I løpet av «14. femårsplan»-perioden, i henhold til landets «karbontopp og karbonnøytral» strategiske plan, vil solcelleindustrien føre til eksplosiv utvikling. Utbruddet av solcelleindustrien har "skapt rikdom" for hele industrikjeden. I denne blendende kjeden er solcelleglass et uunnværlig ledd. I dag, som går inn for energisparing og miljøvern, øker etterspørselen etter solcelleglass dag for dag, og det er en ubalanse mellom tilbud og etterspørsel. Samtidig har jernfattig og ultrahvit kvartssand, et viktig materiale for solcelleglass, også steget, og prisen har økt og tilbudet er mangelvare. Bransjeeksperter spår at jernfattig kvartssand vil ha en langsiktig økning på mer enn 15 % i mer enn 10 år. Under den sterke solvinden har produksjonen av jernfattig kvartssand vakt stor oppmerksomhet.
1. Kvartssand for solcelleglass
Fotovoltaisk glass brukes vanligvis som innkapslingspanelet til fotovoltaiske moduler, og det er i direkte kontakt med det ytre miljøet. Dens værbestandighet, styrke, lystransmittans og andre indikatorer spiller en sentral rolle i livet til fotovoltaiske moduler og langsiktig kraftproduksjonseffektivitet. Jernionene i kvartssanden er enkle å farge, og for å sikre den høye soltransmittansen til det originale glasset, er jerninnholdet i fotovoltaisk glass lavere enn i vanlig glass, og lavjernskvartssand med høy silisiumrenhet og lavt innhold av urenheter må brukes.
For tiden er det få høykvalitets lavjernskvartssand som er enkle å utvinne i vårt land, og de er hovedsakelig distribuert i Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan og andre steder. I fremtiden, med veksten av produksjonskapasiteten til ultrahvitt preget glass for solceller, vil høykvalitets kvartssand med begrenset produksjonsområde bli en relativt knapp ressurs. Tilførselen av høykvalitets og stabil kvartssand vil begrense konkurranseevnen til solcelleglassselskaper i fremtiden. Derfor er hvordan man effektivt reduserer innholdet av jern, aluminium, titan og andre urenheter i kvartssand og tilbereder høyrent kvartssand et hett forskningstema.
2. Produksjon av jernfattig kvartssand til solcelleglass
2.1 Rensing av kvartssand for solcelleglass
For tiden inkluderer de tradisjonelle kvartsrenseprosessene som er modent brukt i industrien sortering, skrubbing, kalsinering-vannkjøling, sliping, sikting, magnetisk separasjon, gravitasjonsseparasjon, flotasjon, syreutluting, mikrobiell utvasking, høytemperaturavgassing, etc., dyprensing Prosesser inkluderer klorristing, bestrålt fargesortering, superledende magnetisk sortering, høytemperaturvakuum og så videre. Den generelle fordelingsprosessen for husholdningsrensing av kvartssand har også blitt utviklet fra den tidlige "sliping, magnetisk separering, vasking" til "separering → grovknusing → kalsinering → bråkjøling av vann → maling → siling → magnetisk separering → flotasjon → syre Den kombinerte beneficieringsprosessen nedsenking→vask→tørking, kombinert med mikrobølgeovn, ultralyd og andre midler for forbehandling eller hjelperensing, forbedrer renseeffekten betraktelig. I lys av de lave jernkravene til fotovoltaisk glass, introduseres hovedsakelig forskning og utvikling av metoder for fjerning av kvartssand.
Generelt finnes jern i følgende seks vanlige former i kvartsmalm:
① Finnes i form av fine partikler i leire eller kaolinisert feltspat
② Festet til overflaten av kvartspartikler i form av jernoksidfilm
③Jernmineraler som hematitt, magnetitt, spekularitt, qinitt, etc. eller jernholdige mineraler som glimmer, amfibol, granat, etc.
④Det er i tilstanden av nedsenking eller linse inne i kvartspartiklene
⑤ Eksisterer i tilstanden fast løsning inne i kvartskrystallen
⑥ En viss mengde sekundært jern vil bli blandet i knuse- og slipeprosessen
For effektivt å skille jernholdige mineraler fra kvarts, er det nødvendig å først fastslå forekomsttilstanden av jernforurensninger i kvartsmalmen og velge en rimelig fordelingsmetode og separasjonsprosess for å oppnå fjerning av jernurenheter.
(1) Magnetisk separasjonsprosess
Den magnetiske separasjonsprosessen kan fjerne de svake magnetiske urenhetsmineralene som hematitt, limonitt og biotitt inkludert sammenkoblede partikler i størst grad. I henhold til den magnetiske styrken kan magnetisk separasjon deles inn i sterk magnetisk separasjon og svak magnetisk separasjon. Den sterke magnetiske separasjonen bruker vanligvis våt sterk magnetisk separator eller magnetisk separator med høy gradient.
Generelt sett kan kvartssanden som hovedsakelig inneholder svake magnetiske urenhetsmineraler som limonitt, hematitt, biotitt, etc., velges ved hjelp av en sterk magnetisk maskin av våt type med en verdi over 8,0×105A/m; For sterke magnetiske mineraler dominert av jernmalm, er det bedre å bruke en svak magnetisk maskin eller en middels magnetisk maskin for separasjon. [2] I dag, med bruk av magnetiske separatorer med høy gradient og sterkt magnetfelt, har magnetisk separasjon og rensing blitt betydelig forbedret sammenlignet med tidligere. For eksempel, bruk av en sterk magnetisk separator av elektromagnetisk induksjonsrulle for å fjerne jern under 2,2T magnetisk feltstyrke kan redusere innholdet av Fe2O3 fra 0,002% til 0,0002%.
(2) Flotasjonsprosess
Flotasjon er en prosess for å separere mineralpartikler gjennom forskjellige fysiske og kjemiske egenskaper på overflaten av mineralpartikler. Hovedfunksjonen er å fjerne det relaterte mineralet glimmer og feltspat fra kvartssanden. For flotasjonsseparasjon av jernholdige mineraler og kvarts, er det å finne ut forekomstformen av jernurenheter og fordelingsformen for hver partikkelstørrelse nøkkelen til å velge en riktig separasjonsprosess for fjerning av jern. De fleste jernholdige mineraler har et elektrisk nullpunkt over 5, som er positivt ladet i et surt miljø, og teoretisk egnet for bruk av anioniske samlere.
Fettsyre (såpe), hydrokarbylsulfonat eller sulfat kan brukes som anionisk samler for flotasjon av jernoksidmalm. Pyritt kan være flotasjon av svovelkis fra kvarts i et beisemiljø med det klassiske flotasjonsmidlet for isobutylxantat pluss butylamin svart pulver (4:1). Doseringen er omtrent 200 ppmw.
Flotasjonen av ilmenitt bruker vanligvis natriumoleat (0,21 mol/L) som et flotasjonsmiddel for å justere pH til 4~10. En kjemisk reaksjon oppstår mellom oleationer og jernpartikler på overflaten av ilmenitten for å produsere jernoleat, som er kjemisk adsorbert Oleationer holder ilmenitt med bedre flytbarhet. De hydrokarbonbaserte fosfonsyreoppsamlerne utviklet de siste årene har god selektivitet og oppsamlingsytelse for ilmenitt.
(3) Syrelutingsprosess
Hovedformålet med syreutlutningsprosessen er å fjerne løselige jernmineraler i syreløsningen. Faktorene som påvirker renseeffekten av syreutlekkingen inkluderer kvartssandpartikkelstørrelse, temperatur, tid, syretype, syrekonsentrasjon, fast-væske-forhold osv., og øke temperaturen og syreløsningen. Konsentrasjon og reduksjon av radiusen til kvartspartiklene kan øke utvaskingshastigheten og utlutningshastigheten til Al. Renseeffekten av en enkelt syre er begrenset, og den blandede syren har en synergistisk effekt, som kan øke fjerningshastigheten av urenhetselementer som Fe og K i stor grad. Vanlige uorganiske syrer er HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, vanligvis to eller flere av dem blandes og brukes i en viss andel.
Oksalsyre er en ofte brukt organisk syre for syreutvasking. Det kan danne et relativt stabilt kompleks med de oppløste metallionene, og urenhetene vaskes lett ut. Det har fordelene med lav dosering og høy jernfjerningshastighet. Noen mennesker bruker ultralyd for å hjelpe til med rensing av oksalsyre, og fant ut at sammenlignet med konvensjonell røre- og tankultralyd, har sonde-ultralyd den høyeste Fe-fjerningshastigheten, mengden oksalsyre er mindre enn 4g/L, og jernfjerningshastigheten når 75,4 %.
Tilstedeværelsen av fortynnet syre og flussyre kan effektivt fjerne metallurenheter som Fe, Al, Mg, men mengden flussyre må kontrolleres fordi flussyre kan korrodere kvartspartiklene. Bruk av ulike typer syrer påvirker også kvaliteten på renseprosessen. Blant dem har den blandede syren av HCl og HF den beste prosesseringseffekten. Noen bruker HCl og HF blandet utlutingsmiddel for å rense kvartssanden etter magnetisk separasjon. Gjennom kjemisk utvasking er den totale mengden urenhetselementer 40,71 μg/g, og renheten til SiO2 er så høy som 99,993 vekt%.
(4) Mikrobiell utlekking
Mikroorganismer brukes til å utvaske tynnfilmjern eller impregnering av jern på overflaten av kvartssandpartikler, som er en nylig utviklet teknikk for å fjerne jern. Utenlandske studier har vist at bruk av Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus og andre mikroorganismer til utlekking av jern på overflaten av kvartsfilmen har oppnådd gode resultater, hvorav effekten av Aspergillus niger utlekking av jern er optimal. Fjerningsgraden av Fe2O3 er for det meste over 75%, og graden av Fe2O3-konsentrat er så lav som 0,007%. Og det ble funnet at effekten av utvasking av jern med forkultivering av de fleste bakterier og muggsopp ville bli bedre.
2.2 Annen forskningsfremgang av kvartssand for solcelleglass
For å redusere mengden syre, redusere vanskeligheten med kloakkrensing og være miljøvennlig, sier Peng Shou [5] et al. avslørte en fremgangsmåte for å tilberede 10 ppm jernfattig kvartssand ved en ikke-beisingsprosess: naturlig årekvarts brukes som råmateriale, og tre-trinns knusing, første trinns sliping og andre trinns klassifisering kan få 0,1 ~ 0,7 mm korn ; gruset separeres av det første trinnet av magnetisk separasjon og det andre trinnet med sterk magnetisk fjerning av mekanisk jern og jernholdige mineraler for å oppnå magnetisk separasjonssand; den magnetiske separasjonen av sanden oppnås ved andre trinns flotasjon Fe2O3-innholdet er lavere enn 10 ppm jernfattig kvartssand, flotasjon bruker H2SO4 som regulator, justerer pH=2~3, bruker natriumoleat og kokosnøttoljebasert propylendiamin som samlere . Den tilberedte kvartssanden SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, oppfyller kravene til silisiumholdige råmaterialer som kreves for optisk glass, fotoelektrisk displayglass og kvartsglass.
På den annen side, med uttømmingen av høykvalitets kvartsressurser, har den omfattende utnyttelsen av low-end ressurser vakt stor oppmerksomhet. Xie Enjun fra Kinas byggematerialer Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. brukte kaolinavfall for å klargjøre jernfattig kvartssand til fotovoltaisk glass. Den viktigste mineralsammensetningen til Fujian kaolinavgangsmasser er kvarts, som inneholder en liten mengde urenhetsmineraler som kaolinitt, glimmer og feltspat. Etter at kaolinavgangsmassene er behandlet med fordelingsprosessen "sliping-hydraulisk klassifisering-magnetisk separasjon-flotasjon", er innholdet på 0,6~0,125 mm partikkelstørrelse større enn 95%, SiO2 er 99,62%, Al2O3 er 0,065%, Fe2O3 er 92×10-6 fin kvartssand oppfyller kvalitetskravene til jernfattig kvartssand for solcelleglass.
Shao Weihua og andre fra Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, publiserte et oppfinnelsespatent: en metode for å tilberede høyrent kvartssand fra kaolinavgang. Metodetrinnene: a. Kaolinavgangsmasser brukes som råmalm, som siktes etter å ha blitt rørt og skrubbet for å oppnå +0,6 mm materiale; b. +0,6 mm materiale slipes og klassifiseres, og 0,4 mm0,1 mm mineralmateriale utsettes for magnetisk separasjonsoperasjon. For å oppnå magnetiske og ikke-magnetiske materialer går de ikke-magnetiske materialene inn i gravitasjonsseparasjonsoperasjonen for å oppnå gravitasjonsseparasjonen lette mineraler og gravitasjonsseparasjonen av tunge mineraler, og gravitasjonsseparasjonens lette mineraler går inn i ommalingsoperasjonen for å sile for å oppnå +0,1 mm mineraler; c.+0.1mm Mineralet går inn i flotasjonsoperasjonen for å oppnå flotasjonskonsentratet. Det øvre vannet i flotasjonskonsentratet fjernes og ultralydbehandles og siktes deretter for å oppnå +0,1 mm grovt materiale som høyrent kvartssand. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan ikke bare oppnå høykvalitets kvartskonsentratprodukter, men har også kort behandlingstid, enkel prosessflyt, lavt energiforbruk og høy kvalitet på det oppnådde kvartskonsentratet, som kan oppfylle kvalitetskravene til høy renhet kvarts.
Kaolinavgang inneholder en stor mengde kvartsressurser. Gjennom beneficiering, rensing og dyp prosessering kan den oppfylle kravene til bruk av fotovoltaiske ultrahvite glassråmaterialer. Dette gir også en ny idé for omfattende utnyttelse av kaolinavgangsressurser.
3. Markedsoversikt over jernfattig kvartssand for solcelleglass
På den ene siden, i andre halvdel av 2020, kan den ekspansjonsbegrensede produksjonskapasiteten ikke takle den eksplosive etterspørselen under høy velstand. Tilbud og etterspørsel av solcelleglass er ubalansert, og prisen skyter i været. Under felles utlysning fra mange solcellemodulselskaper, i desember 2020, utstedte departementet for industri og informasjonsteknologi et dokument som klargjorde at solcelleprosjektet med rullet glass kanskje ikke utarbeider en kapasitetsutskiftingsplan. Berørt av den nye politikken vil vekstraten for solcelleglassproduksjonen utvides fra 2021. Ifølge offentlig informasjon vil kapasiteten til valset solcelleglass med en klar plan for produksjon i 21/22 nå 22250/26590t/d, med en årlig vekst på 68,4/48,6 %. Når det gjelder policy- og etterspørselssidegarantier, forventes solcellesand å innlede eksplosiv vekst.
2015-2022 produksjonskapasitet for fotovoltaisk glassindustri
På den annen side kan den betydelige økningen i produksjonskapasiteten til solcelleglass føre til at tilgangen på silikasand med lavt jernnivå overstiger tilbudet, noe som igjen begrenser den faktiske produksjonen av solcelleglassproduksjonskapasiteten. I følge statistikk, siden 2014, har mitt lands innenlandske kvartssandproduksjon generelt vært litt lavere enn innenlandsk etterspørsel, og tilbud og etterspørsel har holdt en tett balanse.
Samtidig er landets innenlandske lav-jerns-kvartsplasseringsressurser knappe, konsentrert i Heyuan i Guangdong, Beihai i Guangxi, Fengyang i Anhui og Donghai i Jiangsu, og en stor mengde av dem må importeres.
Ultra-hvit kvartssand med lavt jernnivå er en av de viktige råvarene (som står for ca. 25 % av råvarekostnadene) de siste årene. Prisen har også vært stigende. Tidligere har det vært rundt 200 yuan/tonn i lang tid. Etter utbruddet av Q1-epidemien på 20 år har den falt fra et høyt nivå, og den holder foreløpig stabil drift.
I 2020 vil mitt lands samlede etterspørsel etter kvartssand være 90,93 millioner tonn, produksjonen vil være 87,65 millioner tonn, og nettoimporten vil være 3,278 millioner tonn. I følge offentlig informasjon er mengden kvartsstein i 100 kg smeltet glass omtrent 72,2 kg. I henhold til gjeldende utvidelsesplan kan kapasitetsøkningen for solcelleglass i 2021/2022 nå 3,23/24500t/d, i henhold til årsproduksjonen. Beregnet over en 360-dagers periode vil den totale produksjonen tilsvare den nylig økte etterspørselen etter lav -jernsilikasand på 836/635 millioner tonn/år, det vil si at den nye etterspørselen etter silikasand med lavt jerninnhold brakt av fotovoltaisk glass i 2021/2022 vil stå for den totale kvartssanden i 2020 9,2%/7,0% av etterspørselen . Tatt i betraktning at silikasand med lavt jernhold bare utgjør en del av den totale etterspørselen etter silikasand, kan tilbuds- og etterspørselspresset på silikasand med lavt jernhold forårsaket av storskalainvesteringer i produksjonskapasitet for fotovoltaisk glass være mye høyere enn trykket på den samlede kvartssandindustrien.
—Artikkel fra Powder Network
Innleggstid: 11. desember 2021