Ülkenin “karbon zirvesi ve karbon nötr” stratejik planına göre, “14. Beş Yıllık Plan” döneminde fotovoltaik endüstrisi patlayıcı bir gelişmeye yol açacak. Fotovoltaik endüstrisinin ortaya çıkışı tüm endüstriyel zincir için “zenginlik yarattı”. Bu göz kamaştırıcı zincirin vazgeçilmez halkası fotovoltaik camdır. Enerji tasarrufunun ve çevrenin korunmasının savunulduğu günümüzde fotovoltaik camlara olan talep her geçen gün artmakta ve arz-talep arasında dengesizlik yaşanmaktadır. Aynı zamanda fotovoltaik cam için önemli bir malzeme olan düşük demirli ve ultra beyaz kuvars kumunda da artış yaşanmış, fiyatı artmış ve arz sıkıntısı yaşanmıştır. Sektör uzmanları, düşük demirli kuvars kumunun 10 yılı aşkın bir süre boyunca %15'ten fazla uzun vadeli bir artışa sahip olacağını öngörüyor. Güçlü fotovoltaik rüzgarı altında, düşük demirli kuvars kumu üretimi büyük ilgi gördü.
1. Fotovoltaik cam için kuvars kumu
Fotovoltaik cam genellikle fotovoltaik modüllerin kapsülleme paneli olarak kullanılır ve dış ortamla doğrudan temas halindedir. Hava koşullarına dayanıklılığı, gücü, ışık geçirgenliği ve diğer göstergeleri, fotovoltaik modüllerin ömründe ve uzun vadeli enerji üretim verimliliğinde merkezi bir rol oynar. Kuvars kumundaki demir iyonlarının boyanması kolaydır ve orijinal camın yüksek güneş geçirgenliğini sağlamak için fotovoltaik camın demir içeriği sıradan camdan daha düşüktür ve yüksek silikon saflığına sahip düşük demirli kuvars kumu ve düşük safsızlık içeriği kullanılmalıdır.
Şu anda ülkemizde çıkarılması kolay az sayıda yüksek kaliteli, düşük demirli kuvars kumu bulunmaktadır ve bunlar çoğunlukla Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan ve diğer yerlerde dağıtılmaktadır. Gelecekte, güneş pilleri için ultra beyaz kabartmalı cam üretim kapasitesinin artmasıyla birlikte, sınırlı üretim alanına sahip yüksek kaliteli kuvars kumu nispeten kıt bir kaynak haline gelecektir. Yüksek kaliteli ve stabil kuvars kumunun temini, gelecekte fotovoltaik cam şirketlerinin rekabet gücünü kısıtlayacaktır. Bu nedenle, kuvars kumundaki demir, alüminyum, titanyum ve diğer safsızlık elementlerinin içeriğinin etkili bir şekilde nasıl azaltılacağı ve yüksek saflıkta kuvars kumunun nasıl hazırlanacağı sıcak bir araştırma konusudur.
2. Fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumu üretimi
2.1 Fotovoltaik Cam İçin Kuvars Kumunun Saflaştırılması
Şu anda endüstride olgun bir şekilde uygulanan geleneksel kuvars saflaştırma işlemleri arasında ayırma, temizleme, kalsinasyon-suda söndürme, öğütme, eleme, manyetik ayırma, yerçekimiyle ayırma, yüzdürme, asit liçi, mikrobiyal liç, yüksek sıcaklıkta gaz giderme vb. yer almaktadır. derin saflaştırma Süreçleri arasında klorlu kavurma, ışınlanmış renk ayırma, süper iletken manyetik ayırma, yüksek sıcaklıkta vakum vb. yer alır. Evsel kuvars kumu saflaştırmasının genel zenginleştirme süreci de erken "öğütme, manyetik ayırma, yıkama" aşamasından "ayırma → kaba kırma → kalsinasyon → suyla söndürme → öğütme → eleme → manyetik ayırma → yüzdürme → asit'e kadar geliştirilmiştir. Kombine zenginleştirme süreci Daldırma → yıkama → kurutma, mikrodalga, ultrasonik ve ön arıtma veya yardımcı saflaştırma için diğer araçlarla birlikte, saflaştırma etkisini büyük ölçüde artırır. Fotovoltaik camın düşük demir gereksinimleri göz önüne alındığında, esas olarak kuvars kumu giderme yöntemlerinin araştırılması ve geliştirilmesi tanıtılmaktadır.
Kuvars cevherinde genellikle demir aşağıdaki altı yaygın biçimde bulunur:
① Kil veya kaolinlenmiş feldspatta ince parçacıklar halinde bulunur
②Kuvars parçacıklarının yüzeyine demir oksit filmi şeklinde bağlanır
③Hematit, manyetit, spekülarit, kinit vb. gibi demir mineralleri veya mika, amfibol, garnet vb. gibi demir içeren mineraller.
④Kuvars parçacıklarının içine dalma veya mercek halindedir
⑤ Kuvars kristalinin içinde katı çözelti halinde bulunur
⑥ Kırma ve öğütme işleminde belli miktarda ikincil demir karıştırılacaktır.
Demir içeren mineralleri kuvarstan etkili bir şekilde ayırmak için, öncelikle kuvars cevherindeki demir yabancı maddelerinin oluşum durumunu tespit etmek ve demir yabancı maddelerin uzaklaştırılmasını sağlamak için makul bir zenginleştirme yöntemi ve ayırma prosesi seçmek gerekir.
(1) Manyetik ayırma işlemi
Manyetik ayırma işlemi, yapışık parçacıklar dahil olmak üzere hematit, limonit ve biyotit gibi zayıf manyetik safsızlık minerallerini büyük ölçüde giderebilmektedir. Manyetik güce göre manyetik ayırma, güçlü manyetik ayırma ve zayıf manyetik ayırmaya bölünebilir. Güçlü manyetik ayırma genellikle ıslak güçlü manyetik ayırıcı veya yüksek gradyanlı manyetik ayırıcıyı kullanır.
Genel olarak konuşursak, esas olarak limonit, hematit, biyotit vb. gibi zayıf manyetik safsızlık mineralleri içeren kuvars kumu, 8.0×105A/m'nin üzerinde bir değerde ıslak tip güçlü bir manyetik makine kullanılarak seçilebilir; Demir cevherinin hakim olduğu güçlü manyetik mineraller için, ayırma için zayıf bir manyetik makine veya orta derecede manyetik bir makine kullanmak daha iyidir. [2] Günümüzde yüksek gradyanlı ve güçlü manyetik alanlı manyetik ayırıcıların uygulanmasıyla manyetik ayırma ve saflaştırma geçmişe göre önemli ölçüde gelişmiştir. Örneğin, 2,2T manyetik alan kuvveti altındaki demiri çıkarmak için elektromanyetik indüksiyon silindiri tipi güçlü bir manyetik ayırıcının kullanılması, Fe2O3 içeriğini %0,002'den %0,0002'ye azaltabilir.
(2) Yüzdürme işlemi
Flotasyon, mineral parçacıklarının yüzeyindeki farklı fiziksel ve kimyasal özellikler yoluyla mineral parçacıklarının ayrılması işlemidir. Ana işlevi, ilgili mineral mika ve feldispatın kuvars kumundan uzaklaştırılmasıdır. Demir içeren minerallerin ve kuvarsın flotasyonla ayrılması için, demir safsızlıklarının oluşum biçimini ve her parçacık boyutunun dağılım biçimini bulmak, demir giderimi için uygun bir ayırma işleminin seçilmesinin anahtarıdır. Demir içeren minerallerin çoğu, asidik ortamda pozitif yüklü olan ve teorik olarak anyonik toplayıcıların kullanımına uygun olan 5'in üzerinde sıfır elektrik noktasına sahiptir.
Demir oksit cevherinin yüzdürülmesinde anyonik toplayıcı olarak yağ asidi (sabun), hidrokarbil sülfonat veya sülfat kullanılabilir. Pirit, izobütil ksantat artı bütilamin siyah tozu (4:1) için klasik yüzdürme maddesi ile bir dekapaj ortamında kuvarstan piritin yüzdürülmesi olabilir. Dozaj yaklaşık 200 ppmw'dir.
İlmenitin yüzdürülmesinde genellikle pH'ı 4~10'a ayarlamak için yüzdürme maddesi olarak sodyum oleat (0.21 mol/L) kullanılır. Oleat iyonları ve ilmenit yüzeyindeki demir parçacıkları arasında kimyasal olarak adsorbe edilen demir oleat üretmek için kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. Oleat iyonları, ilmenit'i daha iyi yüzebilirlikle tutar. Son yıllarda geliştirilen hidrokarbon bazlı fosfonik asit toplayıcılar ilmenit için iyi bir seçiciliğe ve toplama performansına sahiptir.
(3) Asitle liç işlemi
Asit liçi işleminin temel amacı asit çözeltisindeki çözünebilir demir minerallerini uzaklaştırmaktır. Asit liçinin saflaştırma etkisini etkileyen faktörler arasında kuvars kumu parçacık boyutu, sıcaklık, süre, asit türü, asit konsantrasyonu, katı-sıvı oranı vb. yer alır ve sıcaklığın ve asit çözeltisinin artması sağlanır. Kuvars parçacıklarının konsantrasyonu ve yarıçapının azaltılması, Al'in süzülme oranını ve süzülme oranını artırabilir. Tek bir asidin saflaştırma etkisi sınırlıdır ve karışık asit, Fe ve K gibi safsızlık elementlerinin giderilme oranını büyük ölçüde artırabilen sinerjistik bir etkiye sahiptir. Yaygın inorganik asitler HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4'tür. , H2C2O4, genellikle iki veya daha fazlası karıştırılarak belli oranda kullanılır.
Oksalik asit, asit liçi için yaygın olarak kullanılan bir organik asittir. Çözünmüş metal iyonları ile nispeten stabil bir kompleks oluşturabilir ve safsızlıklar kolayca yıkanır. Düşük dozaj ve yüksek demir giderme oranı avantajlarına sahiptir. Bazı insanlar oksalik asidin saflaştırılmasına yardımcı olmak için ultrason kullanır ve geleneksel karıştırma ve tank ultrasonu ile karşılaştırıldığında prob ultrasonun en yüksek Fe giderme oranına sahip olduğunu, oksalik asit miktarının 4g/L'den az olduğunu ve demir çıkarma oranının ulaştığını buldu. %75,4.
Seyreltik asit ve hidroflorik asidin varlığı, Fe, Al, Mg gibi metal yabancı maddeleri etkili bir şekilde giderebilir, ancak hidroflorik asit, kuvars parçacıklarını aşındırabileceğinden hidroflorik asit miktarı kontrol edilmelidir. Farklı asit türlerinin kullanılması aynı zamanda saflaştırma işleminin kalitesini de etkiler. Bunlar arasında HCl ve HF'den oluşan karışık asit en iyi işleme etkisine sahiptir. Bazı kişiler, manyetik ayırma sonrasında kuvars kumunu saflaştırmak için HCl ve HF karışımı liç ajanını kullanır. Kimyasal liç yoluyla safsızlık elementlerinin toplam miktarı 40,71 μg/g'dir ve SiO2'nin saflığı ağırlıkça %99,993 kadar yüksektir.
(4) Mikrobiyal süzme
Mikroorganizmalar, demirin uzaklaştırılması için yakın zamanda geliştirilen bir teknik olan, ince film demirin süzülmesi veya kuvars kumu parçacıklarının yüzeyine demirin emdirilmesi için kullanılır. Yabancı çalışmalar, Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus ve diğer mikroorganizmaların kuvars filmin yüzeyinde demir liçi yapmak için kullanılmasının, Aspergillus niger demir liçi etkisinin optimal olduğu iyi sonuçlar elde ettiğini göstermiştir. Fe2O3'ün giderilme oranı çoğunlukla %75'in üzerindedir ve Fe2O3 konsantresinin derecesi %0,007 kadar düşüktür. Ve çoğu bakteri ve küfün ön ekimi ile demirin süzülmesinin etkisinin daha iyi olacağı bulunmuştur.
2.2 Fotovoltaik cam için kuvars kumunun diğer araştırma ilerlemeleri
Asit miktarını azaltmak, kanalizasyon arıtmanın zorluğunu azaltmak ve çevre dostu olmak için Peng Shou [5] ve ark. Asitlemesiz bir işlemle 10 ppm düşük demirli kuvars kumu hazırlamak için bir yöntem açıklandı: hammadde olarak doğal damarlı kuvars kullanılır ve üç aşamalı kırma, Birinci aşama öğütme ve ikinci aşama sınıflandırma 0,1 ~ 0,7 mm tanecik alabilir ; kum, manyetik ayırma kumunun elde edilmesi için manyetik ayırmanın birinci aşaması ve mekanik demir ve demir içeren minerallerin güçlü manyetik olarak uzaklaştırılmasının ikinci aşaması ile ayrılır; kumun manyetik ayrımı ikinci aşama flotasyonla elde edilir Fe2O3 içeriği 10 ppm'den düşük demir içeren kuvars kumu, flotasyonda regülatör olarak H2SO4 kullanılır, pH=2~3 ayarlanır, toplayıcı olarak sodyum oleat ve hindistancevizi yağı bazlı propilen diamin kullanılır . Hazırlanan kuvars kumu SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, optik cam, fotoelektrik ekran camı ve kuvars camı için gereken silisli hammadde gereksinimlerini karşılar.
Öte yandan, yüksek kaliteli kuvars kaynaklarının tükenmesiyle birlikte, düşük kaliteli kaynakların kapsamlı şekilde kullanılması yaygın ilgi gördü. Çin Yapı Malzemeleri Bengbu Cam Endüstrisi Tasarım ve Araştırma Enstitüsü Co., Ltd.'den Xie Enjun, fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumu hazırlamak amacıyla kaolin atıklarını kullandı. Fujian kaolin atıklarının ana mineral bileşimi, kaolinit, mika ve feldispat gibi az miktarda safsızlık mineralleri içeren kuvarstır. Kaolin artıkları “öğütme-hidrolik sınıflandırma-manyetik ayırma-flotasyon” zenginleştirme işlemiyle işlendikten sonra, 0.6~0.125mm parçacık boyutunun içeriği %95'ten büyüktür, SiO2 %99.62'dir, Al2O3 %0.065'tir, Fe2O3'tür. 92×10-6 ince kuvars kumu, fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumunun kalite gereksinimlerini karşılar.
Çin Jeoloji Bilimleri Akademisi, Zhengzhou Maden Kaynaklarının Kapsamlı Kullanımı Enstitüsü'nden Shao Weihua ve diğerleri, bir buluş patenti yayınladılar: kaolin atıklarından yüksek saflıkta kuvars kumu hazırlamak için bir yöntem. Yöntem adımları: a. Kaolin artıkları ham cevher olarak kullanılmakta olup, karıştırılıp yıkandıktan sonra elenerek +0,6mm malzeme elde edilir; B. +0.6mm malzeme öğütülerek sınıflandırılır ve 0.4mm0.1mm mineral malzeme manyetik ayırma işlemine tabi tutulur. Manyetik ve manyetik olmayan malzemeler elde etmek için, manyetik olmayan malzemeler yerçekimi ayrımı hafif mineralleri elde etmek için yerçekimi ayırma işlemine girer ve yerçekimiyle ayırma ağır mineraller ve yerçekimiyle ayırma hafif mineraller, +0,1 mm mineraller elde etmek üzere elemek için yeniden öğütme işlemine girer; c.+0.1mm Mineral, flotasyon konsantresini elde etmek için flotasyon işlemine girer. Flotasyon konsantresinin üst suyu çıkarılır ve daha sonra ultrasonik olarak asitlenir ve daha sonra elenerek +0,1 mm'lik kaba malzeme yüksek saflıkta kuvars kumu olarak elde edilir. Buluşun yöntemi sadece yüksek kaliteli kuvars konsantresi ürünleri elde etmekle kalmaz, aynı zamanda kısa işlem süresine, basit işlem akışına, düşük enerji tüketimine ve elde edilen kuvars konsantresinin yüksek kalitesine sahiptir ve bu da yüksek saflığın kalite gereksinimlerini karşılayabilir. kuvars.
Kaolin artıkları büyük miktarda kuvars kaynağı içermektedir. Zenginleştirme, saflaştırma ve derin işleme yoluyla fotovoltaik ultra beyaz cam hammaddelerinin kullanım gereksinimlerini karşılayabilir. Bu aynı zamanda kaolin atık kaynaklarının kapsamlı kullanımı için yeni bir fikir de sağlıyor.
3. Fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumunun pazara genel bakışı
Bir yandan, 2020'nin ikinci yarısında genişleme sıkıntısı çeken üretim kapasitesi, yüksek refah koşullarındaki patlayıcı talebi karşılayamıyor. Fotovoltaik camın arz ve talebi dengesiz ve fiyatı artıyor. Pek çok fotovoltaik modül şirketinin ortak çağrısı kapsamında, Aralık 2020'de Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, fotovoltaik haddelenmiş cam projesinin kapasite değiştirme planı oluşturamayacağını açıklayan bir belge yayınladı. Yeni politikadan etkilenen fotovoltaik cam üretiminin büyüme oranı 2021'den itibaren artacak. Kamuoyunun bilgilerine göre, 21/22'de üretime yönelik net bir planla haddelenmiş fotovoltaik cam kapasitesi 22250/26590 ton/gün'e ulaşacak. yıllık büyüme oranı %68,4/48,6. Politika ve talep tarafı garantileri durumunda, fotovoltaik kumun patlayıcı bir büyümeyi başlatması bekleniyor.
2015-2022 fotovoltaik cam sektörü üretim kapasitesi
Öte yandan, fotovoltaik cam üretim kapasitesindeki önemli artış, düşük demirli silika kumu arzının arzı aşmasına neden olabilir ve bu da fotovoltaik cam üretim kapasitesinin fiili üretimini kısıtlayabilir. İstatistiklere göre 2014 yılından bu yana ülkemin yurt içi kuvars kumu üretimi genel olarak yurt içi talebin biraz altında kalmış, arz ve talep sıkı bir denge kurmuştur.
Aynı zamanda, ülkemin yerli düşük demirli kuvars plaser kaynakları kıt olup, Guangdong'un Heyuan'ında, Guangxi'nin Beihai'sinde, Anhui'nin Fengyang'ında ve Jiangsu'nun Donghai'sinde yoğunlaşmıştır ve bunların büyük bir kısmının ithal edilmesi gerekmektedir.
Düşük demir içeren ultra beyaz kuvars kumu son yıllarda önemli hammaddelerden biridir (hammadde maliyetinin yaklaşık %25'ini oluşturur). Fiyatı da artıyor. Geçmişte uzun bir süre 200 yuan/ton civarındaydı. 20 yıl içinde 1. Çeyrek salgınının patlak vermesinden sonra yüksek bir seviyeden düştü ve şimdilik istikrarlı işleyişini sürdürüyor.
2020 yılında ülkemin toplam kuvars kumu talebi 90,93 milyon ton, üretimi 87,65 milyon ton, net ithalatı ise 3,278 milyon ton olacak. Kamuoyunun bilgilerine göre 100 kg erimiş camdaki kuvars taşı miktarı yaklaşık 72,2 kg'dır. Mevcut genişleme planına göre, fotovoltaik camın 2021/2022'deki kapasite artışı yıllık üretime göre 3,23/24500 ton/gün'e ulaşabilir. 360 günlük bir süre üzerinden hesaplanan toplam üretim, yeni artan düşük maliyetli talebe karşılık gelecektir. - 836/635 milyon ton/yıl demir silis kumu, yani 2021/2022'de fotovoltaik camın getirdiği düşük demirli silis kumu için yeni talep, 2020'deki toplam kuvars kumunu oluşturacaktır. Talebin %9,2'si/%7,0'ı . Düşük demirli silis kumunun toplam silis kumu talebinin yalnızca bir kısmını oluşturduğu göz önüne alındığında, büyük ölçekli fotovoltaik cam üretim kapasitesi yatırımının düşük demirli silis kumu üzerinde neden olduğu arz ve talep baskısı, genel kuvars kumu endüstrisi.
— Powder Network'ten Makale
Gönderim zamanı: 11 Aralık 2021