Sa panahon ng "Ika-14 na Limang Taong Plano", ayon sa planong estratehikong "carbon peak at carbon neutral" ng bansa, ang industriya ng photovoltaic ay hahantong sa mabilis na pag-unlad. Ang pagsiklab ng industriya ng photovoltaic ay "lumikha ng kayamanan" para sa buong kadena ng industriya. Sa nakasisilaw na kadenang ito, ang photovoltaic glass ay isang kailangang-kailangan na kawing. Sa kasalukuyan, sa pagtataguyod ng konserbasyon ng enerhiya at pangangalaga sa kapaligiran, ang pangangailangan para sa photovoltaic glass ay tumataas araw-araw, at mayroong kawalan ng balanse sa pagitan ng supply at demand. Kasabay nito, ang low-iron at ultra-white quartz sand, isang mahalagang materyal para sa photovoltaic glass, ay tumaas din, at ang presyo ay tumaas at ang supply ay kapos. 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 nakakuha ng maraming atensyon.
1. Buhangin na kuwarts para sa photovoltaic glass
Ang photovoltaic glass ay karaniwang ginagamit bilang encapsulation panel ng mga photovoltaic module, at direktang nakikipag-ugnayan ito sa panlabas na kapaligiran. Ang resistensya nito sa panahon, lakas, transmittance ng liwanag at iba pang mga tagapagpahiwatig ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa buhay ng mga photovoltaic module at pangmatagalang kahusayan sa pagbuo ng kuryente. Ang mga iron ion sa quartz sand ay madaling kulayan, at upang matiyak ang mataas na solar transmittance ng orihinal na salamin, ang nilalaman ng bakal ng photovoltaic glass ay mas mababa kaysa sa ordinaryong salamin, at dapat gamitin ang low-iron quartz sand na may mataas na silicon purity at mababang nilalaman ng impurity.
Sa kasalukuyan, kakaunti ang de-kalidad na low-iron quartz sands na madaling minahin 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 de-kalidad na quartz sand na may limitadong lugar ng produksyon ay magiging isang medyo mahirap makuhang mapagkukunan. Ang suplay ng de-kalidad at matatag na quartz sand ay maghihigpit sa kompetisyon ng mga kumpanya ng photovoltaic glass sa hinaharap. Samakatuwid, kung paano epektibong mabawasan ang nilalaman ng bakal, aluminyo, titanium at iba pang mga elemento ng dumi sa quartz sand at maghanda ng high-purity quartz sand ay isang mainit na paksa ng pananaliksik.
2. Produksyon ng low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass
2.1 Paglilinis ng Buhangin na Quartz para sa Photovoltaic Glass
Sa kasalukuyan, ang mga tradisyonal na proseso ng quartz purification na lubos na inilalapat sa industriya ay kinabibilangan ng pag-uuri, pagkuskos, calcination-water quenching, paggiling, pagsala, magnetic separation, gravity separation, flotation, acid leaching, microbial leaching, high temperature degassing, atbp., kabilang sa mga proseso ng deep purification ang 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 rin mula sa maagang "paggiling, magnetic separation, washing" hanggang sa "paghihiwalay → coarse crushing → calcination → water quenching → paggiling → screening → magnetic separation → flotation → acid. Ang pinagsamang proseso ng beneficiation ng immersion→washing→drying, na sinamahan ng microwave, ultrasonic at iba pang paraan para sa pretreatment o auxiliary purification, ay lubos na nagpapabuti sa epekto ng purification. Dahil sa mga pangangailangan sa mababang-iron ng photovoltaic glass, ang pananaliksik at pagpapaunlad ng mga pamamaraan ng pag-alis ng quartz sand ay pangunahing ipinakikilala.
Sa pangkalahatan, ang bakal ay umiiral sa sumusunod na anim na karaniwang anyo sa quartz ore:
① Umiiral sa anyo ng mga pinong partikulo sa luwad o kaolinized feldspar
②Nakakabit sa ibabaw ng mga partikulo ng quartz sa anyo ng pelikulang iron oxide
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 paglulubog o paglubog ng lente sa loob ng mga partikulo ng quartz
⑤ Umiiral sa estado ng solidong solusyon sa loob ng kristal na quartz
⑥ Isang tiyak na dami ng pangalawang bakal ang ihahalo sa proseso ng pagdurog at paggiling
Upang epektibong paghiwalayin ang mga mineral na naglalaman ng bakal mula sa quartz, kinakailangang tiyakin muna ang estado ng paglitaw ng mga dumi ng bakal sa quartz ore at pumili ng makatwirang paraan ng benepisiyo at proseso ng paghihiwalay upang makamit ang pag-aalis ng mga dumi ng bakal.
(1) Proseso ng paghihiwalay ng magnetiko
Ang proseso ng magnetic separation ay kayang alisin nang husto ang mga mahihinang magnetic impurity mineral tulad ng hematite, limonite at biotite kabilang ang mga magkakaugnay na particle. Ayon sa lakas ng magnetic, ang magnetic separation ay maaaring hatiin sa strong magnetic separation at weak magnetic separation. Ang strong magnetic separation ay karaniwang gumagamit ng wet strong magnetic separator o high gradient magnetic separator.
Sa pangkalahatan, ang quartz sand na naglalaman ng mga mineral na mahina ang magnetic impurity tulad ng limonite, hematite, biotite, atbp., ay maaaring mapili gamit ang isang wet-type strong magnetic machine sa halagang higit sa 8.0×105A/m; Para sa mga mineral na malakas ang magnetic na pinangungunahan ng iron ore, mas mainam na gumamit ng weak magnetic machine o medium magnetic machine para sa paghihiwalay. [2] Sa kasalukuyan, sa pamamagitan ng paggamit ng mga high-gradient at strong magnetic field magnetic separator, ang magnetic separation at purification ay lubhang napabuti kumpara sa nakaraan. Halimbawa, ang paggamit ng 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 paglutang
Ang flotation ay isang proseso ng paghihiwalay ng mga particle ng mineral sa pamamagitan ng iba't ibang pisikal at kemikal na katangian sa ibabaw ng mga particle ng mineral. Ang pangunahing tungkulin ay alisin ang kaugnay na mineral na mika at feldspar mula sa buhangin ng quartz. Para sa paghihiwalay ng mga mineral na naglalaman ng bakal at quartz gamit ang flotation, ang pagtukoy sa anyo ng paglitaw ng mga dumi ng bakal at ang anyo ng distribusyon ng bawat laki ng particle ang susi sa pagpili ng wastong proseso ng paghihiwalay para sa pag-alis ng bakal. Karamihan sa mga mineral na naglalaman ng bakal ay may zero electric point na higit sa 5, na positibong may karga sa isang acidic na kapaligiran, at sa teorya ay angkop para sa paggamit ng mga anionic collector.
Ang fatty acid (sabon), hydrocarbyl sulfonate o sulfate ay maaaring gamitin bilang anionic collector para sa flotation ng iron oxide ore. Ang Pyrite ay maaaring flotation ng pyrite mula sa quartz sa isang pickling environment gamit ang classic flotation agent para sa isobutyl xanthate kasama ang butylamine black powder (4:1). Ang dosage ay humigit-kumulang 200ppmw.
Ang paglutang ng ilmenite ay karaniwang gumagamit ng sodium oleate (0.21mol/L) bilang ahente ng paglutang upang ayusin ang pH sa 4~10. Isang kemikal na reaksyon ang nagaganap sa pagitan ng mga ion ng oleate at mga partikulo ng bakal sa ibabaw ng ilmenite upang makagawa ng iron oleate, na hinihigop ng mga ion ng oleate sa pamamagitan ng kemikal na paraan upang mapanatili ang ilmenite na may mas mahusay na kakayahang lumutang. Ang mga kolektor ng phosphonic acid na nakabatay sa hydrocarbon na binuo nitong mga nakaraang taon ay may mahusay na selektibidad at pagganap sa pagkolekta para sa ilmenite.
(3) Proseso ng pag-aalis ng asido
Ang pangunahing layunin ng proseso ng acid leaching ay ang pag-alis ng mga natutunaw na mineral na bakal sa solusyon ng acid. Ang mga salik na nakakaapekto sa epekto ng paglilinis ng acid leaching ay kinabibilangan ng laki ng particle ng quartz sand, temperatura, oras, uri ng acid, konsentrasyon ng acid, ratio ng solid-liquid, atbp., at pagtaas ng temperatura at solusyon ng acid. Ang konsentrasyon at pagbabawas ng radius ng mga particle ng quartz ay maaaring magpataas ng rate ng leaching at leaching rate ng Al. Ang epekto ng paglilinis ng isang acid ay limitado, at ang halo-halong acid ay may synergistic effect, na maaaring lubos na magpataas ng rate ng pag-alis ng mga elemento ng dumi tulad ng Fe at K. Ang mga karaniwang inorganic acid ay HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, kadalasan ay dalawa o higit pa sa mga ito ang hinahalo 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 kasama ang mga dissolved metal ions, at ang mga dumi ay madaling maalis. Mayroon itong mga bentahe ng mababang dosis at mataas na rate ng pag-alis ng bakal. Ang ilang mga tao ay gumagamit ng ultrasound upang makatulong sa paglilinis ng oxalic acid, at natuklasan na kumpara sa maginoo na stirring at tank ultrasound, ang probe ultrasound ay may pinakamataas na rate ng pag-alis ng Fe, ang dami ng oxalic acid ay mas mababa sa 4g/L, at ang rate ng pag-alis ng bakal ay umaabot sa 75.4%.
Ang presensya ng dilute acid at hydrofluoric acid ay maaaring epektibong mag-alis ng mga dumi ng metal tulad ng Fe, Al, Mg, ngunit ang dami ng hydrofluoric acid ay dapat kontrolin dahil ang hydrofluoric acid ay maaaring kalawangin ang mga particle ng quartz. Ang paggamit ng iba't ibang uri ng acid ay nakakaapekto rin sa kalidad ng proseso ng paglilinis. Kabilang sa mga ito, ang pinaghalong acid ng HCl at HF ang may pinakamahusay na epekto sa pagproseso. Ang ilang mga tao ay gumagamit ng HCl at HF mixed leaching agent upang linisin ang quartz sand pagkatapos ng magnetic separation. Sa pamamagitan ng chemical leaching, ang kabuuang dami ng mga elemento ng dumi ay 40.71μg/g, at ang kadalisayan ng SiO2 ay kasingtaas ng 99.993wt%.
(4) Pag-leaching ng mikrobyo
Ginagamit ang mga mikroorganismo sa pag-leaching ng manipis na film na bakal o pagpapabinhi ng bakal sa ibabaw ng mga partikulo ng quartz sand, na isang kamakailang binuong pamamaraan para sa pag-alis ng bakal. Ipinakita ng mga pag-aaral sa ibang bansa na ang paggamit ng Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus at iba pang mga mikroorganismo sa pag-leaching ng bakal sa ibabaw ng quartz film ay nakamit ang magagandang resulta, kung saan ang epekto ng Aspergillus niger leaching iron ay pinakamainam. Ang rate ng pag-alis ng Fe2O3 ay halos higit sa 75%, at ang grado ng Fe2O3 concentrate ay kasingbaba ng 0.007%. At natuklasan na ang epekto ng pag-leaching ng bakal na may pre-cultivation ng karamihan sa mga bakterya at amag ay magiging mas mahusay.
2.2 Iba pang pag-unlad ng pananaliksik sa buhanging kuwarts para sa photovoltaic glass
Upang mabawasan ang dami ng asido, mabawasan ang kahirapan sa paggamot ng dumi sa alkantarilya, at maging environment-friendly, isiniwalat nina Peng Shou [5] et al. ang isang paraan para sa paghahanda ng 10ppm low-iron quartz sand sa pamamagitan ng prosesong hindi pag-aatsara: ang natural vein quartz ay ginagamit bilang hilaw na materyal, at tatlong-yugtong 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 makuha ang magnetic separation sand; ang magnetic separation ng buhangin ay nakukuha sa pamamagitan ng ikalawang yugto ng flotation. Ang nilalaman ng Fe2O3 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 mga kolektor. Ang inihandang quartz sand na SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng siliceous raw materials na kinakailangan para sa optical glass, photoelectric display glass, at quartz glass.
Sa kabilang banda, dahil sa pagkaubos ng mga de-kalidad na mapagkukunan ng quartz, ang komprehensibong paggamit ng mga mababang-kalidad na mapagkukunan ay nakakuha ng malawakang atensyon. Gumamit si Xie Enjun ng China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. ng mga tailing ng kaolin upang ihanda ang low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass. Ang pangunahing komposisyon ng mineral ng Fujian kaolin tailings ay quartz, na naglalaman ng kaunting mga mineral na impurity 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 higit sa 95%, ang SiO2 ay 99.62%, ang Al2O3 ay 0.065%, at ang Fe2O3 ay 92×10-6 na pinong quartz sand ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa kalidad ng low-iron quartz sand para sa photovoltaic glass.
Si Shao Weihua at ang iba pa mula sa Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, ay naglathala ng isang patente para sa imbensyon: isang paraan para sa paghahanda ng mataas na kadalisayan na quartz sand mula sa mga tailings ng kaolin. Ang mga hakbang sa pamamaraan: a. Ang mga tailings ng kaolin ay ginagamit bilang hilaw na ore, na sinasala pagkatapos haluin at kuskusin upang makakuha ng materyal na +0.6mm; b. Ang materyal na +0.6mm ay giniling at inuuri, at ang materyal na mineral na 0.4mm 0.1mm ay isinasailalim sa magnetic separation operation. Upang makakuha ng magnetic at non-magnetic na materyales, ang mga non-magnetic na materyales ay pumapasok sa gravity separation operation upang makuha ang gravity separation light minerals at ang gravity separation heavy minerals, at ang gravity separation light minerals ay pumapasok sa regrind operation upang i-screen upang makakuha ng +0.1mm minerals; c.+0.1mm Ang mineral ay pumapasok sa flotation operation upang makuha ang flotation concentrate. Ang itaas na tubig ng flotation concentrate ay inaalis at pagkatapos ay inatsara sa pamamagitan ng ultrasonic, at pagkatapos ay sinasala upang makuha ang +0.1mm coarse material bilang high-purity quartz sand. Ang pamamaraan ng imbensyon ay hindi lamang makakamit ng mga produktong quartz concentrate na may mataas na kalidad, kundi mayroon din itong 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 quartz na may mataas na kadalisayan.
Ang mga tailing ng kaolin ay naglalaman ng malaking halaga ng mga yamang quartz. Sa pamamagitan ng benepisiasyon, paglilinis, at malalim na pagproseso, matutugunan nito ang mga kinakailangan para sa paggamit ng mga hilaw na materyales na photovoltaic ultra-white glass. Nagbibigay din ito ng isang bagong ideya para sa komprehensibong paggamit ng mga yamang tailing ng kaolin.
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 limitado sa pagpapalawak ay hindi kayang tugunan ang mabilis 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 Ministry of Industry and Information Technology ay naglabas ng isang dokumento na naglilinaw na ang proyektong photovoltaic rolled glass ay maaaring hindi bumuo ng isang plano sa pagpapalit ng kapasidad. Dahil sa bagong patakaran, ang rate ng paglago ng produksyon ng photovoltaic glass ay palalawakin 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 taunang rate ng paglago na 68.4/48.6%. Sa kaso ng mga garantiya sa patakaran at demand-side, ang photovoltaic sand ay inaasahang maghahatid ng mabilis na paglago.
Kapasidad ng produksyon ng industriya ng photovoltaic glass noong 2015-2022
Sa kabilang banda, ang malaking pagtaas sa kapasidad ng produksyon ng photovoltaic glass ay maaaring maging sanhi ng paglampas ng suplay ng low-iron silica sand sa suplay, na siya namang naglilimita sa aktwal na produksyon ng kapasidad ng produksyon ng photovoltaic glass. Ayon sa mga estadistika, mula noong 2014, ang produksyon ng domestic quartz sand ng ating bansa sa pangkalahatan ay bahagyang mas mababa kaysa sa domestic demand, at ang supply at demand ay napanatili ang mahigpit na balanse.
Kasabay nito, ang mga lokal na mapagkukunan ng low-iron quartz placer ng aking bansa ay kakaunti, na puro sa Heyuan ng Guangdong, Beihai ng Guangxi, Fengyang ng Anhui at Donghai ng Jiangsu, at malaking halaga ng mga ito ang kailangang i-import.
Ang low-iron ultra-white quartz sand ay isa sa mahahalagang hilaw na materyales (na bumubuo ng humigit-kumulang 25% ng halaga ng hilaw na materyales) nitong mga nakaraang taon. Tumataas din ang presyo nito. Noong nakaraan, ito ay nasa humigit-kumulang 200 yuan/tonelada sa loob ng mahabang panahon. Matapos ang pagsiklab ng epidemya noong unang kwarter sa loob ng 20 taon, bumaba ito mula sa mataas na antas, at kasalukuyan itong nagpapanatili ng matatag na operasyon sa ngayon.
Sa taong 2020, ang kabuuang pangangailangan ng ating bansa para sa quartz sand ay aabot sa 90.93 milyong tonelada, ang output ay aabot sa 87.65 milyong tonelada, at ang netong import ay aabot sa 3.278 milyong tonelada. Ayon sa impormasyon ng publiko, ang dami ng quartz stone sa 100kg ng tinunaw na salamin ay humigit-kumulang 72.2kg. Ayon sa kasalukuyang plano ng pagpapalawak, ang pagtaas ng kapasidad ng photovoltaic glass sa 2021/2022 ay maaaring umabot sa 3.23/24500t/d, ayon sa taunang produksyon. Kung kalkulahin sa loob ng 360 araw, ang kabuuang produksyon ay katumbas ng bagong tumaas na pangangailangan para sa low-iron silica sand na 836/635 milyong tonelada/taon, ibig sabihin, ang bagong pangangailangan para sa low-iron silica sand na dala ng photovoltaic glass sa 2021/2022 ay bubuo sa kabuuang quartz sand sa 2020 na 9.2%/7.0% ng pangangailangan. Kung isasaalang-alang na ang low-iron silica sand ay bumubuo lamang ng isang bahagi ng kabuuang demand sa silica sand, ang pressure sa supply at demand sa low-iron silica sand na dulot ng malawakang pamumuhunan ng kapasidad sa produksyon ng photovoltaic glass ay maaaring mas mataas kaysa sa pressure sa pangkalahatang industriya ng quartz sand.
—Artikulo mula sa Powder Network
Oras ng pag-post: Disyembre 11, 2021