"14. viisivuotissuunnitelman" aikana, maan "hiilipiikin ja hiilineutraalin" strategiasuunnitelman mukaan, aurinkosähköteollisuus johtaa räjähdysmäiseen kehitykseen. Aurinkosähköteollisuuden puhkeaminen on "luonut vaurautta" koko teollisuusketjulle. Tässä häikäisevässä ketjussa aurinkosähkölasi on välttämätön lenkki. Nykyään aurinkosähkölasin kysyntä kasvaa päivä päivältä energiansäästön ja ympäristönsuojelun puolesta, ja kysynnän ja tarjonnan välillä on epätasapainoa. Samaan aikaan aurinkosähkön lasin tärkeä materiaali, vähärautainen ja ultravalkoinen kvartsihiekka on myös noussut, hinta on noussut ja tarjonnasta on pulaa. Alan asiantuntijat ennustavat, että vähärautaisen kvartsihiekan kasvu on pitkällä aikavälillä yli 15 % yli 10 vuoden ajan. Aurinkosähkön voimakkaan tuulen alla vähärautaisen kvartsihiekan tuotanto on herättänyt paljon huomiota.
1. Kvartsihiekka aurinkosähkölasiin
Aurinkosähkölasia käytetään yleensä aurinkosähkömoduulien kapselointipaneelina, ja se on suorassa kosketuksessa ulkoiseen ympäristöön. Sen säänkestävyydellä, lujuudella, valonläpäisevyydellä ja muilla indikaattoreilla on keskeinen rooli aurinkosähkömoduulien käyttöiässä ja pitkän aikavälin sähköntuotannon tehokkuudessa. Kvartsihiekan rauta-ionit on helppo värjätä, ja alkuperäisen lasin korkean auringon läpäisevyyden varmistamiseksi aurinkosähkölasin rautapitoisuus on alhaisempi kuin tavallisen lasin ja vähärautaisen kvartsihiekan, jolla on korkea piipuhtaus. ja vähäistä epäpuhtauspitoisuutta on käytettävä.
Tällä hetkellä maassamme on vain vähän korkealaatuisia vähärautaisia kvartsihiekkoja, joita on helppo louhia, ja niitä jaetaan pääasiassa Heyuanissa, Guangxissa, Fengyangissa, Anhuissa, Hainanissa ja muissa paikoissa. Tulevaisuudessa aurinkokennojen ultravalkoisen kohokuvioidun lasin tuotantokapasiteetin kasvaessa korkealaatuisesta kvartsihiekasta, jolla on rajoitettu tuotantoalue, tulee suhteellisen niukka resurssi. Laadukkaan ja vakaan kvartsihiekan tarjonta rajoittaa aurinkolasiyritysten kilpailukykyä tulevaisuudessa. Siksi kuuma tutkimusaihe on kuinka tehokkaasti vähentää raudan, alumiinin, titaanin ja muiden epäpuhtauselementtien pitoisuutta kvartsihiekassa ja valmistaa erittäin puhdasta kvartsihiekkaa.
2. Vähärautaisen kvartsihiekan tuotanto aurinkosähkölasiin
2.1 Kvartsihiekan puhdistus aurinkosähkölasia varten
Tällä hetkellä perinteisiä kvartsin puhdistusprosesseja, joita käytetään kypsästi teollisuudessa, ovat lajittelu, pesu, kalsinointi-vesijäähdytys, jauhatus, seulonta, magneettinen erotus, painovoimaerotus, vaahdotus, happouutto, mikrobiliuotus, korkean lämpötilan kaasunpoisto jne. syväpuhdistusprosessit sisältävät klooratun paahtamisen, säteilytetyn värilajittelun, suprajohtavan magneettilajittelun, korkean lämpötilan tyhjiön ja niin edelleen. Myös kotimaisen kvartsihiekan puhdistuksen yleinen rikastusprosessi on kehitetty varhaisesta "jauhatuksesta, magneettierottelusta, pesusta" erotukseen → karkeamurskaamiseen → kalsinointiin → vesisammutukseen → jauhamiseen → seulomiseen → magneettierotukseen → vaahdotus → happo Yhdistetty rikastusprosessi upotus → pesu → kuivaus yhdistettynä mikroaaltouuniin, ultraääneen ja muihin esikäsittely- tai lisäpuhdistusmenetelmiin parantaa huomattavasti puhdistustehoa. Aurinkosähköisen lasin vähäraudatarve huomioon ottaen kvartsihiekan poistomenetelmien tutkimus- ja kehitystyö otetaan pääasiassa käyttöön.
Yleensä rautaa on kvartsimalmissa seuraavissa kuudessa yleisessä muodossa:
① Esiintyy pienten hiukkasten muodossa savessa tai kaolinoidussa maasälpässä
② Kiinnitetty kvartsihiukkasten pintaan rautaoksidikalvon muodossa
③ Rautamineraalit, kuten hematiitti, magnetiitti, spekulariitti, qiniitti jne. tai rautaa sisältävät mineraalit, kuten kiille, amfiboli, granaatti jne.
④Se on upotustilassa tai linssissä kvartsihiukkasten sisällä
⑤ Olemassa kiinteässä liuoksessa kvartsikiteen sisällä
⑥ Murskaus- ja jauhatusprosessissa sekoitetaan tietty määrä toissijaista rautaa
Rautapitoisten mineraalien tehokkaaksi erottamiseksi kvartsista on ensin varmistettava rautaepäpuhtauksien esiintymistila kvartsimalmissa ja valittava kohtuullinen rikastusmenetelmä ja erotusprosessi rautaepäpuhtauksien poistamiseksi.
(1) Magneettinen erotusprosessi
Magneettinen erotusprosessi voi poistaa heikot magneettiset epäpuhtaudet mineraalit, kuten hematiitti, limoniitti ja biotiitti, mukaan lukien yhteenliittyneet hiukkaset. Magneettisen voimakkuuden mukaan magneettinen erotus voidaan jakaa vahvaan magneettiseen erotukseen ja heikkoon magneettiseen erotukseen. Vahva magneettinen erotus käyttää yleensä märkää vahvaa magneettinerotinta tai korkean gradientin magneettinerotinta.
Yleisesti ottaen kvartsihiekka, joka sisältää pääasiassa heikkoja magneettisia epäpuhtausmineraaleja, kuten limoniittia, hematiittia, biotiittia jne., voidaan valita käyttämällä märkätyyppistä vahvaa magneettikonetta arvolla yli 8,0 × 105 A/m; Rautamalmin hallitsemien vahvojen magneettisten mineraalien erottamiseen on parempi käyttää heikkoa magneettista konetta tai keskikokoista magneettista konetta. [2] Nykyään korkean gradientin ja voimakkaan magneettikentän magneettierottimien avulla magneettinen erotus ja puhdistus ovat parantuneet merkittävästi aiempaan verrattuna. Esimerkiksi käyttämällä sähkömagneettista induktiotelatyyppistä vahvaa magneettista erotinta raudan poistamiseen 2,2 T:n magneettikentän voimakkuuden alla voi vähentää Fe2O3:n pitoisuutta 0,002 %:sta 0,0002 %:iin.
(2) Vaahdotusprosessi
Vaahdotus on prosessi, jossa mineraalipartikkeleita erotetaan erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien avulla mineraalipartikkelien pinnalla. Päätehtävänä on poistaa siihen liittyvä kiille ja maasälpä kvartsihiekasta. Rautapitoisten mineraalien ja kvartsin vaahdotuserotuksessa raudan epäpuhtauksien esiintymismuodon ja kunkin hiukkaskoon jakautumismuodon selvittäminen on avain oikean erotusprosessin valinnassa raudanpoistoon. Useimmilla rautaa sisältävillä mineraaleilla on nollasähköpiste yli 5, joka on positiivisesti varautunut happamassa ympäristössä ja teoriassa soveltuu anionisten kerääjien käyttöön.
Rasvahappoa (saippuaa), hydrokarbyylisulfonaattia tai sulfaattia voidaan käyttää anionisena kerääjänä rautaoksidimalmin vaahdotuksessa. Pyriitti voidaan vaahdota rikkikiisua kvartsista peittausympäristössä klassisella vaahdotusaineella isobutyyliksantaatille ja butyyliamiinimustajauheelle (4:1). Annostus on noin 200 ppmw.
Ilmeniitin vaahdotus käyttää yleensä natriumoleaattia (0,21 mol/l) vaahdotusaineena pH:n säätämiseksi 4-10:een. Oleaatti-ionien ja ilmeniitin pinnalla olevien rautahiukkasten välillä tapahtuu kemiallinen reaktio, jolloin muodostuu rautaoleaattia, joka adsorboituu kemiallisesti. Oleaatti-ionit pitävät ilmeniitin parempana kelluvuutena. Viime vuosina kehitetyillä hiilivetypohjaisilla fosfonihappokeräilijöillä on hyvä ilmeniitin selektiivisyys ja talteenottokyky.
(3) Happoliuotusprosessi
Hapon liuotusprosessin päätarkoitus on poistaa liukoiset rautamineraalit happoliuoksesta. Hapon huuhtoutumisen puhdistusvaikutukseen vaikuttavia tekijöitä ovat kvartsihiekkahiukkasten koko, lämpötila, aika, hapon tyyppi, happopitoisuus, kiintoaine-nestesuhde jne. sekä lämpötilan ja happoliuoksen lisääminen. Konsentraatio ja kvartsihiukkasten säteen pienentäminen voivat lisätä Al:n uuttonopeutta ja uuttonopeutta. Yksittäisen hapon puhdistusvaikutus on rajallinen ja sekahapolla on synergistinen vaikutus, mikä voi merkittävästi lisätä epäpuhtauksien, kuten Fe ja K, poistumisnopeutta. Yleisiä epäorgaanisia happoja ovat HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, yleensä kaksi tai useampi niistä sekoitetaan ja käytetään tietyssä suhteessa.
Oksaalihappo on yleisesti käytetty orgaaninen happo hapon uuttoon. Se voi muodostaa suhteellisen stabiilin kompleksin liuenneiden metalli-ionien kanssa, ja epäpuhtaudet huuhtoutuvat helposti pois. Sen etuna on pieni annos ja korkea raudanpoistonopeus. Jotkut ihmiset käyttävät ultraääntä auttamaan oksaalihapon puhdistamisessa ja havaitsivat, että tavanomaiseen sekoitus- ja tankkiultraääneen verrattuna koetinultraäänellä on suurin Fe:n poistonopeus, oksaalihapon määrä on alle 4 g/l ja raudanpoistonopeus 75,4 %.
Laimean hapon ja fluorivetyhapon läsnäolo voi poistaa tehokkaasti metalliepäpuhtauksia, kuten Fe, Al, Mg, mutta fluorivetyhapon määrää on valvottava, koska fluorivetyhappo voi syövyttää kvartsihiukkasia. Erilaisten happojen käyttö vaikuttaa myös puhdistusprosessin laatuun. Niistä HCl:n ja HF:n sekahapolla on paras prosessointivaikutus. Jotkut ihmiset käyttävät HCl:n ja HF:n sekoitettua liuotusainetta kvartsihiekan puhdistamiseen magneettisen erotuksen jälkeen. Kemiallisen liuottamisen kautta epäpuhtausalkuaineiden kokonaismäärä on 40,71 μg/g ja SiO2:n puhtaus jopa 99,993 painoprosenttia.
(4) Mikrobiliuotus
Mikro-organismeja käytetään liuottamaan ohutkalvoraudaa tai kyllästämään rautaa kvartsihiekkahiukkasten pinnalle, mikä on hiljattain kehitetty raudanpoistotekniikka. Ulkomaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että Aspergillus nigerin, Penicilliumin, Pseudomonasin, Polymyxin Bacilluksen ja muiden mikro-organismien käytöllä raudan liuottamiseen kvartsikalvon pinnalla on saavutettu hyviä tuloksia, joista Aspergillus nigerin vaikutus raudan huuhtoutumiseen on optimaalinen. Fe2O3:n poistoaste on enimmäkseen yli 75 % ja Fe2O3-konsentraatin laatu on niinkin alhainen kuin 0,007 %. Ja havaittiin, että raudan liuottamisen vaikutus useimpien bakteerien ja homeiden esiviljelyllä olisi parempi.
2.2 Muut kvartsihiekan tutkimusprosessit aurinkosähkölasiin
Vähentääkseen hapon määrää, vähentääkseen jäteveden käsittelyn vaikeutta ja ollakseen ympäristöystävällisiä, Peng Shou [5] et al. julkisti menetelmän 10 ppm vähärautaisen kvartsihiekan valmistamiseksi ei-peittausprosessilla: raaka-aineena käytetään luonnonsuonikvartsia ja kolmivaiheinen murskaus, Ensimmäisen vaiheen jauhaminen ja toisen vaiheen luokittelu voi saada 0,1-0,7 mm hiekan ; hiekka erotetaan magneettierotuksen ensimmäisessä vaiheessa ja mekaanisen raudan ja rautaa sisältävien mineraalien voimakkaan magneettisen poiston toisessa vaiheessa magneettisen erotushiekan saamiseksi; hiekan magneettinen erotus saadaan toisen vaiheen vaahdotuksella Fe2O3-pitoisuus on alle 10 ppm vähärautaista kvartsihiekkaa, vaahdotus käyttää H2SO4:a säätelijänä, säätää pH=2~3, käyttää keräilijöinä natriumoleaattia ja kookosöljypohjaista propyleenidiamiinia . Valmistettu kvartsihiekka SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm täyttää optisen lasin, valosähköisen näytön lasin ja kvartsilasin piipitoisten raaka-aineiden vaatimukset.
Toisaalta korkealaatuisten kvartsiresurssien ehtyessä laadukkaiden resurssien kokonaisvaltainen hyödyntäminen on herättänyt laajaa huomiota. Xie Enjun Kiinasta Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. käytti kaoliinirikastushiekkaa valmistaakseen vähärautaista kvartsihiekkaa aurinkosähkölasia varten. Fujian-kaoliinirikastusjätteen päämineraalikoostumus on kvartsi, joka sisältää pienen määrän epäpuhtauksia, kuten kaoliniittia, kiillettä ja maasälpää. Sen jälkeen kun kaoliinirikastushiekka on käsitelty rikastusprosessilla "hionta-hydraulinen luokittelu-magneettinen erotus-flotaatio", 0,6-0,125 mm:n hiukkaskoon pitoisuus on yli 95 %, SiO2 on 99,62 %, Al2O3 on 0,065 %, Fe2O3 on 92×10-6 hieno kvartsihiekka täyttää aurinkosähkölasin vähärautaisen kvartsihiekan laatuvaatimukset.
Shao Weihua ja muut Kiinan geologisten tiedeakatemian Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilisation of Mineral Resources -instituutista julkaisivat keksintöpatentin: menetelmän erittäin puhtaan kvartsihiekan valmistamiseksi kaoliinirikasteesta. Menetelmän vaiheet: a. Kaoliinirikastushiekka käytetään raakamalmina, joka seulotaan sekoituksen ja pesun jälkeen, jolloin saadaan +0,6 mm materiaalia; b. +0,6 mm materiaali jauhetaan ja luokitellaan, ja 0,4 mm 0,1 mm:n mineraalimateriaalille suoritetaan magneettinen erotus. Magneettisten ja ei-magneettisten materiaalien saamiseksi ei-magneettiset materiaalit menevät painovoimaerotusoperaatioon saadakseen painovoimaerotuksen kevyet mineraalit ja painovoimaerotuksen raskaat mineraalit ja painovoimaerotuksen kevyet mineraalit tulevat uudelleen jauhamiseen seulomaan +0,1 mm mineraalien saamiseksi; c.+0.1mm Mineraali menee vaahdotusoperaatioon vaahdotusrikasteen saamiseksi. Vaahdotustiivisteen ylempi vesi poistetaan ja peitataan sitten ultraäänellä ja seulotaan, jolloin saadaan +0,1 mm karkeaa materiaalia erittäin puhtaana kvartsihiekana. Keksinnön menetelmällä ei voida ainoastaan saada korkealaatuisia kvartsitiivistetuotteita, vaan sillä on myös lyhyt käsittelyaika, yksinkertainen prosessivirtaus, alhainen energiankulutus ja saadun kvartsikonsentraatin korkea laatu, joka voi täyttää korkean puhtauden laatuvaatimukset. kvartsi.
Kaoliinirikastushiekka sisältää suuren määrän kvartsivaroja. Rikastuksen, puhdistuksen ja syväkäsittelyn avulla se voi täyttää aurinkosähköisten ultravalkoisten lasiraaka-aineiden käytön vaatimukset. Tämä antaa myös uuden idean kaoliinirikastusjätteen resurssien kokonaisvaltaiseen hyödyntämiseen.
3. Markkinakatsaus vähärautaisesta kvartsihiekasta aurinkosähkölasiin
Toisaalta vuoden 2020 jälkipuoliskolla laajentumisen rajoittama tuotantokapasiteetti ei pysty selviytymään räjähdysmäisestä kysynnästä korkean vaurauden vallitessa. Aurinkosähkölasin tarjonta ja kysyntä ovat epätasapainossa, ja hinta nousee jyrkästi. Teollisuus- ja tietotekniikan ministeriö julkaisi joulukuussa 2020 useiden aurinkosähkömoduuliyhtiöiden yhteishaussa asiakirjan, jossa selvensi, että aurinkosähkövalssattu lasiprojekti ei saa laatia kapasiteetin korvaussuunnitelmaa. Uuden politiikan vaikutuksesta aurinkosähkölasituotannon kasvuvauhtia laajennetaan vuodesta 2021. Julkisen tiedon mukaan valssatun aurinkosähkölasin kapasiteetti selkeällä tuotantosuunnitelmalla 21/22 saavuttaa 22250/26590t/d. vuosikasvu 68,4/48,6 %. Politiikan ja kysyntäpuolen takuiden tapauksessa aurinkosähköhiekan odotetaan käynnistävän räjähdysmäisen kasvun.
2015-2022 aurinkosähkölasiteollisuuden tuotantokapasiteetti
Toisaalta aurinkosähkölasin tuotantokapasiteetin merkittävä kasvu voi aiheuttaa vähärautaisen piidioksidihiekan tarjonnan ylittämään tarjontaa, mikä puolestaan rajoittaa aurinkosähkölasin tuotantokapasiteetin todellista tuotantoa. Tilastojen mukaan kotimaani kvartsihiekkatuotanto on vuodesta 2014 lähtien ollut yleisesti hieman kotimaista kysyntää alhaisempi, ja tarjonta ja kysyntä ovat pitäneet tiukasti tasapainossa.
Samaan aikaan kotimaani vähärautaisten kvartsisijoittajien resurssit ovat niukat, keskittyneet Guangdongin Heyuaniin, Guangxin Beihaihin, Anhuin Fengyangiin ja Jiangsun Donghaiiin, ja suuri määrä niistä on tuotava maahan.
Vähärautainen ultravalkoinen kvartsihiekka on yksi tärkeimmistä raaka-aineista (noin 25 % raaka-ainekustannuksista) viime vuosina. Myös hinta on noussut. Aiemmin se on ollut noin 200 yuania/tonni pitkään. 20 vuoden aikana puhjenneen Q1-epidemian jälkeen se on pudonnut korkealta tasolta ja toimii tällä hetkellä vakaana toistaiseksi.
Vuonna 2020 maani kvartsihiekan kokonaiskysyntä on 90,93 miljoonaa tonnia, tuotanto on 87,65 miljoonaa tonnia ja nettotuonti 3,278 miljoonaa tonnia. Julkisen tiedon mukaan kvartsikiven määrä 100 kg:ssa sulaa lasia on noin 72,2 kg. Nykyisen laajennussuunnitelman mukaan aurinkosähkölasin kapasiteetin lisäys vuosina 2021/2022 voi olla 3,23/24500t/d, vuosituotannon mukaan 360 päivän ajalta laskettuna kokonaistuotanto vastaa äskettäin lisääntynyttä matalan kysyntää. -rautapiihiekka 836/635 miljoonaa tonnia/vuosi, eli aurinkosähkölasin tuoma vähärautaisen piihiekan uusi kysyntä vuosina 2021/2022 muodostaa kvartsihiekasta vuonna 2020 9,2 %/7,0 % kysynnästä . Ottaen huomioon, että vähärautainen piidioksidihiekka muodostaa vain osan piidioksidihiekan kokonaiskysynnästä, aurinkosähköisen lasin tuotantokapasiteetin laajamittaisen investoinnin aiheuttama tarjonta- ja kysyntäpaine vähärautaiseen piidioksidihiekkaan voi olla paljon suurempi kuin paine koko kvartsihiekkateollisuus.
— Artikkeli Powder Networkista
Postitusaika: 11.12.2021