Sa panahon ng “14th Five-Year Plan”, ayon sa “carbon peak and carbon neutral” strategic plan ng bansa, ang photovoltaic industry ay hahantong sa explosive development. Ang pagsiklab ng photovoltaic na industriya ay "lumikha ng kayamanan" para sa buong industriyal na kadena. Sa nakasisilaw na chain na ito, ang photovoltaic glass ay isang kailangang-kailangan na link. Ngayon, na nagsusulong ng konserbasyon ng enerhiya at pangangalaga sa kapaligiran, ang demand para sa photovoltaic glass ay tumataas araw-araw, at mayroong hindi balanse sa pagitan ng supply at demand. Kasabay nito, tumaas din ang low-iron at ultra-white quartz sand, isang mahalagang materyal para sa photovoltaic glass, at tumaas ang presyo at kulang ang supply. Hinuhulaan ng mga eksperto sa industriya na ang low-iron quartz sand ay magkakaroon ng pangmatagalang pagtaas ng higit sa 15% sa loob ng higit sa 10 taon. Sa ilalim ng malakas na hangin ng photovoltaic, ang produksyon ng low-iron quartz sand ay nakakaakit ng maraming pansin.
1. Quartz sand para sa photovoltaic glass
Ang photovoltaic glass ay karaniwang ginagamit bilang encapsulation panel ng mga photovoltaic module, at ito ay direktang nakikipag-ugnayan sa panlabas na kapaligiran. Ang paglaban nito sa panahon, lakas, light transmittance at iba pang mga indicator ay may mahalagang papel sa buhay ng mga photovoltaic module at pangmatagalang kahusayan sa pagbuo ng kuryente. Ang mga iron ions sa quartz sand ay madaling makulayan, at upang matiyak ang mataas na solar transmittance ng orihinal na salamin, ang iron content ng photovoltaic glass ay mas mababa kaysa sa ordinaryong salamin, at low-iron quartz sand na may mataas na silicon purity. at ang mababang nilalaman ng karumihan ay dapat gamitin.
Sa kasalukuyan, kakaunti ang mataas na kalidad na low-iron quartz sand na madaling minahan sa ating bansa, at ang mga ito ay pangunahing ipinamamahagi sa Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan at iba pang mga lugar. Sa hinaharap, sa paglaki ng kapasidad ng produksyon ng ultra-white embossed glass para sa mga solar cell, ang mataas na kalidad na quartz sand na may limitadong lugar ng produksyon ay magiging isang medyo kakaunting mapagkukunan. Ang supply ng mataas na kalidad at matatag na quartz sand ay maghihigpit sa pagiging mapagkumpitensya ng mga kumpanya ng photovoltaic glass sa hinaharap. Samakatuwid, kung paano epektibong bawasan ang nilalaman ng bakal, aluminyo, titan at iba pang mga elemento ng karumihan sa quartz sand at maghanda ng high-purity na quartz sand ay isang mainit na paksa ng pananaliksik.
2. Produksyon ng low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass
2.1 Paglilinis ng Quartz Sand para sa Photovoltaic Glass
Sa kasalukuyan, ang mga tradisyunal na proseso ng paglilinis ng quartz na nasa hustong gulang na inilapat sa industriya ay kinabibilangan ng pag-uuri, pagkayod, pag-calcination-water quenching, paggiling, sieving, magnetic separation, gravity separation, flotation, acid leaching, microbial leaching, high temperature degassing, atbp., Deep purification Ang mga proseso ay kinabibilangan ng chlorinated roasting, irradiated color sorting, superconducting magnetic sorting, high temperature vacuum at iba pa. Ang pangkalahatang proseso ng beneficiation ng domestic quartz sand purification ay binuo din mula sa unang bahagi ng "paggiling, magnetic separation, washing" hanggang sa "separation → coarse crushing → calcination → water quenching → grinding → screening → magnetic separation → flotation → acid Ang pinagsamang proseso ng beneficiation ng paglulubog → paghuhugas → pagpapatuyo, na sinamahan ng microwave, ultrasonic at iba pang paraan para sa pretreatment o auxiliary purification, ay lubos na nagpapabuti sa epekto ng paglilinis. Sa view ng mababang-iron na kinakailangan ng photovoltaic glass, ang pananaliksik at pagpapaunlad ng mga pamamaraan ng pagtanggal ng quartz sand ay pangunahing ipinakilala.
Sa pangkalahatan, ang bakal ay umiiral sa sumusunod na anim na karaniwang anyo sa quartz ore:
① Umiiral sa anyo ng mga pinong particle sa clay o kaolinized feldspar
②Nakakabit sa ibabaw ng mga quartz particle sa anyo ng iron oxide film
③Mga mineral na bakal tulad ng hematite, magnetite, specularite, qinite, atbp. o mga mineral na naglalaman ng bakal tulad ng mika, amphibole, garnet, atbp.
④Ito ay nasa estado ng immersion o lens sa loob ng mga particle ng quartz
⑤ Umiiral sa estado ng solidong solusyon sa loob ng quartz crystal
⑥ Isang tiyak na halaga ng pangalawang bakal ang ihahalo sa proseso ng pagdurog at paggiling
Upang epektibong paghiwalayin ang mga mineral na naglalaman ng bakal mula sa kuwarts, kailangan munang tiyakin ang kalagayan ng paglitaw ng mga dumi ng bakal sa quartz ore at pumili ng isang makatwirang paraan ng benepisyasyon at proseso ng paghihiwalay upang makamit ang pag-alis ng mga dumi ng bakal.
(1) Magnetic na proseso ng paghihiwalay
Ang proseso ng magnetic separation ay maaaring mag-alis ng mahinang magnetic impurity mineral tulad ng hematite, limonite at biotite kabilang ang mga conjoined particle sa pinakamaraming lawak. Ayon sa magnetic strength, ang magnetic separation ay maaaring nahahati sa strong magnetic separation at weak magnetic separation. Ang malakas na magnetic separator ay karaniwang gumagamit ng wet strong magnetic separator o high gradient magnetic separator.
Sa pangkalahatan, ang quartz sand na naglalaman ng pangunahing mahihinang magnetic impurity minerals tulad ng limonite, hematite, biotite, atbp., ay maaaring mapili gamit ang wet-type strong magnetic machine sa halagang higit sa 8.0×105A/m; Para sa malakas na magnetic mineral na pinangungunahan ng iron ore, mas mainam na gumamit ng mahinang magnetic machine o medium magnetic machine para sa paghihiwalay. [2] Sa ngayon, sa paggamit ng high-gradient at malakas na magnetic field magnetic separator, ang magnetic separation at purification ay makabuluhang napabuti kumpara sa nakaraan. Halimbawa, ang paggamit ng isang electromagnetic induction roller type strong magnetic separator upang alisin ang bakal sa ilalim ng 2.2T magnetic field strength ay maaaring mabawasan ang nilalaman ng Fe2O3 mula 0.002% hanggang 0.0002%.
(2) Proseso ng lutang
Ang flotation ay isang proseso ng paghihiwalay ng mga particle ng mineral sa pamamagitan ng iba't ibang katangiang pisikal at kemikal sa ibabaw ng mga particle ng mineral. Ang pangunahing pag-andar ay alisin ang kaugnay na mineral na mika at feldspar mula sa quartz sand. Para sa flotation separation ng iron-containing minerals at quartz, ang pag-alam sa anyo ng paglitaw ng iron impurities at ang distribution form ng bawat laki ng particle ay ang susi sa pagpili ng tamang proseso ng paghihiwalay para sa pagtanggal ng bakal. Karamihan sa mga mineral na naglalaman ng bakal ay may zero electric point sa itaas 5, na positibong nakakarga sa isang acidic na kapaligiran, at ayon sa teorya ay angkop para sa paggamit ng mga anionic collectors.
Ang fatty acid (soap), hydrocarbyl sulfonate o sulfate ay maaaring gamitin bilang anionic collector para sa flotation ng iron oxide ore. Ang pyrite ay maaaring lutang ng pyrite mula sa kuwarts sa isang kapaligiran ng pag-aatsara na may klasikong ahente ng flotation para sa isobutyl xanthate plus butylamine black powder (4:1). Ang dosis ay tungkol sa 200ppmw.
Ang flotation ng ilmenite ay karaniwang gumagamit ng sodium oleate (0.21mol/L) bilang flotation agent upang ayusin ang pH sa 4~10. Ang isang kemikal na reaksyon ay nangyayari sa pagitan ng mga oleate ions at iron particle sa ibabaw ng ilmenite upang makagawa ng iron oleate, na kung saan ay chemically adsorbed Oleate ions ay nagpapanatili ng ilmenite na may mas mahusay na floatability. Ang hydrocarbon-based phosphonic acid collectors na binuo sa mga nakalipas na taon ay may magandang selectivity at collection performance para sa ilmenite.
(3) Proseso ng acid leaching
Ang pangunahing layunin ng proseso ng acid leaching ay alisin ang mga natutunaw na mineral na bakal sa acid solution. Ang mga salik na nakakaapekto sa epekto ng pagdalisay ng acid leaching ay kinabibilangan ng laki ng butil ng quartz sand, temperatura, oras, uri ng acid, konsentrasyon ng acid, solid-liquid ratio, atbp., at pagtaas ng temperatura at acid solution. Ang konsentrasyon at pagbabawas ng radius ng mga quartz particle ay maaaring tumaas ang leaching rate at leaching rate ng Al. Ang epekto ng pagdalisay ng isang acid ay limitado, at ang halo-halong acid ay may synergistic na epekto, na maaaring lubos na mapataas ang rate ng pag-alis ng mga elemento ng karumihan tulad ng Fe at K. Ang mga karaniwang inorganic acid ay HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, karaniwang dalawa o higit pa sa mga ito ay pinaghalo at ginagamit sa isang tiyak na proporsyon.
Ang oxalic acid ay isang karaniwang ginagamit na organic acid para sa acid leaching. Maaari itong bumuo ng isang medyo matatag na complex na may mga dissolved metal ions, at ang mga impurities ay madaling hugasan. Ito ay may mga pakinabang ng mababang dosis at mataas na rate ng pag-alis ng bakal. Ang ilang mga tao ay gumagamit ng ultrasound upang tumulong sa paglilinis ng oxalic acid, at nalaman na kumpara sa conventional stirring at tank ultrasound, ang probe ultrasound ay may pinakamataas na Fe removal rate, ang halaga ng oxalic acid ay mas mababa sa 4g/L, at ang iron removal rate ay umaabot. 75.4%.
Ang pagkakaroon ng dilute acid at hydrofluoric acid ay maaaring epektibong mag-alis ng mga impurities ng metal tulad ng Fe, Al, Mg, ngunit ang dami ng hydrofluoric acid ay dapat kontrolin dahil ang hydrofluoric acid ay maaaring makapinsala sa mga particle ng quartz. Ang paggamit ng iba't ibang uri ng mga acid ay nakakaapekto rin sa kalidad ng proseso ng paglilinis. Kabilang sa mga ito, ang pinaghalong acid ng HCl at HF ay may pinakamahusay na epekto sa pagproseso. Ang ilang mga tao ay gumagamit ng HCl at HF na pinaghalong leaching agent upang linisin ang quartz sand pagkatapos ng magnetic separation. Sa pamamagitan ng chemical leaching, ang kabuuang halaga ng mga elemento ng impurity ay 40.71μg/g, at ang kadalisayan ng SiO2 ay kasing taas ng 99.993wt%.
(4) Microbial leaching
Ang mga mikroorganismo ay ginagamit sa pag-leaching ng manipis na film na bakal o impregnating iron sa ibabaw ng mga particle ng quartz sand, na isang kamakailang binuo na pamamaraan para sa pag-alis ng bakal. Ipinakita ng mga dayuhang pag-aaral na ang paggamit ng Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus at iba pang mga microorganism sa leaching iron sa ibabaw ng quartz film ay nakamit ang magagandang resulta, kung saan ang epekto ng Aspergillus niger leaching iron pinakamainam. Ang rate ng pag-alis ng Fe2O3 ay halos higit sa 75%, at ang grado ng Fe2O3 concentrate ay kasing baba ng 0.007%. At napag-alaman na ang epekto ng leaching iron sa pre-cultivation ng karamihan sa bacteria at molds ay magiging mas maganda.
2.2 Iba pang pag-unlad ng pananaliksik ng quartz sand para sa photovoltaic glass
Upang mabawasan ang dami ng acid, bawasan ang kahirapan sa paggamot ng dumi sa alkantarilya, at maging palakaibigan sa kapaligiran, Peng Shou [5] et al. isiniwalat ang isang paraan para sa paghahanda ng 10ppm low-iron quartz sand sa pamamagitan ng isang non-pickling na proseso: ang natural na vein quartz ay ginagamit bilang isang hilaw na materyal, at tatlong yugto ng pagdurog, Ang unang yugto ng paggiling at ang pangalawang yugto ng pag-uuri ay maaaring makakuha ng 0.1~0.7mm grit ; ang grit ay pinaghihiwalay ng unang yugto ng magnetic separation at ang pangalawang yugto ng malakas na magnetic removal ng mechanical iron at iron-bearing minerals upang makakuha ng magnetic separation sand; ang magnetic separation ng buhangin ay nakuha sa ikalawang yugto ng flotation Fe2O3 content ay mas mababa sa 10ppm low-iron quartz sand, ang flotation ay gumagamit ng H2SO4 bilang regulator, inaayos ang pH=2~3, gumagamit ng sodium oleate at coconut oil-based propylene diamine bilang collectors . Ang inihandang quartz sand na SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng siliceous raw na materyales na kinakailangan para sa optical glass, photoelectric display glass, at quartz glass.
Sa kabilang banda, sa pag-ubos ng mataas na kalidad na mga mapagkukunan ng kuwarts, ang komprehensibong paggamit ng mga mababang-end na mapagkukunan ay nakakaakit ng malawakang pansin. Xie Enjun ng China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. ay gumamit ng kaolin tailings upang maghanda ng low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass. Ang pangunahing komposisyon ng mineral ng Fujian kaolin tailings ay quartz, na naglalaman ng maliit na halaga ng impurity minerals tulad ng kaolinite, mica, at feldspar. Matapos maproseso ang mga tailing ng kaolin sa pamamagitan ng proseso ng beneficiation ng "grinding-hydraulic classification-magnetic separation-flotation", ang nilalaman ng 0.6~0.125mm na laki ng particle ay mas malaki kaysa sa 95%, SiO2 ay 99.62%, Al2O3 ay 0.065%, Fe2O3 ay Ang 92×10-6 fine quartz sand ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa kalidad ng low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass.
Si Shao Weihua at iba pa mula sa Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, ay naglathala ng isang patent ng imbensyon: isang paraan para sa paghahanda ng high-purity quartz sand mula sa kaolin tailings. Ang mga hakbang sa pamamaraan: a. Ang mga tailing ng kaolin ay ginagamit bilang hilaw na ore, na sinasala pagkatapos na hinalo at kuskusin upang makakuha ng +0.6mm na materyal; b. Ang +0.6mm na materyal ay giniling at inuri, at ang 0.4mm0.1mm na mineral na materyal ay sumasailalim sa magnetic separation operation , Upang makakuha ng magnetic at non-magnetic na materyales, ang mga non-magnetic na materyales ay pumasok sa gravity separation operation upang makuha ang gravity separation light minerals at ang gravity separation mabibigat na mineral, at ang gravity separation light minerals ay pumasok sa regrind operation upang i-screen upang makakuha ng +0.1mm na mineral; c.+0.1mm Ang mineral ay pumapasok sa flotation operation upang makuha ang flotation concentrate. Ang itaas na tubig ng flotation concentrate ay aalisin at pagkatapos ay ultrasonically pickled, at pagkatapos ay sieved upang makuha ang +0.1mm coarse material bilang high-purity quartz sand. Ang paraan ng pag-imbento ay hindi lamang makakakuha ng mataas na kalidad na mga produkto ng quartz concentrate, ngunit mayroon ding maikling oras ng pagproseso, simpleng daloy ng proseso, mababang pagkonsumo ng enerhiya, at mataas na kalidad ng nakuha na quartz concentrate, na maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa kalidad ng mataas na kadalisayan. kuwarts.
Ang mga tailing ng Kaolin ay naglalaman ng malaking halaga ng mga mapagkukunan ng kuwarts. Sa pamamagitan ng beneficiation, purification at deep processing, matutugunan nito ang mga kinakailangan para sa paggamit ng photovoltaic ultra-white glass raw na materyales. Nagbibigay din ito ng bagong ideya para sa komprehensibong paggamit ng mga mapagkukunan ng kaolin tailings.
3. Pangkalahatang-ideya ng merkado ng low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass
Sa isang banda, sa ikalawang kalahati ng 2020, ang kapasidad ng produksyon na pinipigilan ng pagpapalawak ay hindi makayanan ang sumasabog na demand sa ilalim ng mataas na kasaganaan. Ang supply at demand ng photovoltaic glass ay hindi balanse, at ang presyo ay tumataas. Sa ilalim ng magkasanib na panawagan ng maraming kumpanya ng photovoltaic module, noong Disyembre 2020, ang Ministri ng Industriya at Teknolohiya ng Impormasyon ay naglabas ng isang dokumento na naglilinaw na ang proyektong photovoltaic rolled glass ay maaaring hindi bumuo ng isang plano sa pagpapalit ng kapasidad. Apektado ng bagong patakaran, ang growth rate ng photovoltaic glass production ay lalawak mula 2021. Ayon sa pampublikong impormasyon, ang kapasidad ng rolled photovoltaic glass na may malinaw na plano para sa produksyon sa 21/22 ay aabot sa 22250/26590t/d, na may isang taunang rate ng paglago na 68.4/48.6%. Sa kaso ng mga garantiya sa panig ng patakaran at demand, ang photovoltaic na buhangin ay inaasahang maghahatid ng paputok na paglaki.
2015-2022 kapasidad ng produksyon ng industriya ng photovoltaic glass
Sa kabilang banda, ang malaking pagtaas sa kapasidad ng produksyon ng photovoltaic glass ay maaaring maging sanhi ng supply ng low-iron silica sand na lumampas sa supply, na naghihigpit sa aktwal na produksyon ng photovoltaic glass production capacity. Ayon sa istatistika, mula noong 2014, ang produksyon ng domestic quartz sand sa aking bansa ay karaniwang bahagyang mas mababa kaysa sa domestic demand, at ang supply at demand ay napanatili ang isang mahigpit na balanse.
Kasabay nito, kakaunti ang domestic low-iron quartz placer resources ng aking bansa, na puro sa Heyuan ng Guangdong, Beihai ng Guangxi, Fengyang ng Anhui at Donghai ng Jiangsu, at malaking halaga ng mga ito ang kailangang ma-import.
Ang low-iron ultra-white quartz sand ay isa sa mahahalagang hilaw na materyales (nagsasaalang-alang ng humigit-kumulang 25% ng halaga ng hilaw na materyales) sa mga nakaraang taon. Tumataas na rin ang presyo. Sa nakaraan, ito ay humigit-kumulang 200 yuan/tonelada sa loob ng mahabang panahon. Matapos ang pagsiklab ng Q1 epidemya sa loob ng 20 taon, ito ay bumagsak mula sa isang mataas na antas, at ito ay kasalukuyang nagpapanatili ng matatag na operasyon sa ngayon.
Sa 2020, ang kabuuang demand ng aking bansa para sa quartz sand ay magiging 90.93 milyong tonelada, ang output ay magiging 87.65 milyong tonelada, at ang netong import ay magiging 3.278 milyong tonelada. Ayon sa pampublikong impormasyon, ang halaga ng quartz stone sa 100kg ng molten glass ay humigit-kumulang 72.2kg. Ayon sa kasalukuyang plano sa pagpapalawak, ang pagtaas ng kapasidad ng photovoltaic glass sa 2021/2022 ay maaaring umabot sa 3.23/24500t/d, ayon sa taunang produksyon Kinakalkula sa loob ng 360-araw na panahon, ang kabuuang produksyon ay tumutugma sa bagong tumaas na demand para sa mababang -iron silica sand na 836/635 million tons/year, ibig sabihin, ang bagong demand para sa low-iron silica sand na dala ng photovoltaic glass noong 2021/2022 ay magbibigay ng kabuuang quartz sand sa 2020 9.2%/7.0% ng demand . Isinasaalang-alang na ang low-iron silica sand ay bumubuo lamang ng isang bahagi ng kabuuang demand ng silica sand, ang supply at demand pressure sa low-iron silica sand na dulot ng malakihang pamumuhunan ng kapasidad ng produksyon ng photovoltaic glass ay maaaring mas mataas kaysa sa pressure sa ang pangkalahatang industriya ng quartz sand.
—Artikulo mula sa Powder Network
Oras ng post: Dis-11-2021