“14. Beş Yıllık Plan” döneminde, ülkenin “karbon zirvesi ve karbon nötr” stratejik planına göre, fotovoltaik endüstrisi patlayıcı gelişmeye yol açacaktır.Fotovoltaik endüstrisinin patlaması, tüm endüstriyel zincir için “zenginlik yarattı”.Bu göz kamaştırıcı zincirde fotovoltaik cam vazgeçilmez bir halkadır.Günümüzde enerji tasarrufu ve çevre korumayı savunan fotovoltaik cama olan talep her geçen gün artmakta ve arz ile talep arasında bir dengesizlik söz konusudur.Aynı zamanda, fotovoltaik cam için önemli bir malzeme olan düşük demirli ve ultra beyaz kuvars kumu da arttı ve fiyat arttı ve arz yetersiz.Endüstri uzmanları, düşük demirli kuvars kumunun 10 yıldan fazla bir süre boyunca %15'ten fazla uzun vadeli bir artışa sahip olacağını tahmin ediyor.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 oynamaktadır.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 demir kuvars kumu ve düşük kirlilik içeriği kullanılmalıdır.
Şu anda ülkemizde çıkarılması kolay birkaç yüksek kaliteli düşük demir kuvars kumu var ve bunlar çoğunlukla Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan ve diğer yerlerde dağıtılıyor.Gelecekte, güneş pilleri için ultra beyaz kabartmalı cam üretim kapasitesinin artmasıyla, sınırlı üretim alanına sahip yüksek kaliteli kuvars kumu nispeten kıt bir kaynak haline gelecektir.Yüksek kaliteli ve istikrarlı kuvars kumu arzı, gelecekte fotovoltaik cam şirketlerinin rekabet gücünü kısıtlayacaktır.Bu nedenle, kuvars kumundaki demir, alüminyum, titanyum ve diğer safsızlık elementlerinin içeriğinin nasıl etkili bir şekilde azaltılacağı ve yüksek saflıkta kuvars kumunun nasıl hazırlanacağı sıcak bir araştırma konusudur.
2. Fotovoltaik cam için düşük demir kuvars kumu üretimi
2.1 Fotovoltaik Cam için Kuvars Kumunun Saflaştırılması
Şu anda, endüstride olgun bir şekilde uygulanan geleneksel kuvars saflaştırma işlemleri, ayırma, fırçalama, kalsinasyon-su söndürme, öğütme, eleme, manyetik ayırma, yerçekimi ayırma, yüzdürme, asit liç, mikrobiyal liç, yüksek sıcaklıkta gaz giderme vb. derin saflaştırma İşlemleri arasında klorlu kavurma, ışınlanmış renk ayırma, süper iletken manyetik ayırma, yüksek sıcaklıkta vakum vb. yer alır.Evsel kuvars kumu saflaştırmasının genel zenginleştirme süreci aynı zamanda erken “öğütme, manyetik ayırma, yıkama”dan “ayırma → kaba kırma → kalsinasyon → su verme → öğütme → eleme → manyetik ayırma → yüzdürme → asit arasında geliştirilmiştir Kombine zenginleştirme işlemi daldırma → yıkama → kurutma, mikrodalga, ultrasonik ve ön arıtma veya yardımcı arıtma için diğer araçlarla birlikte, arıtma etkisini büyük ölçüde artırır.Fotovoltaik camın düşük demir gereksinimleri göz önüne alındığında, kuvars kumu çıkarma yöntemlerinin araştırılması ve geliştirilmesi esas olarak tanıtılmaktadır.
Genel olarak demir, kuvars cevherinde aşağıdaki altı yaygın biçimde bulunur:
① Kil veya kaolinleşmiş feldispatta ince parçacıklar halinde bulunur
②Kuvars parçacıklarının yüzeyine demir oksit film şeklinde tutunur.
③Hematit, manyetit, spekülerit, kinit vb. gibi demir mineralleri veya mika, amfibol, granat vb. demir içeren mineraller.
④Kuvars parçacıklarının içinde daldırma veya mercek durumundadır.
⑤ Kuvars kristali içinde katı çözelti halinde bulunur
⑥ Kırma ve öğütme işleminde belirli bir miktar ikincil demir karıştırılacaktır.
Demir içeren mineralleri kuvarstan etkili bir şekilde ayırmak için, önce kuvars cevherindeki demir safsızlıklarının oluşum durumunu tespit etmek ve demir safsızlıklarının giderilmesini sağlamak için makul bir zenginleştirme yöntemi ve ayırma işlemi seçmek gerekir.
(1) Manyetik ayırma işlemi
Manyetik ayırma işlemi, yapışık parçacıklar dahil hematit, limonit ve biyotit gibi zayıf manyetik safsızlık minerallerini büyük ölçüde uzaklaştırabilir.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 ayırıcı kullanır.
Genel olarak, limonit, hematit, biyotit vb. gibi esas olarak zayıf manyetik kirlilik 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 manyetik bir makine kullanmak daha iyidir.[2] Günümüzde, yüksek gradyanlı ve güçlü manyetik alanlı manyetik ayırıcıların uygulanmasıyla, manyetik ayırma ve saflaştırma, geçmişe kıyasla önemli ölçüde iyileştirilmiştir.Örneğin, 2.2T manyetik alan kuvvetinin altındaki demiri çıkarmak için elektromanyetik indüksiyon silindiri tipi güçlü bir manyetik ayırıcı kullanmak, Fe2O3 içeriğini %0,002'den %0,0002'ye azaltabilir.
(2) Flotasyon işlemi
Flotasyon, mineral parçacıklarının yüzeyindeki farklı fiziksel ve kimyasal özelliklerle mineral parçacıkları ayırma işlemidir.Ana işlevi, kuvars kumundan ilgili mineral mika ve feldispatı çıkarmaktır.Demir içeren minerallerin ve kuvarsın flotasyonla ayrılması için, demir safsızlıklarının oluşum biçimini ve her parçacık boyutunun dağılım biçimini bulmak, demirin uzaklaştırılması için uygun bir ayırma işlemi seçmenin anahtarıdır.Demir içeren minerallerin çoğu, asidik bir ortamda pozitif yüklü olan ve teorik olarak anyonik toplayıcıların kullanımı için uygun olan 5'in üzerinde sıfır elektrik noktasına sahiptir.
Demir oksit cevherinin yüzdürülmesi için anyonik toplayıcı olarak yağ asidi (sabun), hidrokarbil sülfonat veya sülfat kullanılabilir.Pirit, izobütil ksantat artı butilamin kara tozu için klasik yüzdürme maddesi (4:1) ile asitleme ortamında kuvarstan piritin yüzdürülmesi olabilir.Dozaj yaklaşık 200ppmw'dir.
İlmenitin yüzdürülmesi, pH'ı 4~10'a ayarlamak için yüzdürme maddesi olarak genellikle sodyum oleat (0.21mol/L) kullanır.Oleat iyonları ve ilmenitin yüzeyindeki demir parçacıkları arasında kimyasal olarak adsorbe edilen demir oleat üretmek için kimyasal bir reaksiyon meydana gelir.Son yıllarda geliştirilen hidrokarbon bazlı fosfonik asit toplayıcılar, ilmenit için iyi seçicilik ve toplama performansına sahiptir.
(3) Asit liç işlemi
Asit liç işleminin temel amacı, asit çözeltisindeki çözünür demir minerallerini uzaklaştırmaktır.Asit liçinin arıtma etkisini etkileyen faktörler arasında kuvars kumu partikül boyutu, sıcaklık, süre, asit tipi, asit konsantrasyonu, katı-sıvı oranı vb. bulunur ve sıcaklık ve asit çözeltisini arttırır.Konsantrasyon ve kuvars parçacıklarının yarıçapının azaltılması, Al'ın süzme oranını ve süzme oranını artırabilir.Tek bir asidin saflaştırma etkisi sınırlıdır ve karışık asit, Fe ve K gibi safsızlık elementlerinin uzaklaştırma oranını büyük ölçüde artırabilen sinerjik bir etkiye sahiptir. Yaygın inorganik asitler HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4'tür. , H2C2O4, genellikle iki veya daha fazlası karıştırılarak belirli bir oranda kullanılır.
Oksalik asit, asit liçi için yaygın olarak kullanılan bir organik asittir.Çözünmüş metal iyonları ile nispeten kararlı 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 ultrasonunun en yüksek Fe çıkarma 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 safsızlıklarını etkili bir şekilde uzaklaştırabilir, ancak hidroflorik asit kuvars parçacıklarını aşındırabileceğinden hidroflorik asit miktarı kontrol edilmelidir.Farklı asit türlerinin kullanımı da saflaştırma işleminin kalitesini etkiler.Bunlar arasında HCl ve HF'nin karışık asidi en iyi işleme etkisine sahiptir.Bazı insanlar, manyetik ayırmadan sonra kuvars kumunu saflaştırmak için HCl ve HF karışık liç maddesi kullanır.Kimyasal liç yoluyla, safsızlık elementlerinin toplam miktarı 40.71μg/g'dir ve SiO2'nin saflığı ağırlıkça %99.993 kadar yüksektir.
(4) Mikrobiyal liç
Mikroorganizmalar, demiri uzaklaştırmak için son zamanlarda geliştirilen bir teknik olan kuvars kumu parçacıklarının yüzeyine ince film demir liç veya emprenye demiri için kullanılır.Yabancı çalışmalar, kuvars film yüzeyinde demir sızdırmak için Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus ve diğer mikroorganizmaların kullanılmasının, Aspergillus niger liç demirinin etkisinin optimal olduğu iyi sonuçlar elde ettiğini göstermiştir.Fe2O3'ün uzaklaştırma oranı çoğunlukla %75'in üzerindedir ve Fe2O3 konsantresinin derecesi %0,007 kadar düşüktür.Ve çoğu bakteri ve küfün ön ekimi ile liç demirinin etkisinin daha iyi olacağı bulundu.
2.2 Fotovoltaik cam için kuvars kumunun diğer araştırmaları
Asit miktarını azaltmak, kanalizasyon arıtmanın zorluğunu azaltmak ve çevre dostu olmak için Peng Shou [5] ve ark.10ppm düşük demirli kuvars kumunu asitleme olmayan bir işlemle hazırlamak için bir yöntem açıkladı: doğal damarlı kuvars hammadde olarak kullanılır ve üç aşamalı kırma, Birinci aşama öğütme ve ikinci aşama sınıflandırması 0.1~0.7mm tane alabilir ;kum, manyetik ayırma kumu elde etmek için manyetik ayırmanın ilk aşaması ve mekanik demir ve demir içeren minerallerin güçlü manyetik uzaklaştırılmasının ikinci aşaması ile ayrılır;kumun manyetik ayrımı ikinci aşama yüzdürme ile elde edilir Fe2O3 içeriği 10ppm düşük demir kuvars kumundan düşüktür, yüzdürme düzenleyici olarak H2SO4 kullanır, pH=2~3'ü ayarlar, toplayıcı olarak sodyum oleat ve hindistancevizi yağı bazlı propilen diamin kullanır .Hazırlanan kuvars kumu SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, optik cam, fotoelektrik teşhir camı ve kuvars cam için gerekli silisli hammadde gereksinimlerini karşılar.
Öte yandan, yüksek kaliteli kuvars kaynaklarının tükenmesi ile birlikte, düşük kaliteli kaynakların kapsamlı kullanımı yaygın ilgi gördü.China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd.'den Xie Enjun, fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumu hazırlamak için kaolin artıkları kullandı.Fujian kaolin artıklarının ana mineral bileşimi, az miktarda kaolinit, mika ve feldispat gibi safsızlık mineralleri içeren kuvarstır.Kaolin artıkları “öğütme-hidrolik sınıflandırma-manyetik ayırma-flotasyon” zenginleştirme işlemi ile işlendikten sonra, 0.6~0.125mm partikül boyutu içeriği %95'ten büyüktür, SiO2 %99.62'dir, Al2O3 %0.065'tir, Fe2O3 92×10-6 ince kuvars kumu, fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumunun kalite gereksinimlerini karşılar.
Çin Jeolojik Bilimler Akademisi, Zhengzhou Maden Kaynaklarının Kapsamlı Kullanımı Enstitüsü'nden Shao Weihua ve diğerleri, bir buluş patenti yayınladı: kaolin artıklarından yüksek saflıkta kuvars kumu hazırlamak için bir yöntem.Yöntem adımları: a.Ham cevher olarak kullanılan kaolin artıkları, karıştırılıp yıkandıktan sonra elekten geçirilerek +0.6mm malzeme elde edilir;b.+0.6mm malzeme öğütülür ve sınıflandırılır ve 0.4mm0.1mm mineral malzeme manyetik ayırma işlemine tabi tutulur, Manyetik ve manyetik olmayan malzemeler elde etmek için manyetik olmayan malzemeler, yerçekimi ayırma hafif minerallerini elde etmek için yerçekimi ayırma işlemine girer ve yerçekimi ayırma ağır mineralleri ve yerçekimi ayırma hafif mineralleri, +0.1 mm mineraller elde etmek için yeniden öğütme işlemine girer;c.+0.1mm Mineral, flotasyon konsantresini elde etmek için flotasyon işlemine girer.Yüzdürme konsantresinin üst suyu çıkarılır ve daha sonra ultrasonik olarak salamura edilir ve daha sonra yüksek saflıkta kuvars kumu olarak +0.1 mm kaba malzeme elde etmek için elenir.Buluşun yöntemi sadece yüksek kaliteli kuvars konsantresi ürünleri elde etmekle kalmaz, aynı zamanda kısa işlem süresine, basit işlem akışına, düşük enerji tüketimine ve yüksek saflıkta kalite gereksinimlerini karşılayabilen elde edilen kuvars konsantresinin yüksek kalitesine sahiptir. kuvars.
Kaolin artıkları büyük miktarda kuvars kaynağı içerir.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 sağlar.
3. Fotovoltaik cam için düşük demirli kuvars kumu piyasasına genel bakış
Bir yandan, 2020'nin ikinci yarısında, genişleme kısıtlı üretim kapasitesi, yüksek refah altında patlayıcı talebi karşılayamaz.Fotovoltaik camın arz ve talebi dengesiz ve fiyat yükseliyor.Birçok fotovoltaik modül firmasının ortak çağrısı kapsamında Aralık 2020'de Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, fotovoltaik haddelenmiş cam projesinin bir kapasite değiştirme planı formüle etmeyebileceğini açıklayan bir belge yayınladı.Yeni politikadan etkilenen fotovoltaik cam üretiminin büyüme oranı 2021'den itibaren genişletilecek. Kamuoyuna verilen bilgilere göre, 21/22'de net bir üretim planı olan haddelenmiş fotovoltaik camın kapasitesi 22250/26590t/d'ye ulaşacak. yıllık büyüme oranı %68,4/48,6.Politika ve talep tarafı garantileri söz konusu olduğunda, fotovoltaik kumun patlayıcı bir büyüme başlatması bekleniyor.
2015-2022 fotovoltaik cam sanayi üretim kapasitesi
Öte yandan, fotovoltaik cam üretim kapasitesindeki önemli artış, düşük demirli silis kumu arzının arzı aşmasına neden olabilir ve bu da fotovoltaik cam üretim kapasitesinin fiili üretimini kısıtlar.İstatistiklere göre 2014 yılından bu yana ülkemin yerli kuvars kumu üretimi genel olarak iç talebin biraz altında kalmış, arz ve talep sıkı bir dengeyi korumuştur.
Aynı zamanda, ülkemin yerel düşük demir kuvars plaser kaynakları kıt, Guangdong'un Heyuan'ında, Guangxi'nin Beihai'sinde, Anhui'nin Fengyang'ında ve Jiangsu'nun Donghai'sinde yoğunlaşıyor ve bunların büyük bir kısmının ithal edilmesi gerekiyor.
Düşük demirli ultra beyaz kuvars kumu, son yıllarda önemli hammaddelerden biridir (hammadde maliyetinin yaklaşık %25'ini oluşturmaktadır).Fiyat da yükselmeye başladı.Geçmişte, uzun süredir 200 yuan/ton civarındaydı.20 yılda Q1 salgınının patlak vermesinden sonra yüksek bir seviyeden düşmüş ve şu an için stabil işleyişini sürdürmektedir.
2020 yılında ülkemin toplam kuvars kumu talebi 90.93 milyon ton, üretim 87.65 milyon ton ve net ithalat 3.278 milyon ton olacak.Halka açık bilgilere göre 100 kg erimiş camdaki kuvars taşı miktarı yaklaşık 72.2 kg'dır.Mevcut genişleme planına göre, 2021/2022'deki fotovoltaik camın kapasite artışı, 360 günlük bir süre üzerinden hesaplanan yıllık üretime göre 3.23/24500t/d'ye ulaşabilir, toplam üretim, yeni artan düşük talebe karşılık gelecektir. - 836/635 milyon ton/yıl demir silika kumu, yani 2021/2022'de fotovoltaik camın getirdiği düşük demirli silis kumu için yeni talep, 2020'de toplam kuvars kumunu talebin %9.2/%7.0'sini oluşturacaktır. .Düşük demirli silis kumunun toplam silis kumu talebinin sadece bir kısmını oluşturduğu göz önüne alındığında, büyük ölçekli fotovoltaik cam üretim kapasitesi yatırımının düşük demirli silis kumu üzerindeki arz ve talep baskısı, düşük demirli silis kumu üzerindeki baskıdan çok daha yüksek olabilir. genel kuvars kumu endüstrisi.
— Powder Network'ten makale
Gönderim zamanı: 11 Aralık-2021