2T magnetfeltstyrke reducere indholdet af Fe2O3 fra 0,002% til 0,0002%.
(2) Flotationsproces
Flotation er en proces til at adskille mineralpartikler gennem forskellige fysiske og kemiske egenskaber på overfladen af mineralpartikler.Hovedfunktionen er at fjerne det relaterede mineral glimmer og feldspat fra kvartssandet.Til flotationsadskillelse af jernholdige mineraler og kvarts er det nøglen til at vælge en korrekt separationsproces til jernfjernelse at finde ud af forekomstformen af jernurenheder og fordelingsformen for hver partikelstørrelse.De fleste jernholdige mineraler har et elektrisk nulpunkt over 5, som er positivt ladet i et surt miljø, og teoretisk velegnet til brug af anioniske samlere.
Fedtsyre (sæbe), hydrocarbylsulfonat eller sulfat kan bruges som anionisk opsamler til flotation af jernoxidmalm.Pyrit kan være flotation af pyrit fra kvarts i et bejdsemiljø med det klassiske flotationsmiddel for isobutylxanthat plus butylamin sort pulver (4:1).Doseringen er omkring 200 ppmw.
Flotationen af ilmenit bruger generelt natriumoleat (0,21 mol/L) som flotationsmiddel for at justere pH til 4~10.En kemisk reaktion sker mellem oleationer og jernpartikler på overfladen af ilmenitten for at producere jernoleat, som er kemisk adsorberet Oleationer holder ilmenit med bedre flydeevne.De kulbrintebaserede phosphonsyresamlere, der er udviklet i de senere år, har god selektivitet og opsamlingsevne for ilmenit.
(3) Syreudvaskningsproces
Hovedformålet med syreudvaskningsprocessen er at fjerne opløselige jernmineraler i den sure opløsning.De faktorer, der påvirker renseeffekten af syreudvaskningen, omfatter kvartssands partikelstørrelse, temperatur, tid, syretype, syrekoncentration, faststof-væskeforhold osv., samt øge temperaturen og syreopløsningen.Koncentration og reduktion af radius af kvartspartiklerne kan øge udvaskningshastigheden og udvaskningshastigheden af Al.Rensningseffekten af en enkelt syre er begrænset, og den blandede syre har en synergistisk effekt, som i høj grad kan øge fjernelseshastigheden af urenhedselementer som Fe og K. Almindelige uorganiske syrer er HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, generelt er to eller flere af dem blandet og brugt i en vis mængde.
Oxalsyre er en almindeligt anvendt organisk syre til syreudvaskning.Det kan danne et relativt stabilt kompleks med de opløste metalioner, og urenhederne vaskes let ud.Det har fordelene ved lav dosering og høj jernfjernelseshastighed.Nogle mennesker bruger ultralyd til at hjælpe med rensningen af oxalsyre og fandt ud af, at sammenlignet med konventionel omrøring og tank-ultralyd har sonde-ultralyd den højeste Fe-fjernelseshastighed, mængden af oxalsyre er mindre end 4 g/L, og jernfjernelseshastigheden når 75,4 %.
Tilstedeværelsen af fortyndet syre og flussyre kan effektivt fjerne metalurenheder såsom Fe, Al, Mg, men mængden af flussyre skal kontrolleres, fordi flussyre kan korrodere kvartspartiklerne.Brugen af forskellige typer syrer påvirker også kvaliteten af rensningsprocessen.Blandt dem har den blandede syre af HCl og HF den bedste forarbejdningseffekt.Nogle mennesker bruger HCl og HF blandet udvaskningsmiddel til at rense kvartssandet efter magnetisk adskillelse.Gennem kemisk udvaskning er den samlede mængde af urenhedselementer 40,71 μg/g, og renheden af SiO2 er så høj som 99,993 vægt%.
(4) Mikrobiel udvaskning
Mikroorganismer er vant til at udvaske tyndfilmsjern eller imprægnere jern på overfladen af kvartssandpartikler, som er en nyudviklet teknik til fjernelse af jern.Udenlandske undersøgelser har vist, at brugen af Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus og andre mikroorganismer til udvaskning af jern på overfladen af kvartsfilmen har opnået gode resultater, hvoraf effekten af Aspergillus niger udvaskende jern er optimal.Fjernelseshastigheden af Fe2O3 er for det meste over 75%, og kvaliteten af Fe2O3-koncentrat er så lav som 0,007%.Og man fandt ud af, at effekten af udvaskning af jern med forkultivering af de fleste bakterier og skimmelsvampe ville være bedre.
2.2 Andre forskningsfremskridt af kvartssand til solcelleglas
For at reducere mængden af syre, reducere vanskeligheden ved spildevandsrensning og være miljøvenlig, har Peng Shou [5] et al.beskrev en metode til fremstilling af 10 ppm jernfattigt kvartssand ved en ikke-bejdsningsproces: naturlig venekvarts bruges som råmateriale og tretrins knusning. Første trins slibning og anden trins klassificering kan få 0,1 ~ 0,7 mm korn ;kornene adskilles af det første trin af magnetisk adskillelse og det andet trin med stærk magnetisk fjernelse af mekanisk jern og jernholdige mineraler for at opnå magnetisk adskillelsessand;den magnetiske adskillelse af sandet opnås ved andet trins flotation Fe2O3-indhold er lavere end 10 ppm jernfattigt kvartssand, flotation bruger H2SO4 som regulator, justerer pH=2~3, bruger natriumoleat og kokosoliebaseret propylendiamin som opsamlere .Det forberedte kvartssand SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, opfylder kravene til siliciumholdige råmaterialer, der kræves til optisk glas, fotoelektrisk displayglas og kvartsglas.
På den anden side, med udtømningen af højkvalitets kvartsressourcer, har den omfattende udnyttelse af low-end ressourcer tiltrukket bred opmærksomhed.Xie Enjun fra Kinas byggematerialer Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. brugte kaolinaffald til at forberede jernfattigt kvartssand til fotovoltaisk glas.Den vigtigste mineralsammensætning af Fujian kaolinaffald er kvarts, som indeholder en lille mængde urenhedsmineraler såsom kaolinit, glimmer og feldspat.Efter at kaolinaffaldet er behandlet ved hjælp af fordelingsprocessen "slibning-hydraulisk klassificering-magnetisk separation-flotation", er indholdet af 0,6 ~ 0,125 mm partikelstørrelse større end 95%, SiO2 er 99,62%, Al2O3 er 0,065%, Fe2O3 er 92×10-6 fint kvartssand opfylder kvalitetskravene til jernfattigt kvartssand til solcelleglas.
Shao Weihua og andre fra Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, udgav et opfindelsespatent: en metode til fremstilling af højrent kvartssand fra kaolinaffald.Metodens trin: a.Kaolin-tailings bruges som råmalm, som sigtes efter omrøring og skrubbe for at opnå +0,6 mm materiale;b.+0,6 mm materiale er slibet og klassificeret, og 0,4 mm0,1 mm mineralmateriale udsættes for magnetisk separationsoperation. For at opnå magnetiske og ikke-magnetiske materialer går de ikke-magnetiske materialer ind i gravitationsseparationsoperationen for at opnå gravitationsseparationen lette mineraler og gravitationsseparationens tunge mineraler, og gravitationsseparationens lette mineraler går ind i genslibningsoperationen for at sigte for at opnå +0,1 mm mineraler;c.+0.1mm Mineralet går ind i flotationsoperationen for at opnå flotationskoncentratet.Det øverste vand af flotationskoncentratet fjernes og bejdses derefter ultralyd og sigtes derefter for at opnå det +0,1 mm grove materiale som højrent kvartssand.Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan ikke kun opnå kvartskoncentratprodukter af høj kvalitet, men har også kort behandlingstid, enkelt procesflow, lavt energiforbrug og høj kvalitet af det opnåede kvartskoncentrat, som kan opfylde kvalitetskravene til høj renhed kvarts.
Kaolinaffald indeholder en stor mængde kvartsressourcer.Gennem beneficiering, oprensning og dyb forarbejdning kan den opfylde kravene til brug af solcelle ultrahvide glasråmaterialer.Dette giver også en ny idé til den omfattende udnyttelse af kaolinaffaldsressourcer.
3. Markedsoversigt over jernfattigt kvartssand til solcelleglas
På den ene side, i anden halvdel af 2020, kan den ekspansionsbegrænsede produktionskapacitet ikke klare den eksplosive efterspørgsel under høj velstand.Udbud og efterspørgsel af solcelleglas er ubalanceret, og prisen er skyhøje.Under en fælles opfordring fra mange solcellemodulvirksomheder udsendte Ministeriet for Industri og Informationsteknologi i december 2020 et dokument, der præciserer, at solcelleprojektet med rullet glas ikke må formulere en kapacitetsudskiftningsplan.Påvirket af den nye politik vil vækstraten for solcelleglasproduktion blive udvidet fra 2021. Ifølge offentlige oplysninger vil kapaciteten af valset solcelleglas med en klar plan for produktion i 21/22 nå op på 22250/26590t/d, med en årlig vækstrate på 68,4/48,6 %.I tilfælde af politik- og efterspørgselsgarantier forventes fotovoltaisk sand at indlede eksplosiv vækst.
2015-2022 fotovoltaisk glasindustri produktionskapacitet
På den anden side kan den betydelige stigning i produktionskapaciteten af solcelleglas få udbuddet af silicasand med lavt jernindhold til at overstige udbuddet, hvilket igen begrænser den faktiske produktion af solcelleglasproduktionskapacitet.Ifølge statistikker har mit lands indenlandske kvartssandproduktion siden 2014 generelt været lidt lavere end den indenlandske efterspørgsel, og udbud og efterspørgsel har holdt en stram balance.
Samtidig er mit lands indenlandske kvartsplaceringsressourcer med lavt jernindhold knappe, koncentreret i Heyuan i Guangdong, Beihai i Guangxi, Fengyang i Anhui og Donghai i Jiangsu, og en stor mængde af dem skal importeres.
Ultra-hvidt kvartssand med lavt jernindhold er et af de vigtige råmaterialer (som tegner sig for omkring 25% af råvareomkostningerne) i de seneste år.Prisen har også været stigende.Tidligere har det været omkring 200 yuan/ton i lang tid.Efter udbruddet af Q1-epidemien i 20 år er den faldet fra et højt niveau, og den holder i øjeblikket stabil drift.
I 2020 vil mit lands samlede efterspørgsel efter kvartssand være 90,93 millioner tons, produktionen vil være 87,65 millioner tons, og nettoimporten vil være 3,278 millioner tons.Ifølge offentlige oplysninger er mængden af kvartssten i 100 kg smeltet glas omkring 72,2 kg.Ifølge den nuværende udvidelsesplan kan kapacitetsforøgelsen af solcelleglas i 2021/2022 nå op på 3,23/24500 t/d, ifølge årsproduktionen Beregnet over en 360-dages periode vil den samlede produktion svare til den nyligt øgede efterspørgsel efter lav -jernsilicasand på 836/635 millioner tons/år, det vil sige, at den nye efterspørgsel efter silicasand med lavt jernindhold bragt af fotovoltaisk glas i 2021/2022 vil stå for det samlede kvartssand i 2020 9,2%/7,0% af efterspørgslen .I betragtning af, at silicasand med lavt jernindhold kun udgør en del af den samlede efterspørgsel efter silicasand, kan udbuds- og efterspørgselspresset på silicasand med lavt jernindhold forårsaget af den store investering i solcelleglasproduktionskapacitet være meget højere end trykket på den samlede kvartssandindustri.
—Artikel fra Powder Network
Indlægstid: 11. december 2021