În perioada „Planului cincinal al 14-lea”, conform planului strategic al țării „vârf de carbon și carbon neutru”, industria fotovoltaică va duce la o dezvoltare explozivă.Izbucnirea industriei fotovoltaice a „creat bogăție” pentru întreg lanțul industrial.În acest lanț orbitor, sticla fotovoltaică este o verigă indispensabilă.Astăzi, susținând conservarea energiei și protecția mediului, cererea de sticlă fotovoltaică crește de la o zi la alta și există un dezechilibru între cerere și ofertă.În același timp, a crescut și nisipul de cuarț cu conținut scăzut de fier și ultra-alb, un material important pentru sticla fotovoltaică, iar prețul a crescut, iar oferta este insuficientă.Experții din industrie prevăd că nisipul cuarț cu conținut scăzut de fier va avea o creștere pe termen lung de peste 15% pentru mai mult de 10 ani.Sub vântul puternic al fotovoltaicului, producția de nisip cuarț cu conținut scăzut de fier a atras multă atenție.
1. Nisip de cuarț pentru sticlă fotovoltaică
Sticla fotovoltaică este utilizată în general ca panou de încapsulare al modulelor fotovoltaice și este în contact direct cu mediul extern.Rezistența la intemperii, rezistența, transmisia luminii și alți indicatori joacă un rol central în viața modulelor fotovoltaice și în eficiența de generare a energiei pe termen lung.Ionii de fier din nisipul de cuarț sunt ușor de vopsit și, pentru a asigura transmisia solară ridicată a sticlei originale, conținutul de fier al sticlei fotovoltaice este mai mic decât cel al sticlei obișnuite și nisip de cuarț cu conținut scăzut de fier, cu puritate ridicată a siliciului. și trebuie utilizat un conținut scăzut de impurități.
În prezent, există puține nisipuri de cuarț de înaltă calitate cu conținut scăzut de fier care sunt ușor de extras în țara noastră și sunt distribuite în principal în Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan și în alte locuri.În viitor, odată cu creșterea capacității de producție de sticlă în relief ultra-albă pentru celule solare, nisipul de cuarț de înaltă calitate cu suprafață de producție limitată va deveni o resursă relativ limitată.Furnizarea de nisip de cuarț de înaltă calitate și stabil va restrânge competitivitatea companiilor de sticlă fotovoltaică în viitor.Prin urmare, modul de a reduce eficient conținutul de fier, aluminiu, titan și alte elemente de impurități în nisip de cuarț și de a pregăti nisip de cuarț de înaltă puritate este un subiect de cercetare fierbinte.
2. Producția de nisip cuarț cu conținut scăzut de fier pentru sticlă fotovoltaică
2.1 Purificarea nisipului de cuarț pentru sticlă fotovoltaică
În prezent, procesele tradiționale de purificare a cuarțului care sunt aplicate matur în industrie includ sortarea, spălarea, stingerea apei de calcinare, măcinarea, cernerea, separarea magnetică, separarea gravitațională, flotarea, leșierea acidă, leșierea microbiană, degazarea la temperaturi înalte etc., Procesele de purificare profundă includ prăjirea cu clor, sortarea culorilor iradiate, sortarea magnetică supraconductoare, vidul la temperatură ridicată și așa mai departe.Procesul general de ameliorare al purificării domestice a nisipului de cuarț a fost, de asemenea, dezvoltat de la începutul „măcinare, separare magnetică, spălare” la „separare → zdrobire grosieră → calcinare → stingere cu apă → măcinare → cernure → separare magnetică → flotare → acid Procesul combinat de ameliorare de imersie → spălare → uscare, combinată cu microunde, ultrasunete și alte mijloace pentru pretratare sau purificare auxiliară, îmbunătățește foarte mult efectul de purificare.Având în vedere cerințele scăzute de fier ale sticlei fotovoltaice, sunt introduse în principal cercetarea și dezvoltarea metodelor de îndepărtare a nisipului de cuarț.
În general, fierul există în următoarele șase forme comune în minereul de cuarț:
① Există sub formă de particule fine în argilă sau feldspat caolinizat
②Atașat la suprafața particulelor de cuarț sub formă de peliculă de oxid de fier
③Minerale de fier, cum ar fi hematitul, magnetita, specularita, chinitul etc. sau mineralele care conțin fier, cum ar fi mica, amfibolul, granatul etc.
④Se află în stare de imersare sau lentilă în interiorul particulelor de cuarț
⑤ Există în stare de soluție solidă în interiorul cristalului de cuarț
⑥ O anumită cantitate de fier secundar va fi amestecată în procesul de zdrobire și măcinare
Pentru a separa eficient mineralele care conțin fier de cuarț, este necesar să se stabilească mai întâi starea de apariție a impurităților de fier în minereul de cuarț și să se selecteze o metodă rezonabilă de ameliorare și un proces de separare pentru a obține îndepărtarea impurităților de fier.
(1) Proces de separare magnetică
Procesul de separare magnetică poate elimina mineralele slabe de impurități magnetice, cum ar fi hematitul, limonitul și biotitul, inclusiv particulele unite în cea mai mare măsură.În funcție de puterea magnetică, separarea magnetică poate fi împărțită în separare magnetică puternică și separare magnetică slabă.Separarea magnetică puternică adoptă de obicei un separator magnetic puternic umed sau un separator magnetic cu gradient ridicat.
În general, nisipul de cuarț care conține în principal minerale cu impurități magnetice slabe, cum ar fi limonitul, hematitul, biotitul etc., poate fi selectat folosind o mașină magnetică puternică de tip umed la o valoare peste 8,0 × 105 A/m;Pentru mineralele magnetice puternice dominate de minereu de fier, este mai bine să folosiți o mașină magnetică slabă sau o mașină magnetică medie pentru separare.[2] În zilele noastre, odată cu aplicarea separatoarelor magnetice cu gradient înalt și cu câmp magnetic puternic, separarea magnetică și purificarea au fost îmbunătățite semnificativ în comparație cu trecutul.De exemplu, utilizarea unui separator magnetic puternic de tip rolă de inducție electromagnetică pentru a îndepărta fierul sub intensitatea câmpului magnetic de 2,2 T poate reduce conținutul de Fe2O3 de la 0,002% la 0,0002%.
(2) Procesul de flotare
Flotația este un proces de separare a particulelor minerale prin diferite proprietăți fizice și chimice de pe suprafața particulelor minerale.Funcția principală este de a îndepărta mica minerală și feldspatul aferente din nisipul de cuarț.Pentru separarea prin flotație a mineralelor care conțin fier și a cuarțului, aflarea formei de apariție a impurităților de fier și a formei de distribuție a fiecărei dimensiuni a particulelor este cheia pentru alegerea unui proces de separare adecvat pentru îndepărtarea fierului.Majoritatea mineralelor care conțin fier au un punct electric zero peste 5, care este încărcat pozitiv într-un mediu acid și teoretic potrivit pentru utilizarea colectoarelor anionice.
Acizii grași (săpun), hidrocarbil sulfonatul sau sulfatul pot fi utilizați ca colector anionic pentru flotarea minereului de oxid de fier.Pirita poate fi flotarea piritei din cuarț într-un mediu de decapare cu agentul de flotare clasic pentru xantatul de izobutil plus pulbere neagră de butilamină (4:1).Doza este de aproximativ 200 ppmw.
Flotarea ilmenitei folosește în general oleat de sodiu (0,21 mol/L) ca agent de flotație pentru a ajusta pH-ul la 4~10.Are loc o reacție chimică între ionii de oleat și particulele de fier de pe suprafața ilmenitei pentru a produce oleat de fier, care este adsorbit chimic. Ionii de oleat păstrează ilmenita cu o mai bună flotabilitate.Colectorii de acid fosfonic pe bază de hidrocarburi dezvoltați în ultimii ani au o selectivitate și o performanță de colectare bune pentru ilmenit.
(3) Procesul de leșiere cu acid
Scopul principal al procesului de leșiere cu acid este de a elimina mineralele de fier solubile din soluția acidă.Factorii care afectează efectul de purificare al leșierii cu acid includ dimensiunea particulelor de nisip de cuarț, temperatura, timpul, tipul de acid, concentrația de acid, raportul solid-lichid etc. și crește temperatura și soluția acidă.Concentrarea și reducerea razei particulelor de cuarț pot crește rata de leșiere și rata de leșiere a Al.Efectul de purificare al unui singur acid este limitat, iar acidul amestecat are un efect sinergic, care poate crește foarte mult rata de îndepărtare a elementelor impurităților, cum ar fi Fe și K. Acizii anorganici obișnuiți sunt HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4. , H2C2O4, în general două sau mai multe dintre ele sunt amestecate și utilizate într-o anumită proporție.
Acidul oxalic este un acid organic utilizat în mod obișnuit pentru leșierea acidă.Poate forma un complex relativ stabil cu ionii metalici dizolvați, iar impuritățile sunt ușor de spălat.Are avantajele unei doze mici și a unei rate ridicate de îndepărtare a fierului.Unii oameni folosesc ultrasunetele pentru a ajuta la purificarea acidului oxalic și au constatat că, în comparație cu ultrasunetele convenționale cu agitare și rezervor, ultrasunetele cu sondă au cea mai mare rată de îndepărtare a Fe, cantitatea de acid oxalic este mai mică de 4 g/L, iar rata de îndepărtare a fierului ajunge. 75,4%.
Prezența acidului diluat și a acidului fluorhidric poate îndepărta eficient impuritățile metalice, cum ar fi Fe, Al, Mg, dar cantitatea de acid fluorhidric trebuie controlată deoarece acidul fluorhidric poate coroda particulele de cuarț.Utilizarea diferitelor tipuri de acizi afectează și calitatea procesului de purificare.Dintre acestea, acidul amestecat de HCl și HF are cel mai bun efect de procesare.Unii oameni folosesc agent de leșiere amestecat cu HCl și HF pentru a purifica nisipul de cuarț după separarea magnetică.Prin leșiere chimică, cantitatea totală de elemente de impuritate este de 40,71 μg/g, iar puritatea SiO2 este de până la 99,993% în greutate.
(4) Leșierea microbiană
Microorganismele sunt folosite pentru a lepăda fierul în peliculă subțire sau pentru a impregna fierul pe suprafața particulelor de nisip de cuarț, care este o tehnică recent dezvoltată pentru îndepărtarea fierului.Studiile străine au arătat că utilizarea Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus și a altor microorganisme la leșierea fierului pe suprafața filmului de cuarț a obținut rezultate bune, dintre care efectul Aspergillus niger leșierea fierului este optim.Rata de îndepărtare a Fe2O3 este în mare parte peste 75%, iar gradul de concentrat de Fe2O3 este de până la 0,007%.Și s-a constatat că efectul de leșiere a fierului cu precultivarea majorității bacteriilor și mucegaiurilor ar fi mai bun.
2.2 Alte progrese ale cercetării nisipului de cuarț pentru sticlă fotovoltaică
Pentru a reduce cantitatea de acid, a reduce dificultatea epurării apelor reziduale și a fi ecologic, Peng Shou [5] și colab.a dezvăluit o metodă de preparare a nisipului de cuarț cu conținut scăzut de fier de 10 ppm printr-un proces fără decapare: cuarțul natural este folosit ca materie primă și zdrobirea în trei etape. ;nisipul este separat prin prima etapă de separare magnetică și a doua etapă de îndepărtare magnetică puternică a fierului mecanic și a mineralelor purtătoare de fier pentru a obține nisip de separare magnetică;separarea magnetică a nisipului se obține prin flotarea a doua etapă. Conținutul de Fe2O3 este mai mic de 10 ppm nisip de cuarț cu conținut scăzut de fier, flotația folosește H2SO4 ca regulator, ajustează pH=2~3, folosește oleat de sodiu și propilendiamină pe bază de ulei de cocos ca colectori .Nisipul de cuarț preparat SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, îndeplinește cerințele materiilor prime silicioase necesare pentru sticla optică, sticla de afișare fotoelectrică și sticla de cuarț.
Pe de altă parte, odată cu epuizarea resurselor de cuarț de înaltă calitate, utilizarea cuprinzătoare a resurselor low-end a atras atenția pe scară largă.Xie Enjun din China Materiale de construcții Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. a folosit steril de caolin pentru a pregăti nisip de cuarț cu conținut scăzut de fier pentru sticla fotovoltaică.Principala compoziție minerală a sterilului de caolin Fujian este cuarțul, care conține o cantitate mică de minerale impurități, cum ar fi caolinitul, mica și feldspatul.După ce sterilul de caolin este procesat prin procesul de ameliorare „măcinare-clasificare hidraulică-separare magnetică-flotație”, conținutul de particule de 0,6 ~ 0,125 mm este mai mare de 95%, SiO2 este 99,62%, Al2O3 este 0,065%, Fe2O3 este Nisipul de cuarț fin 92×10-6 îndeplinește cerințele de calitate ale nisipului de cuarț cu conținut scăzut de fier pentru sticla fotovoltaică.
Shao Weihua și alții de la Institutul Zhengzhou de Utilizare Cuprinzătoare a Resurselor Minerale, Academia Chineză de Științe Geologice, au publicat un brevet de invenție: o metodă pentru prepararea nisipului cuarțos de înaltă puritate din steril de caolin.Etapele metodei: a.Iazul de caolin este folosit ca minereu brut, care este cernut după ce a fost agitat și curățat pentru a obține material de +0,6 mm;b.Materialul de +0,6 mm este măcinat și clasificat, iar materialul mineral de 0,4 mm0,1 mm este supus operației de separare magnetică, Pentru a obține materiale magnetice și nemagnetice, materialele nemagnetice intră în operațiunea de separare gravitațională pentru a obține minerale ușoare de separare gravitațională și mineralele grele de separare gravitațională și mineralele ușoare de separare gravitațională intră în operațiunea de remacinare pentru a filtra pentru a obține minerale de +0,1 mm;c.+0,1mm Mineralul intră în operaţia de flotaţie pentru a obţine concentratul de flotaţie.Apa superioară a concentratului de flotație este îndepărtată și apoi murată cu ultrasunete și apoi cernută pentru a obține materialul grosier de +0,1 mm ca nisip de cuarț de înaltă puritate.Metoda invenției nu numai că poate obține produse concentrate de cuarț de înaltă calitate, dar are și timp scurt de procesare, flux de proces simplu, consum redus de energie și calitate înaltă a concentratului de cuarț obținut, care poate îndeplini cerințele de calitate de puritate ridicată. cuarţ.
sterilul de caolin conține o cantitate mare de resurse de cuarț.Prin valorificare, purificare și prelucrare profundă, poate îndeplini cerințele pentru utilizarea materiilor prime din sticlă ultra-albă fotovoltaică.Aceasta oferă, de asemenea, o idee nouă pentru utilizarea cuprinzătoare a resurselor de steril de caolin.
3. Prezentare generală a pieței de nisip cuarț cu conținut scăzut de fier pentru sticlă fotovoltaică
Pe de o parte, în a doua jumătate a anului 2020, capacitatea de producție limitată de expansiune nu poate face față cererii explozive în condiții de prosperitate ridicată.Oferta și cererea de sticlă fotovoltaică sunt dezechilibrate, iar prețul este în creștere.În cadrul apelului comun al multor companii de module fotovoltaice, în decembrie 2020, Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației a emis un document prin care se clarifică faptul că proiectul de sticlă laminată fotovoltaică ar putea să nu formuleze un plan de înlocuire a capacității.Afectat de noua politică, ritmul de creștere a producției de sticlă fotovoltaică va fi extins din 2021. Potrivit informațiilor publice, capacitatea sticlei fotovoltaice laminate cu un plan clar de producție în 21/22 va ajunge la 22250/26590t/zi, cu o ritm anual de creștere de 68,4/48,6%.În cazul garanțiilor de politică și de cerere, nisipul fotovoltaic este de așteptat să ducă la o creștere explozivă.
Capacitate de producție industriei sticlei fotovoltaice 2015-2022
Pe de altă parte, creșterea substanțială a capacității de producție a sticlei fotovoltaice poate face ca furnizarea de nisip siliciu cu conținut scăzut de fier să depășească oferta, ceea ce, la rândul său, limitează producția efectivă a capacității de producție a sticlei fotovoltaice.Conform statisticilor, din 2014, producția internă de nisip de cuarț a țării mele a fost, în general, puțin mai mică decât cererea internă, iar cererea și oferta au menținut un echilibru strâns.
În același timp, resursele interne de cuarț cu conținut scăzut de fier din țara mea sunt limitate, concentrate în Heyuan din Guangdong, Beihai din Guangxi, Fengyang din Anhui și Donghai din Jiangsu, iar o mare cantitate dintre acestea trebuie importate.
Nisipul de cuarț ultra-alb cu conținut scăzut de fier este una dintre materiile prime importante (reprezentând aproximativ 25% din costul materiilor prime) din ultimii ani.Și prețul a crescut.În trecut, a fost în jur de 200 de yuani/tonă de mult timp.După izbucnirea epidemiei Q1 în 20 de ani, aceasta a scăzut de la un nivel ridicat, iar în prezent își menține funcționarea stabilă pentru moment.
În 2020, cererea totală a țării mele de nisip cuarț va fi de 90,93 milioane de tone, producția va fi de 87,65 milioane de tone, iar importul net va fi de 3,278 milioane de tone.Conform informațiilor publice, cantitatea de piatră de cuarț în 100 kg de sticlă topită este de aproximativ 72,2 kg.Conform actualului plan de extindere, creșterea capacității sticlei fotovoltaice în 2021/2022 poate ajunge la 3,23/24500t/zi, conform producției anuale Calculată pe o perioadă de 360 de zile, producția totală va corespunde cererii nou crescute de scăzute. -nisip siliciu de fier de 836/635 milioane tone/an, adică noua cerere de nisip siliciu cu conținut scăzut de fier adusă de sticla fotovoltaică în 2021/2022 va reprezenta totalul nisipului de cuarț în 2020 9,2%/7,0% din cerere .Având în vedere că nisipul de siliciu cu conținut scăzut de fier reprezintă doar o parte din cererea totală de nisip de siliciu, presiunea cererii și ofertei de nisip de siliciu cu conținut scăzut de fier cauzată de investiția la scară largă în capacitatea de producție a sticlei fotovoltaice poate fi mult mai mare decât presiunea asupra industria generală a nisipului cuarțos.
—Articol din Powder Network
Ora postării: 11-12-2021