Протягом періоду «14-ї п'ятирічки», відповідно до стратегічного плану країни «пик вуглецю та нейтральний вуглецю», фотоелектрична промисловість призведе до вибухового розвитку.Спалах фотоелектричної промисловості «створив багатство» для всього промислового ланцюга.У цьому сліпучому ланцюжку фотоелектричне скло є незамінною ланкою.Сьогодні, виступаючи за енергозбереження та захист навколишнього середовища, попит на фотоелектричне скло зростає з кожним днем, і існує дисбаланс між попитом і пропозицією.У той же час також подорожчав кварцовий пісок з низьким вмістом заліза та ультрабілого кольору, який є важливим матеріалом для фотоелектричного скла, і ціна зросла, а пропозиція дефіцитна.Експерти галузі прогнозують, що кварцовий пісок з низьким вмістом заліза матиме довгострокове зростання більш ніж на 15% протягом більше ніж 10 років.Під сильним вітром фотовольтаїки виробництво кварцового піску з низьким вмістом заліза привернуло велику увагу.
1. Кварцовий пісок для фотоелектричного скла
Фотоелектричне скло зазвичай використовується як інкапсуляційна панель фотоелектричних модулів, і воно безпосередньо контактує із зовнішнім середовищем.Його атмосферостійкість, міцність, світлопропускання та інші показники відіграють центральну роль у терміні служби фотоелектричних модулів та довгостроковій ефективності виробництва електроенергії.Іони заліза в кварцовому піску легко фарбувати, і щоб забезпечити високу світлопроникність вихідного скла, вміст заліза у фотоелектричному склі нижче, ніж у звичайному склі, а кварцовий пісок з низьким вмістом заліза з високою чистотою кремнію. і слід використовувати низький вміст домішок.
На даний момент в нашій країні мало якісних кварцових пісків з низьким вмістом заліза, які легко видобути, і вони в основному поширені в Хейуані, Гуансі, Феньяні, Аньхой, Хайнані та інших місцях.У майбутньому, зі зростанням виробничих потужностей ультрабілого тисненого скла для сонячних елементів, високоякісний кварцовий пісок з обмеженою площею виробництва стане відносно дефіцитним ресурсом.Постачання якісного та стабільного кварцового піску в майбутньому обмежить конкурентоспроможність фотоелектричних скляних компаній.Тому питання як ефективно зменшити вміст заліза, алюмінію, титану та інших домішок у кварцовому піску та приготувати кварцовий пісок високої чистоти є актуальною темою дослідження.
2. Виробництво кварцового піску з низьким вмістом заліза для фотоелектричного скла
2.1 Очищення кварцового піску для фотоелектричного скла
В даний час традиційні процеси очищення кварцу, які зріло використовуються в промисловості, включають сортування, очищення, гасіння прожарюванням у воді, подрібнення, просіювання, магнітну сепарацію, гравітаційну сепарацію, флотацію, кислотне вилуговування, мікробне вилуговування, високотемпературну дегазацію тощо. Процеси глибокого очищення включають обсмажування хлором, сортування опроміненим кольором, надпровідне магнітне сортування, високотемпературний вакуум тощо.Загальний процес збагачення домашнього очищення кварцового піску також був розроблений від раннього «подрібнення, магнітної сепарації, промивання» до «розділення → грубого подрібнення → прожарювання → гартування у воді → подрібнення → просіювання → магнітної сепарації → флотації → кислоти Комбінований процес збагачення занурення→промивання→сушіння в поєднанні з мікрохвильовою піччю, ультразвуком та іншими засобами для попередньої обробки або допоміжного очищення, значно покращує ефект очищення.З огляду на низький вміст заліза до фотоелектричного скла, в основному впроваджуються дослідження та розробка методів видалення кварцового піску.
Як правило, залізо існує в наступних шести поширених формах у кварцовій руді:
① Існують у вигляді дрібних частинок в глині або каолінізованому польовому шпаті
②Прикріплені до поверхні частинок кварцу у вигляді плівки оксиду заліза
③Залізні мінерали, такі як гематит, магнетит, спекулярит, кініт тощо, або залізовмісні мінерали, такі як слюда, амфібол, гранат тощо.
④Він знаходиться в стані занурення або лінзи всередині частинок кварцу
⑤ Існують у стані твердого розчину всередині кристала кварцу
⑥ Певна кількість вторинного заліза буде змішано в процесі дроблення та подрібнення
Щоб ефективно відокремити залізовмісні мінерали від кварцу, необхідно спочатку з’ясувати стан домішок заліза в кварцовій руді та вибрати розумний метод збагачення та процес поділу для досягнення видалення домішок заліза.
(1) Процес магнітної сепарації
Процес магнітної сепарації може найбільшою мірою видалити слабкі магнітні домішки, такі як гематит, лимоніт і біотит, включаючи з’єднані частинки.За магнітною силою магнітну сепарацію можна розділити на сильну магнітну сепарацію та слабку магнітну сепарацію.Сильне магнітне розділення зазвичай використовує вологий сильний магнітний сепаратор або високоградієнтний магнітний сепаратор.
Взагалі кажучи, кварцовий пісок, що містить переважно слабкі магнітні домішки мінерали, такі як лимоніт, гематит, біотит тощо, можна відібрати за допомогою сильної магнітної машини мокрого типу зі значенням вище 8,0×105 А/м;Для сильних магнітних мінералів, в яких переважає залізна руда, для сепарації краще використовувати слабку магнітну машину або середню магнітну машину.[2] У наш час із застосуванням магнітних сепараторів із високим градієнтом і сильним магнітним полем магнітна сепарація та очищення значно покращилися порівняно з минулим.Наприклад, використання сильного магнітного сепаратора з електромагнітною індукцією роликового типу для видалення заліза при напруженості магнітного поля 2,2 Тл може знизити вміст Fe2O3 з 0,002% до 0,0002%.
(2) Процес флотації
Флотація – це процес відокремлення мінеральних частинок за допомогою різних фізичних і хімічних властивостей на поверхні мінеральних частинок.Основна функція – видалення з кварцового піску спорідненої мінеральної слюди та польового шпату.Для флотаційного поділу залізовмісних мінералів і кварцу з’ясування форми виникнення домішок заліза та форми розподілу кожного розміру частинок є ключем до вибору належного процесу поділу для видалення заліза.Більшість залізовмісних мінералів мають нульову електричну точку вище 5, яка позитивно заряджена в кислому середовищі, і теоретично придатна для використання аніонних колекторів.
Жирна кислота (мило), гідрокарбілсульфонат або сульфат можна використовувати як аніонний колектор для флотації залізооксидної руди.Пірит може бути флотацією піриту з кварцу в травильному середовищі за допомогою класичного флотаційного агента для ізобутилксантату плюс бутиламіновий чорний порошок (4:1).Дозування становить близько 200 ppmw.
Флотація ільменіту зазвичай використовує олеат натрію (0,21 моль/л) як флотаційний агент для регулювання pH до 4~10.Між іонами олеату та частинками заліза на поверхні ільменіту відбувається хімічна реакція з утворенням олеату заліза, який хімічно адсорбується. Іони олеату зберігають ільменіт з кращою плаваючістю.Колектори фосфонової кислоти на основі вуглеводнів, розроблені в останні роки, мають хорошу селективність і продуктивність збору ільменіту.
(3) Процес кислотного вилуговування
Основною метою процесу кислотного вилуговування є видалення розчинних мінералів заліза в кислотному розчині.Фактори, що впливають на очисний ефект кислотного вилуговування, включають розмір частинок кварцового піску, температуру, час, тип кислоти, концентрацію кислоти, співвідношення тверда та рідина тощо, а також підвищення температури та розчину кислоти.Концентрація та зменшення радіусу частинок кварцу може збільшити швидкість вилуговування та швидкість вилуговування Al.Ефект очищення однієї кислоти обмежений, а змішана кислота має синергетичний ефект, що може значно збільшити швидкість видалення домішок, таких як Fe та K. Звичайними неорганічними кислотами є HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, як правило, два або більше з них змішують і використовують у певній пропорції.
Щавлева кислота є органічною кислотою, яка зазвичай використовується для кислотного вилуговування.Він може утворювати відносно стабільний комплекс з розчиненими іонами металу, і домішки легко вимиваються.Він має переваги низької дозування та високої швидкості видалення заліза.Деякі люди використовують ультразвук для очищення щавлевої кислоти і виявили, що в порівнянні зі звичайним перемішуванням і ультразвуком у резервуарі, ультразвуковий зонд має найвищу швидкість видалення Fe, кількість щавлевої кислоти менше 4 г/л, а швидкість видалення заліза досягає 75,4%.
Наявність розведеної кислоти та плавикової кислоти може ефективно видаляти металеві домішки, такі як Fe, Al, Mg, але кількість плавикової кислоти необхідно контролювати, оскільки плавиковая кислота може роз’їдати частинки кварцу.Використання різних видів кислот також впливає на якість процесу очищення.Серед них найкращий ефект обробки має змішана кислота HCl і HF.Деякі люди використовують змішаний промивний агент HCl і HF для очищення кварцового піску після магнітної сепарації.При хімічному вилуговуванні загальна кількість елементів-домішок становить 40,71 мкг/г, а чистота SiO2 досягає 99,993% мас.
(4) Мікробне вимивання
Мікроорганізми використовують для вилуговування тонкоплівкового заліза або просочування заліза на поверхні частинок кварцового піску, що є нещодавно розробленою технікою видалення заліза.Зарубіжні дослідження показали, що застосування Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus та інших мікроорганізмів для вилуговування заліза на поверхні кварцової плівки дозволило досягти хороших результатів, з яких дія Aspergillus niger вилуговування заліза оптимальна.Швидкість видалення Fe2O3 переважно перевищує 75%, а вміст концентрату Fe2O3 становить лише 0,007%.І було виявлено, що ефект вилуговування заліза з попереднім вирощуванням більшості бактерій і плісняви був би кращим.
2.2 Інший прогрес досліджень кварцового піску для фотоелектричного скла
Щоб зменшити кількість кислоти, зменшити складність очищення стічних вод і бути екологічно чистим, Peng Shou [5] та ін.розкрито спосіб отримання 10 ppm кварцового піску з низьким вмістом заліза за допомогою процесу без травлення: природний жилковий кварц використовується як сировина, а тристадійне дроблення. Перший етап подрібнення та друга стадія класифікації можуть отримати зернистість 0,1~0,7 мм. ;пісок відокремлюють першим етапом магнітної сепарації і другим етапом сильного магнітного видалення механічного заліза і залізовмісних мінералів для отримання піску магнітної сепарації;магнітне розділення піску отримано шляхом флотації на другому етапі. Вміст Fe2O3 нижче 10 ppm кварцового піску з низьким вмістом заліза, флотація використовує H2SO4 як регулятор, регулює pH=2~3, використовує олеат натрію та пропілендіамін на основі кокосового масла як збирачі .Підготовлений кварцовий пісок SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, відповідає вимогам кремнієвої сировини, необхідної для оптичного скла, скла для фотоелектричного дисплея та кварцового скла.
З іншого боку, із вичерпанням високоякісних ресурсів кварцу широку увагу привернуло комплексне використання ресурсів низького класу.Xie Enjun з China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. використовував каолінові хвости для приготування кварцового піску з низьким вмістом заліза для фотоелектричного скла.Основним мінеральним складом каолінових хвостів Фуцзянь є кварц, який містить невелику кількість домішок мінералів, таких як каолініт, слюда, польовий шпат.Після того, як каолінові хвости обробляються процесом збагачення «подрібнення-гідравлічна класифікація-магнітна сепарація-флотація», вміст частинок розміром 0,6~0,125 мм перевищує 95%, SiO2 становить 99,62%, Al2O3 — 0,065%, Fe2O3 — Дрібний кварцовий пісок 92×10-6 відповідає вимогам якості кварцового піску з низьким вмістом заліза для фотоелектричного скла.
Шао Вейхуа та інші з Інституту комплексного використання мінеральних ресурсів Чженчжоу Китайської академії геологічних наук опублікували патент на винахід: метод отримання високочистого кварцового піску з каолінових хвостів.Етапи методу: а.Каолінові хвости використовуються як необроблена руда, яку після перемішування та очищення просівають для отримання матеріалу +0,6 мм;б.+0,6 мм матеріал шліфується і класифікується, а мінеральний матеріал 0,4 мм 0,1 мм піддається операції магнітної сепарації. Щоб отримати магнітні та немагнітні матеріали, немагнітні матеріали вступають в операцію гравітаційного поділу, щоб отримати легкі мінерали поділу під дією сили тяжіння та важкі мінерали з гравітаційним поділом і легкі мінерали з гравітаційним поділом вступають в операцію повторного подрібнення для просіювання для отримання мінералів +0,1 мм;c.+0,1 мм Мінерал надходить у операцію флотації для отримання флотаційного концентрату.Верхню воду флотаційного концентрату видаляють, а потім ультразвуковим протравлюють, а потім просівають для отримання грубого матеріалу +0,1 мм у вигляді кварцового піску високої чистоти.Спосіб винаходу дозволяє не тільки отримувати високоякісні продукти кварцового концентрату, але також має короткий час обробки, простий технологічний процес, низьке енергоспоживання та високу якість отриманого кварцового концентрату, що може відповідати вимогам до якості високої чистоти. кварц.
Каолінові хвости містять велику кількість ресурсів кварцу.Завдяки збагаченню, очищенню та глибокій переробці він може задовольнити вимоги щодо використання фотоелектричної ультрабілої скляної сировини.Це також дає нову ідею для комплексного використання ресурсів каолінових хвостів.
3. Огляд ринку кварцового піску з низьким вмістом заліза для фотоелектричного скла
З одного боку, у другій половині 2020 року виробничі потужності, обмежені розширенням, не можуть впоратися з вибухонебезпечним попитом в умовах високого процвітання.Попит і пропозиція на фотоелектричне скло незбалансовані, а ціна стрімко зростає.За спільним закликом багатьох компаній, що займаються виготовленням фотоелектричних модулів, у грудні 2020 року Міністерство промисловості та інформаційних технологій оприлюднило документ, у якому роз’яснюється, що проект фотоелектричного прокату скла може не сформулювати план заміни потужності.Під впливом нової політики темпи зростання виробництва фотоелектричного скла будуть розширені з 2021 року. Згідно з публічною інформацією, потужність прокату фотоелектричного скла з чітким планом виробництва на 21/22 досягне 22250/26590 т/день, з річний темп зростання 68,4/48,6%.У випадку гарантій політики та попиту, очікується, що фотоелектричний пісок почне вибухове зростання.
2015-2022 виробничі потужності фотоелектричної скляної промисловості
З іншого боку, значне збільшення виробничих потужностей фотоелектричного скла може призвести до того, що поставки кремнеземного піску з низьким вмістом заліза перевищують пропозицію, що, у свою чергу, обмежує фактичне виробництво виробничих потужностей фотоелектричного скла.Згідно зі статистичними даними, з 2014 року внутрішнє виробництво кварцового піску в моїй країні загалом було дещо нижчим, ніж внутрішній попит, а попит і пропозиція зберігали жорсткий баланс.
У той же час внутрішні ресурси кварцового розсипу з низьким вмістом заліза в моїй країні є мізерними, вони зосереджені в Хейюані (Гуандун), Бейхай (Гуансі), Феньяні (Аньхой) і Дунхай (Цзянсу), і велика їх кількість потребує імпорту.
Ультрабілий кварцовий пісок з низьким вмістом заліза є однією з важливих сировинних матеріалів (на його частку припадає близько 25% вартості сировини) останніх років.Ціна також зросла.У минулому вона була близько 200 юанів за тонну протягом тривалого часу.Після спалаху епідемії Q1 за 20 років вона впала з високого рівня, і на даний момент підтримує стабільну роботу.
У 2020 році загальний попит моєї країни на кварцовий пісок становитиме 90,93 мільйона тонн, виробництво складе 87,65 мільйона тонн, а чистий імпорт становитиме 3,278 мільйона тонн.За публічною інформацією, кількість кварцового каменю в 100 кг розплавленого скла становить близько 72,2 кг.Згідно з поточним планом розширення, збільшення потужності фотоелектричного скла в 2021/2022 роках може досягти 3,23/24500 т/день, відповідно до річного виробництва, Розрахованого за 360-денний період, загальне виробництво відповідатиме щойно зрослому попиту на низькі -залізний кремнеземний пісок 836/635 мільйонів тонн/рік, тобто новий попит на кварцовий пісок з низьким вмістом заліза, залучений фотоелектричним склом у 2021/2022 роках, складе загальний кварцовий пісок у 2020 році 9,2%/7,0% від попиту .Враховуючи, що кремнеземний пісок з низьким вмістом заліза становить лише частину загального попиту на кремнеземний пісок, тиск попиту та пропозиції на кварцевий пісок з низьким вмістом заліза, викликаний великомасштабними інвестиціями у потужності виробництва фотоелектричного скла, може бути набагато вищим, ніж тиск на загальна промисловість кварцового піску.
—Стаття з Powder Network
Час розміщення: 11.12.2021