Alacsony vastartalmú kvarchomok gyártása és piaci áttekintése fotovoltaikus üveghez

A „14. ötéves terv” időszakában az ország „karboncsúcs és szénsemleges” stratégiai terve szerint a fotovoltaikus ipar robbanásszerű fejlődéshez vezet.A fotovoltaikus ipar kitörése „vagyont teremtett” az egész ipari lánc számára.Ebben a káprázatos láncban a fotovoltaikus üveg nélkülözhetetlen láncszem.Napjainkban az energiatakarékosság és a környezetvédelem mellett a fotovoltaikus üveg iránti kereslet napról napra növekszik, és a kereslet és a kínálat között egyensúlyhiány áll fenn.Ezzel párhuzamosan a fotovoltaikus üvegek fontos anyaga, az alacsony vastartalmú és ultrafehér kvarchomok is megemelkedett, az ára pedig nőtt, a kínálat pedig szűkös.Iparági szakértők azt jósolják, hogy az alacsony vastartalmú kvarchomok 10 évnél hosszabb távon több mint 15%-kal fog növekedni.A napelemek erős szelében az alacsony vastartalmú kvarchomok előállítása nagy figyelmet kapott.

1. Kvarchomok fotovoltaikus üveghez

A fotovoltaikus üveget általában a fotovoltaikus modulok tokozási paneljeként használják, és közvetlenül érintkezik a külső környezettel.Időjárásállósága, szilárdsága, fényáteresztő képessége és egyéb mutatói központi szerepet játszanak a fotovoltaikus modulok élettartamában és a hosszú távú energiatermelés hatékonyságában.A kvarchomokban lévő vasionok könnyen festhetők, és az eredeti üveg magas napsugárzásáteresztő képességének biztosítása érdekében a fotovoltaikus üveg vastartalma alacsonyabb, mint a közönséges üvegé, és az alacsony vastartalmú kvarchomok nagy szilíciumtisztaságú. és alacsony szennyeződés tartalmat kell használni.

Hazánkban jelenleg kevés a jó minőségű alacsony vastartalmú kvarchomok, amelyet könnyű bányászni, főleg Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan és más helyeken forgalmazzák.A jövőben a napelemekhez használt ultrafehér dombornyomott üveg gyártási kapacitásának növekedésével a korlátozott gyártási területtel rendelkező, jó minőségű kvarchomok viszonylag szűkös erőforrássá válik.A jó minőségű és stabil kvarchomok kínálata a jövőben korlátozni fogja a fotovoltaikus üveggyártó cégek versenyképességét.Ezért a kvarchomok vas-, alumínium-, titán- és egyéb szennyezőelem-tartalmának hatékony csökkentése és a nagy tisztaságú kvarchomok előállítása forró kutatási téma.

2. Alacsony vastartalmú kvarchomok gyártása fotovoltaikus üveghez

2.1 Kvarchomok tisztítása fotovoltaikus üveghez

Jelenleg az iparban éretten alkalmazott hagyományos kvarctisztítási eljárások közé tartozik a válogatás, a súrolás, a kalcinálás-víz kioltás, az őrlés, a szitálás, a mágneses elválasztás, a gravitációs elválasztás, a flotáció, a savas kilúgozás, a mikrobiális kilúgozás, a magas hőmérsékletű gáztalanítás stb., A mélytisztítási eljárások közé tartozik a klórozott pörkölés, a besugárzott színválogatás, a szupravezető mágneses válogatás, a magas hőmérsékletű vákuum és így tovább.A hazai kvarchomok tisztításának általános dúsítási eljárása is a korai „őrléstől, mágneses szétválasztástól, mosástól” az „elválasztás → durva zúzás → kalcinálás → vízzel történő kioltás → őrlés → szitálás → mágneses elválasztás → flotáció → savig A kombinált dúsítási eljárásig kialakult. A bemerítés → mosás → szárítás mikrohullámú sütővel, ultrahanggal és egyéb előkezelési vagy segédtisztítási eszközökkel kombinálva nagymértékben javítja a tisztító hatást.Tekintettel a fotovoltaikus üveg alacsony vasigényére, elsősorban a kvarchomok eltávolítási módszereinek kutatása és fejlesztése kerül bevezetésre.

Általában a vas a következő hat általános formában létezik a kvarcércben:

① Finom részecskék formájában létezik agyagban vagy kaolinos földpátban
② A kvarc részecskék felületéhez vas-oxid film formájában rögzítve
③Vasásványok, például hematit, magnetit, spekularit, qinit stb., vagy vastartalmú ásványok, például csillám, amfibol, gránát stb.
④ Merítés vagy lencse állapotában van a kvarcrészecskék belsejében
⑤ Szilárd oldat állapotában létezik a kvarckristály belsejében
⑥ Bizonyos mennyiségű másodlagos vas keveredik a zúzás és őrlés során

A vastartalmú ásványok kvarctól való hatékony elkülönítéséhez először meg kell állapítani a vasszennyeződések előfordulási állapotát a kvarcércben, és ésszerű dúsítási módszert és elválasztási eljárást kell választani a vasszennyeződések eltávolítása érdekében.

(1) Mágneses elválasztási eljárás

A mágneses elválasztási eljárás a gyenge mágneses szennyező ásványokat, például hematitot, limonitot és biotitot, beleértve az összekapcsolt részecskéket is, a legnagyobb mértékben eltávolíthatja.A mágneses erősség szerint a mágneses elválasztás erős mágneses elválasztásra és gyenge mágneses elválasztásra osztható.Az erős mágneses elválasztás általában nedves erős mágneses elválasztót vagy nagy gradiens mágneses elválasztót használ.

Általánosságban elmondható, hogy a főként gyenge mágneses szennyeződésű ásványokat (pl. limonit, hematit, biotit stb.) tartalmazó kvarchomok nedves típusú erős mágneses géppel 8,0 × 105 A/m feletti értékkel választható ki;A vasérc által dominált erős mágneses ásványok esetében célszerű gyenge mágneses gépet vagy közepes mágneses gépet használni az elválasztáshoz.[2] Napjainkban a nagy gradiens és erős mágneses tér mágneses szeparátorok alkalmazásával a mágneses elválasztás és tisztítás jelentősen javult a korábbiakhoz képest.Például egy elektromágneses indukciós görgős típusú erős mágneses szeparátor használatával a vas eltávolítására 2,2 T mágneses térerősség alatt a Fe2O3-tartalom 0,002%-ról 0,0002%-ra csökkenthető.

(2) Flotációs eljárás

A flotáció az ásványi részecskék különböző fizikai és kémiai tulajdonságok révén történő elválasztásának folyamata az ásványi részecskék felületén.A fő funkció a kapcsolódó ásványi csillám és földpát eltávolítása a kvarchomokból.A vastartalmú ásványok és a kvarc flotációs szétválasztásánál a vasszennyeződések előfordulási formájának és az egyes szemcseméretek eloszlási formájának feltárása kulcsfontosságú a megfelelő vaseltávolítási eljárás kiválasztásához.A legtöbb vastartalmú ásvány 5 feletti nulla elektromos ponttal rendelkezik, ami savas környezetben pozitív töltésű, és elméletileg alkalmas anionos kollektorok alkalmazására.

Zsírsav (szappan), szénhidrogén-szulfonát vagy szulfát használható anionos gyűjtőként vas-oxid érc flotációjához.A pirit pirit flotációja kvarcból pácolási környezetben az izobutil-xantát és butil-amin fekete por (4:1) klasszikus flotációs szerével.Az adag körülbelül 200 ppmw.

Az ilmenit flotációjához általában nátrium-oleátot (0,21 mol/l) használnak flotációs szerként a pH 4-10 közötti beállítására.Az oleátionok és az ilmenit felületén lévő vasrészecskék között kémiai reakció megy végbe, és vas-oleát keletkezik, amely kémiailag adszorbeálódik.Az elmúlt években kifejlesztett szénhidrogén alapú foszfonsav gyűjtők jó szelektivitással és gyűjtési teljesítménnyel rendelkeznek ilmenit tekintetében.

(3) Savas kilúgozási folyamat

A savas kilúgozási folyamat fő célja az oldható vasásványok eltávolítása a savas oldatban.A savas kilúgozás tisztító hatását befolyásoló tényezők közé tartozik a kvarchomok szemcsemérete, hőmérséklete, ideje, savtípusa, savkoncentrációja, szilárd-folyadék arány stb., valamint a hőmérséklet és a savoldat növelése.A kvarcrészecskék koncentrálása és sugarának csökkentése növelheti az Al kioldódási sebességét és kioldódási sebességét.Egyetlen sav tisztító hatása korlátozott, a kevert sav pedig szinergetikus hatású, ami nagymértékben növelheti a szennyező elemek, például a Fe és a K eltávolítási sebességét. Gyakori szervetlen savak a HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, ezek közül általában kettőt vagy többet összekevernek és meghatározott arányban használnak fel.

Az oxálsav a savas kilúgozáshoz gyakran használt szerves sav.Az oldott fémionokkal viszonylag stabil komplexet képezhet, a szennyeződések könnyen kimosódnak.Előnye az alacsony adagolás és a magas vaseltávolítási sebesség.Vannak, akik ultrahangot használnak az oxálsav tisztításának elősegítésére, és azt találták, hogy a hagyományos keverős és tartályos ultrahanghoz képest a szonda ultrahangja rendelkezik a legmagasabb vas eltávolítási sebességgel, az oxálsav mennyisége kevesebb, mint 4 g/l, és a vaseltávolítási sebesség eléri a 75,4%.

A híg sav és a fluorsav jelenléte hatékonyan távolíthatja el a fémszennyeződéseket, például Fe, Al, Mg, de a hidrogén-fluorid mennyiségét ellenőrizni kell, mert a hidrogén-fluorid korrodálhatja a kvarcszemcséket.A különböző típusú savak alkalmazása a tisztítási folyamat minőségét is befolyásolja.Közülük a HCl és HF vegyes sav rendelkezik a legjobb feldolgozó hatással.Vannak, akik HCl és HF kevert kilúgozószert használnak a kvarchomok tisztítására a mágneses elválasztás után.A kémiai kilúgozás révén a szennyező elemek teljes mennyisége 40,71 μg/g, a SiO2 tisztasága pedig eléri a 99,993 tömeg%-ot.

(4) Mikrobiális kioldódás

Mikroorganizmusokat használnak a vékonyrétegvas kilúgozására vagy a vas impregnálására a kvarchomok részecskék felületén, ami egy újonnan kifejlesztett technika a vas eltávolítására.Külföldi tanulmányok kimutatták, hogy az Aspergillus niger, a Penicillium, a Pseudomonas, a Polymyxin Bacillus és más mikroorganizmusok alkalmazása a vas kioldására a kvarcfilm felületén jó eredményeket ért el, amelyek közül az Aspergillus niger vas kioldó hatása optimális.A Fe2O3 eltávolítási aránya többnyire 75% felett van, a Fe2O3 koncentrátum minősége pedig már 0,007%.És kiderült, hogy a legtöbb baktérium és penészgomba előtenyésztésével a vas kilúgozása jobb lenne.

2.2 A fotovoltaikus üveghez használt kvarchomok egyéb kutatási eredményei

A sav mennyiségének csökkentése, a szennyvízkezelés nehézségeinek csökkentése és a környezetbarátság érdekében Peng Shou [5] et al.ismertetett egy eljárást 10 ppm alacsony vastartalmú kvarchomok előállítására nem pácolási eljárással: természetes vénás kvarcot használnak nyersanyagként, és háromlépcsős zúzást. ;a szemcsét a mágneses elválasztás első szakasza és a mechanikus vas és vastartalmú ásványok erős mágneses eltávolításának második szakasza választja el, hogy mágneses elválasztó homokot kapjanak;a homok mágneses elválasztása a második fokozat flotációjával történik .Az elkészített kvarchomok SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm megfelel az optikai üveghez, a fotoelektromos kijelzőüveghez és a kvarcüveghez szükséges kovasavas alapanyagok követelményeinek.

Másrészt a jó minőségű kvarc erőforrások kimerülésével az alacsony kategóriás erőforrások átfogó hasznosítása széles körben felkeltette a figyelmet.Xie Enjun, a China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. kaolinzagyot használt az alacsony vastartalmú kvarchomok fotovoltaikus üveghez való előállításához.A Fujian kaolinzagy fő ásványi összetétele a kvarc, amely kis mennyiségű szennyező ásványi anyagot, például kaolinitot, csillámot és földpátot tartalmaz.Miután a kaolin zagyot „őrlés-hidraulikus osztályozás-mágneses leválasztás-flotáció” dúsítási eljárással feldolgozták, a 0,6-0,125 mm-es szemcseméret 95%-nál nagyobb, SiO2 99,62%, Al2O3 0,065%, Fe2O3 A 92×10-6 finom kvarchomok megfelel a fotovoltaikus üveghez készült alacsony vastartalmú kvarchomok minőségi követelményeinek.
Shao Weihua és mások a Kínai Geológiai Tudományos Akadémia Zhengzhou Ásványi Erőforrások Átfogó Hasznosításával foglalkozó Intézetéből egy találmányi szabadalmat tettek közzé: eljárás nagy tisztaságú kvarchomok előállítására kaolin zagyból.A módszer lépései: a.A kaolin zagyot nyers ércként használják, amelyet keverés és dörzsölés után szitálnak, hogy +0,6 mm-es anyagot kapjanak;b.A +0,6 mm-es anyagot megőrlik és osztályozzák, a 0,4 mm-es 0,1 mm-es ásványi anyagot pedig mágneses elválasztási műveletnek vetik alá. A mágneses és nem mágneses anyagok előállításához a nem mágneses anyagokat a gravitációs elválasztási műveletbe kell bevinni, hogy megkapják a gravitációs elválasztást könnyű ásványokat és a gravitációs elválasztású nehézásványok és a gravitációs elválasztású könnyű ásványok belépnek az újraőrlési műveletbe, hogy átszitják a +0,1 mm-es ásványokat;c.+0,1mm Az ásvány belép a flotációs műveletbe, hogy megkapja a flotációs koncentrátumot.A flotációs koncentrátum felső vizét eltávolítjuk, majd ultrahangos pácolás után szitáljuk, így a +0,1 mm durva anyagot kapjuk nagy tisztaságú kvarchomok formájában.A találmány szerinti eljárással nemcsak kiváló minőségű kvarckoncentrátumokat lehet előállítani, hanem rövid feldolgozási idővel, egyszerű folyamatfolyamattal, alacsony energiafogyasztással és a kapott kvarckoncentrátum kiváló minőségével is rendelkezik, amely megfelel a nagy tisztaság minőségi követelményeinek. kvarc.

A kaolinzagy nagy mennyiségű kvarcforrást tartalmaz.Dúsítással, tisztítással és mélyfeldolgozással képes megfelelni a fotovoltaikus ultrafehér üveg alapanyagok használatára vonatkozó követelményeknek.Ez egyben új ötletet ad a kaolinzagy erőforrások átfogó hasznosításához.

3. Az alacsony vastartalmú kvarchomok piaci áttekintése fotovoltaikus üveghez

Egyrészt 2020 második felében a bővülés által korlátozott termelési kapacitás nem tud megbirkózni a kirobbanó kereslettel magas jólét mellett.A fotovoltaikus üveg kereslete és kínálata kiegyensúlyozatlan, az ára pedig szárnyal.Számos fotovoltaikus modullal foglalkozó cég közös felhívására 2020 decemberében az Ipari és Informatikai Minisztérium dokumentumot adott ki, melyben tisztázták, hogy a fotovoltaikus hengerelt üvegprojekt nem fogalmazhat meg kapacitáspótlási tervet.Az új politika hatására 2021-től bővül a fotovoltaikus üveggyártás növekedési üteme. Nyilvános információk szerint a hengerelt fotovoltaikus üveg kapacitása egyértelmű gyártási tervvel 21/22-ben eléri a 22250/26590 tonna/d értéket. éves növekedési üteme 68,4/48,6%.Politikai és keresleti garanciák esetén a fotovoltaikus homok várhatóan robbanásszerű növekedést fog bevezetni.

2015-2022 fotovoltaikus üvegipari termelési kapacitás

Másrészt a fotovoltaikus üveg gyártási kapacitásának jelentős növekedése azt eredményezheti, hogy az alacsony vastartalmú kvarchomok kínálata meghaladhatja a kínálatot, ami viszont korlátozza a fotovoltaikus üveggyártási kapacitás tényleges termelését.A statisztikák szerint 2014 óta hazám hazai kvarchomok termelése általában valamivel elmarad a belföldi kereslettől, a kereslet és a kínálat pedig szoros egyensúlyt tartott fenn.

Ugyanakkor országom belföldi, alacsony vastartalmú kvarctelepítő erőforrásai szűkösek, a guangdongi Heyuanban, a guangxi Beihaiban, az anhui Fengyangban és a jiangsui Donghaiban összpontosulnak, és ezek nagy részét importálni kell.

Az alacsony vastartalmú ultrafehér kvarchomok az egyik fontos nyersanyag (a nyersanyagköltség mintegy 25%-át teszi ki) az elmúlt években.Az ár is emelkedett.A múltban hosszú ideig 200 jüan/tonna körül mozgott.Az I. negyedéves járvány 20 év alatti kitörése után magas szintről esett vissza, egyelőre stabilan működik.

2020-ban hazám teljes kereslete a kvarchomok iránt 90,93 millió tonna, a kibocsátás 87,65 millió tonna, a nettó import pedig 3,278 millió tonna lesz.Nyilvános információk szerint a kvarckő mennyisége 100 kg olvadt üvegben körülbelül 72,2 kg.A jelenlegi bővítési terv szerint a fotovoltaikus üveg kapacitásnövekedése 2021/2022-ben elérheti a 3,23/24500 tonna/nap értéket, az éves termelés szerint 360 napos időszakra számolva a teljes termelés megfelel az újonnan megnövekedett alacsony igényeknek. -836/635 millió tonna/év vas kovasav homok, azaz a fotovoltaikus üveg által 2021/2022-ben előidézett új, alacsony vastartalmú kvarchomok iránti kereslet 2020-ban a kereslet 9,2%-a/7,0%-a teszi ki a teljes kvarchomok mennyiségét .Tekintettel arra, hogy az alacsony vastartalmú kovasavas homok a teljes szilícium-dioxid homokigénynek csak egy részét teszi ki, a fotovoltaikus üveggyártási kapacitás nagyarányú beruházása által az alacsony vastartalmú kvarchomokra nehezedő keresleti és kínálati nyomás jóval nagyobb lehet, mint az üveggyártásra nehezedő nyomás. a teljes kvarchomok ipar.

— A Powder Network cikke