Dum la periodo de la "14-a Kvinjara Plano", laŭ la strategia plano de la lando por "karbona pinto kaj karbonneŭtrala nivelo", la fotovoltaika industrio kondukos al eksplodema disvolviĝo. La eksplodo de la fotovoltaika industrio "kreis riĉecon" por la tuta industria ĉeno. En ĉi tiu brila ĉeno, fotovoltaika vitro estas nemalhavebla ligo. Hodiaŭ, pledante por energiŝparo kaj mediprotektado, la postulo je fotovoltaika vitro kreskas tage post tago, kaj ekzistas malekvilibro inter oferto kaj postulo. Samtempe, ankaŭ malaltfera kaj ultrablanka kvarca sablo, grava materialo por fotovoltaika vitro, altiĝis, kaj la prezo pliiĝis kaj la provizo estas malabunda. Industriaj fakuloj antaŭdiras, ke malaltfera kvarca sablo havos longdaŭran kreskon de pli ol 15% dum pli ol 10 jaroj. Sub la forta vento de fotovoltaiko, la produktado de malaltfera kvarca sablo altiris multan atenton.
1. Kvarca sablo por fotovoltaeca vitro
Fotovoltaika vitro estas ĝenerale uzata kiel la enkapsuliga panelo de fotovoltaikaj moduloj, kaj ĝi estas en rekta kontakto kun la ekstera medio. Ĝia veterrezisto, forto, lumtransmisio kaj aliaj indikiloj ludas centran rolon en la vivo de fotovoltaikaj moduloj kaj longdaŭra efikeco de elektroproduktado. La feraj jonoj en la kvarca sablo estas facile tinktureblaj, kaj por certigi la altan sunan transmision de la originala vitro, la ferenhavo de fotovoltaika vitro estas pli malalta ol tiu de ordinara vitro, kaj oni devas uzi malalt-feran kvarcan sablon kun alta silicia pureco kaj malalta malpuraĵenhavo.
Nuntempe, en nia lando ekzistas malmultaj altkvalitaj malalt-feraj kvarcaj sabloj, kiujn facile mineblas, kaj ili estas ĉefe distribuitaj en Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan kaj aliaj lokoj. Estonte, kun la kresko de la produktokapacito de ultra-blanka reliefigita vitro por sunĉeloj, altkvalita kvarca sablo kun limigita produktada areo fariĝos relative malabunda rimedo. La provizo de altkvalita kaj stabila kvarca sablo limigos la konkurencivon de fotovoltaikaj vitraj kompanioj estonte. Tial, kiel efike redukti la enhavon de fero, aluminio, titanio kaj aliaj malpuraĵaj elementoj en kvarca sablo kaj prepari altpurecan kvarcan sablon estas varmega esplortemo.
2. Produktado de malalt-fera kvarca sablo por fotovoltaeca vitro
2.1 Purigado de Kvarca Sablo por Fotovoltaika Vitro
Nuntempe, la tradiciaj kvarcaj purigaj procezoj, kiuj estas mature aplikataj en la industrio, inkluzivas ordigon, frotpurigadon, kalcinadon per akvomalvarmigo, mueladon, kribradon, magnetan apartigon, gravitan apartigon, flosadon, acidan lesivadon, mikroban lesivadon, alttemperaturan sengasigadon, ktp., profundaj purigaj procezoj inkluzivas kloran rostadon, surradiitan kolor-sortigon, superkonduktan magnetan ordigon, alttemperaturan vakuon kaj tiel plu. La ĝenerala utiliga procezo de hejma kvarca sablopurigo ankaŭ estis evoluigita de la frua "muelado, magneta apartigo, lavado" ĝis "apartigo → kruda dispremado → kalcinado → akvomalvarmigo → muelado → kribrado → magneta apartigo → flosado → acido". La kombinita utiliga procezo de mergado → lavado → sekigado, kombinita kun mikroondaj, ultrasonaj kaj aliaj rimedoj por antaŭtraktado aŭ helpa purigo, multe plibonigas la purigadan efikon. Konsiderante la malaltajn ferajn postulojn de fotovoltaika vitro, la esplorado kaj evoluigo de kvarcaj sabloforigaj metodoj estas ĉefe enkondukitaj.
Ĝenerale fero ekzistas en la jenaj ses komunaj formoj en kvarcerco:
① Ekzistas en la formo de fajnaj partikloj en argilo aŭ kaolinigita feldspato
②Alkroĉita al la surfaco de kvarcaj partikloj en la formo de feroksida filmo
③Fermineraloj kiel hematito, magnetito, spekularito, kinito, ktp. aŭ fer-entenantaj mineraloj kiel glimo, amfibolo, grenato, ktp.
④Ĝi estas en la stato de merĝo aŭ lenso ene de la kvarcaj partikloj
⑤ Ekzistas en la stato de solida solvaĵo ene de la kvarca kristalo
⑥ Certa kvanto da sekundara fero estos miksita en la dispremado kaj muelado
Por efike apartigi fer-entenantajn mineralojn de kvarco, necesas unue konstati la ĉeeston de feraj malpuraĵoj en la kvarca erco kaj elekti akcepteblan utiligan metodon kaj apartigan procezon por atingi la forigon de feraj malpuraĵoj.
(1) Magneta apartigprocezo
La magneta apartigprocezo povas forigi la malfortajn magnetajn malpuraĵajn mineralojn kiel hematito, limonito kaj biotito, inkluzive de kunigitaj partikloj, plejgrade. Laŭ la magneta forto, magneta apartigo povas esti dividita en fortan magnetan apartigon kaj malfortan magnetan apartigon. La forta magneta apartigo kutime uzas malsekan fortan magnetan apartigilon aŭ altgradientan magnetan apartigilon.
Ĝenerale parolante, la kvarca sablo enhavanta ĉefe malfortajn magnetajn malpuraĵajn mineralojn kiel limonito, hematito, biotito, ktp., povas esti elektita uzante malsekan fortan magnetan maŝinon je valoro super 8.0×105A/m; Por fortaj magnetaj mineraloj dominitaj de fererco, estas pli bone uzi malfortan magnetan maŝinon aŭ mezan magnetan maŝinon por apartigo. [2] Nuntempe, per la apliko de alt-gradientaj kaj fortaj magnetkampaj magnetaj apartigiloj, magneta apartigo kaj purigo estis signife plibonigitaj kompare kun la pasinteco. Ekzemple, uzante elektromagnetan induktorulpremilan fortan magnetan apartigilon por forigi feron sub 2.2T magnetkampa forto povas redukti la enhavon de Fe2O3 de 0.002% al 0.0002%.
(2) Flosadprocezo
Flosado estas procezo de apartigo de mineralaj partikloj per diversaj fizikaj kaj kemiaj ecoj sur la surfaco de mineralaj partikloj. La ĉefa funkcio estas forigi la rilatajn mineralojn glimo kaj feldspato el la kvarca sablo. Por la flosada apartigo de fer-entenantaj mineraloj kaj kvarco, ekscii la formon de okazo de feraj malpuraĵoj kaj la distribuan formon de ĉiu partikla grandeco estas la ŝlosilo por elekti taŭgan apartigan procezon por forigo de fero. Plej multaj fer-entenantaj mineraloj havas nulan elektran punkton super 5, kiu estas pozitive ŝargita en acida medio, kaj teorie taŭgas por la uzo de anjonaj kolektoroj.
Grasacido (sapo), hidrokarbilsulfonato aŭ sulfato povas esti uzataj kiel anjona kolektilo por flosado de feroksida erco. Pirito povas esti flosigita el kvarco en pikla medio per la klasika flosigaj agentoj por izobutila ksantato plus butilamina nigra pulvoro (4:1). La dozo estas ĉirkaŭ 200 ppmw.
La flosado de ilmenito ĝenerale uzas natrian oleaton (0.21 mol/L) kiel flosadagenton por alĝustigi la pH al 4~10. Kemia reakcio okazas inter oleataj jonoj kaj feraj partikloj sur la surfaco de la ilmenito por produkti feran oleaton, kiu estas kemie adsorbita. Oleataj jonoj tenas ilmeniton kun pli bona flosebleco. La hidrokarbonaj fosfonacidaj kolektoroj evoluigitaj en la lastaj jaroj havas bonan selektivecon kaj kolektan rendimenton por ilmenito.
(3) Acida lesivado
La ĉefa celo de la acida lesivado estas forigi solveblajn ferajn mineralojn en la acida solvaĵo. La faktoroj, kiuj influas la purigadan efikon de la acida lesivado, inkluzivas la grandecon de la kvarcaj sablopartikloj, temperaturon, tempon, acidtipon, acidkoncentriĝon, solid-likvaĵan rilatumon, ktp., kaj pliigas la temperaturon kaj acidan solvaĵon. Koncentriĝo kaj redukto de la radiuso de la kvarcaj partikloj povas pliigi la lesivadrapidecon kaj la lesivadrapidecon de Al. La puriga efiko de unuopa acido estas limigita, kaj la miksita acido havas sinergian efikon, kiu povas multe pliigi la forigrapidecon de malpuraĵaj elementoj kiel Fe kaj K. Oftaj neorganikaj acidoj estas HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, ĝenerale du aŭ pli el ili estas miksitaj kaj uzataj en certa proporcio.
Oksala acido estas ofte uzata organika acido por acida lesivado. Ĝi povas formi relative stabilan komplekson kun la dissolvitaj metaljonoj, kaj la malpuraĵoj estas facile forlavitaj. Ĝi havas la avantaĝojn de malalta dozo kaj alta ferforiga rapideco. Kelkaj homoj uzas ultrasonon por helpi la purigon de oksala acido, kaj trovis, ke kompare kun konvencia kirlado kaj tankultrasono, sonda ultrasono havas la plej altan Fe-forigan rapidecon, la kvanto de oksala acido estas malpli ol 4g/L, kaj la ferforiga rapideco atingas 75.4%.
La ĉeesto de diluita acido kaj hidrofluora acido povas efike forigi metalajn malpuraĵojn kiel Fe, Al, Mg, sed la kvanto de hidrofluora acido devas esti kontrolata ĉar hidrofluora acido povas korodi la kvarcajn partiklojn. La uzo de malsamaj specoj de acidoj ankaŭ influas la kvaliton de la puriga procezo. Inter ili, la miksita acido de HCl kaj HF havas la plej bonan prilaboran efikon. Kelkaj homoj uzas HCl kaj HF miksitan lesivadan agenton por purigi la kvarcan sablon post magneta apartigo. Per kemia lesivado, la totala kvanto de malpuraĵaj elementoj estas 40.71μg/g, kaj la pureco de SiO2 estas tiel alta kiel 99.993wt%.
(4) Mikroba lesivado
Mikroorganismoj estas uzataj por lesivi maldikan filmferon aŭ impregni feron sur la surfacon de kvarcaj sablopartikloj, kio estas ĵus evoluigita tekniko por forigi feron. Eksterlandaj studoj montris, ke la uzo de Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus kaj aliaj mikroorganismoj por lesivi feron sur la surfaco de la kvarca filmo atingis bonajn rezultojn, el kiuj la efiko de Aspergillus niger sur ferlesivado estas optimuma. La forigrapideco de Fe2O3 estas plejparte super 75%, kaj la kvalito de Fe2O3-koncentrato estas tiel malalta kiel 0.007%. Kaj oni trovis, ke la efiko de lesivado de fero kun antaŭkultivado de plej multaj bakterioj kaj ŝimoj estus pli bona.
2.2 Aliaj esplorprogresoj pri kvarca sablo por fotovoltaeca vitro
Por redukti la kvanton de acido, malpligrandigi la malfacilecon de kloakaĵpurigado, kaj esti ekologie amika, Peng Shou [5] kaj aliaj malkaŝis metodon por prepari 10 ppm da malaltfera kvarca sablo per ne-pikla procezo: natura vejna kvarco estas uzata kiel kruda materialo, kaj triŝtupa dispremado. La unua etapo de muelado kaj la dua etapo de klasifikado povas atingi 0,1~0,7 mm da gruzo; la gruzo estas apartigita per la unua etapo de magneta apartigo kaj la dua etapo de forta magneta forigo de mekanika fero kaj ferhavaj mineraloj por akiri magnetan apartigan sablon; la magneta apartigo de la sablo estas atingita per la dua etapo de flotado. La enhavo de Fe2O3 estas malpli ol 10 ppm da malaltfera kvarca sablo, la flotado uzas H2SO4 kiel regulilon, alĝustigas pH=2~3, uzas natrian oleaton kaj kokosole-bazitan propilendiaminon kiel kolektilojn. La preparita kvarca sablo SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10 ppm, plenumas la postulojn de siliciaj krudmaterialoj bezonataj por optika vitro, fotoelektra ekranvitro kaj kvarca vitro.
Aliflanke, kun la malpleniĝo de altkvalitaj kvarcaj resursoj, la ampleksa utiligo de malaltkvalitaj resursoj altiris vastan atenton. Xie Enjun de la Ĉina Konstrumateriala Bengbu Vitra Industria Dezajna kaj Esplorinstituto Co., Ltd. uzis kaolinajn minrestaĵojn por prepari malalt-feran kvarcan sablon por fotovoltaika vitro. La ĉefa minerala konsisto de la kaolinaj minrestaĵoj de Fujian estas kvarco, kiu enhavas malgrandan kvanton da malpuraĵaj mineraloj kiel kaolinito, glimo kaj feldspato. Post kiam la kaolinaj minrestaĵoj estas prilaboritaj per la utiliga procezo de "muelado-hidraŭlika klasifiko-magneta apartigo-flosado", la enhavo de partikla grandeco de 0,6~0,125 mm estas pli granda ol 95%, SiO2 estas 99,62%, Al2O3 estas 0,065%, Fe2O3 estas 92×10-6 fajna kvarca sablo kaj plenumas la kvalitpostulojn de malalt-fera kvarca sablo por fotovoltaika vitro.
Shao Weihua kaj aliaj de la Zhengzhou-a Instituto pri Ampleksa Utiligo de Mineralaj Rimedoj, Ĉina Akademio de Geologiaj Sciencoj, publikigis inventpatenton: metodo por prepari altpurecan kvarcan sablon el kaolinaj minrestaĵoj. La paŝoj de la metodo: a. Kaolinaj minrestaĵoj estas uzataj kiel kruda erco, kiu estas kribrita post kirlado kaj frotado por akiri +0.6mm materialon; b. +0.6mm materialo estas muelita kaj klasifikita, kaj 0.4mm-0.1mm mineralo estas submetita al magneta apartigoperacio. Por akiri magnetajn kaj nemagnetajn materialojn, la nemagnetaj materialoj eniras la gravitan apartigoperacion por akiri la gravitan apartigoperacion de malpezaj mineraloj kaj la gravitan apartigoperacion de pezaj mineraloj, kaj la gravita apartigoperacio de malpezaj mineraloj eniras la regluan operacion por kribri por akiri +0.1mm mineralojn; c. +0.1mm La mineralo eniras la flotacian operacion por akiri la flotacian koncentraton. La supra akvo de la flotacia koncentrato estas forigita kaj poste ultrasone piklita, kaj poste kribrita por akiri la +0.1mm krudan materialon kiel altpurecan kvarcan sablon. La metodo de la inventaĵo povas ne nur akiri altkvalitajn kvarcajn koncentritaĵojn, sed ankaŭ havas mallongan prilaboran tempon, simplan procezfluon, malaltan energikonsumon, kaj altan kvaliton de la akirita kvarca koncentritaĵo, kiu povas plenumi la kvalitpostulojn de altpureca kvarco.
Kaolinaj minrestaĵoj enhavas grandan kvanton da kvarcaj rimedoj. Per utiligo, purigo kaj profunda prilaborado, ĝi povas plenumi la postulojn por la uzo de fotovoltaecaj ultrablankaj vitraj krudmaterialoj. Ĉi tio ankaŭ provizas novan ideon por la ampleksa utiligo de kaolinaj minrestaĵoj.
3. Merkata superrigardo de malalt-fera kvarca sablo por fotovoltaeca vitro
Unuflanke, en la dua duono de 2020, la de kresko limigita produktokapacito ne plu povas trakti la eksplodeman postulon sub alta prospero. La provizo kaj postulo de fotovoltaeca vitro estas malekvilibraj, kaj la prezo ŝvebas. Laŭ komuna alvoko de multaj fotovoltaecaj modulaj kompanioj, en decembro 2020, la Ministerio pri Industrio kaj Informa Teknologio eldonis dokumenton klarigante, ke la projekto pri fotovoltaeca rulita vitro ne rajtas formuli planon por kapacita anstataŭigo. Influite de la nova politiko, la kreskorapideco de fotovoltaeca vitroproduktado estos pligrandigita ekde 2021. Laŭ publikaj informoj, la kapacito de rulita fotovoltaeca vitro kun klara plano por produktado en 2021/2022 atingos 22250/26590 tunojn tage, kun jara kreskorapideco de 68,4/48,6%. Koncerne politikon kaj mendoflankajn garantiojn, oni atendas, ke fotovoltaeca sablo enkondukos eksplodeman kreskon.
Produktadkapacito de la fotovoltaika vitroindustrio de 2015-2022
Aliflanke, la konsiderinda kresko de la produktokapacito de fotovoltaika vitro povas kaŭzi, ke la provizo de malalt-fera silika sablo superu la provizon, kio siavice limigas la faktan produktokapaciton de fotovoltaika vitro. Laŭ statistikoj, ekde 2014, la hejma produktado de kvarca sablo en mia lando ĝenerale estis iomete pli malalta ol la hejma postulo, kaj la oferto kaj postulo konservis striktan ekvilibron.
Samtempe, la hejmaj malfero-rimedoj de mia lando pri kvarco lokigmetalo estas malabundaj, koncentritaj en Heyuan de Gŭangdongo, Beihai de Gŭangŝio, Fengjango de Anhujo kaj Donghai de Ĝjangsuo, kaj granda kvanto da ili bezonas esti importita.
Malfer-enhavo de ultrablanka kvarca sablo estas unu el la gravaj krudmaterialoj (konsistante por ĉirkaŭ 25% de la krudmateriala kosto) en la lastaj jaroj. La prezo ankaŭ altiĝis. Antaŭe, ĝi estis ĉirkaŭ 200 juanoj/tuno dum longa tempo. Post la eksplodo de la epidemio en la unua kvarono post 20 jaroj, ĝi falis de alta nivelo, kaj nuntempe ĝi konservas stabilan funkciadon.
En 2020, la totala postulo de mia lando je kvarca sablo estos 90.93 milionoj da tunoj, la produktado estos 87.65 milionoj da tunoj, kaj la neta importo estos 3.278 milionoj da tunoj. Laŭ publikaj informoj, la kvanto de kvarca ŝtono en 100 kg da fandita vitro estas ĉirkaŭ 72.2 kg. Laŭ la nuna vastiĝa plano, la kapacitpliiĝo de fotovoltaeca vitro en 2021/2022 povus atingi 3.23/24500 tunojn/tage, laŭ la jara produktado. Kalkulita dum 360-taga periodo, la totala produktado korespondos al la nove pliigita postulo je malalt-fera silicia sablo de 836/635 milionoj da tunoj/jaro, tio estas, la nova postulo je malalt-fera silicia sablo alportita de fotovoltaeca vitro en 2021/2022 konsistigos la totalan kvarcan sablon en 2020 je 9.2%/7.0% de la postulo. Konsiderante, ke malalt-fera silicia sablo nur konsistigas parton de la totala postulo pri silicia sablo, la premo pri provizo kaj postulo je malalt-fera silicia sablo kaŭzita de la grandskala investo en produktadkapaciton de fotovoltaeca vitro povas esti multe pli alta ol la premo sur la ĝeneralan kvarcsablan industrion.
—Artikolo de Powder Network
Afiŝtempo: 11-a de decembro 2021