Tijdens de periode van het “14e Vijfjarenplan”, volgens het strategische plan “koolstofpiek en koolstofneutraal” van het land, zal de fotovoltaïsche industrie tot een explosieve ontwikkeling leiden. De uitbraak van de fotovoltaïsche industrie heeft “rijkdom gecreëerd” voor de hele industriële keten. In deze oogverblindende keten is fotovoltaïsch glas een onmisbare schakel. Tegenwoordig neemt de vraag naar fotovoltaïsch glas, waarbij wordt gepleit voor energiebesparing en milieubescherming, met de dag toe en is er een onevenwicht tussen vraag en aanbod. Tegelijkertijd is ijzerarm en ultrawit kwartszand, een belangrijk materiaal voor fotovoltaïsch glas, ook gestegen, is de prijs gestegen en is het aanbod schaars. Experts uit de sector voorspellen dat kwartszand met een laag ijzergehalte op de lange termijn gedurende meer dan 10 jaar een stijging van meer dan 15% zal kennen. Onder de sterke wind van fotovoltaïsche energie heeft de productie van kwartszand met een laag ijzergehalte veel aandacht getrokken.
1. Kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Fotovoltaïsch glas wordt over het algemeen gebruikt als inkapselingspaneel van fotovoltaïsche modules en staat in direct contact met de externe omgeving. De weerbestendigheid, sterkte, lichtdoorlatendheid en andere indicatoren spelen een centrale rol in de levensduur van fotovoltaïsche modules en de efficiëntie van de energieopwekking op lange termijn. De ijzerionen in het kwartszand zijn gemakkelijk te verven en om de hoge zonnedoorlaatbaarheid van het originele glas te garanderen, is het ijzergehalte van fotovoltaïsch glas lager dan dat van gewoon glas, en kwartszand met een laag ijzergehalte en een hoge siliciumzuiverheid en er moet een laag onzuiverheidsgehalte worden gebruikt.
Momenteel zijn er in ons land weinig kwartszanden met een laag ijzergehalte van hoge kwaliteit die gemakkelijk te winnen zijn, en deze worden voornamelijk gedistribueerd in Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan en andere plaatsen. In de toekomst, met de groei van de productiecapaciteit van ultrawit reliëfglas voor zonnecellen, zal kwartszand van hoge kwaliteit met een beperkt productieoppervlak een relatief schaarse hulpbron worden. Het aanbod van hoogwaardig en stabiel kwartszand zal in de toekomst de concurrentiepositie van fotovoltaïsche glasbedrijven beperken. Daarom is het een veelbesproken onderzoeksonderwerp hoe het gehalte aan ijzer, aluminium, titanium en andere onzuiverheidselementen in kwartszand effectief kan worden verminderd en kwartszand met een hoge zuiverheid kan worden bereid.
2. Productie van kwartszand met een laag ijzergehalte voor fotovoltaïsch glas
2.1 Zuivering van kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Momenteel omvatten de traditionele kwartszuiveringsprocessen die volwassen worden toegepast in de industrie sorteren, wassen, calcineren-water blussen, malen, zeven, magnetische scheiding, scheiding door zwaartekracht, flotatie, zuuruitloging, microbiële uitloging, ontgassing bij hoge temperatuur, enz., Diepe zuiveringsprocessen omvatten gechloreerd roosten, bestraalde kleursortering, supergeleidende magnetische sortering, vacuüm bij hoge temperatuur, enzovoort. Het algemene verrijkingsproces van de zuivering van kwartszand in huis is ook ontwikkeld vanaf het begin van “vermalen, magnetische scheiding, wassen” tot “scheiding → grof breken → calcineren → water blussen → malen → zeven → magnetische scheiding → flotatie → zuur. Het gecombineerde verrijkingsproces van onderdompeling → wassen → drogen, gecombineerd met magnetron, ultrasone en andere middelen voor voorbehandeling of aanvullende zuivering, verbetert het zuiveringseffect aanzienlijk. Met het oog op de ijzerarme eisen van fotovoltaïsch glas wordt voornamelijk onderzoek en ontwikkeling van methoden voor het verwijderen van kwartszand geïntroduceerd.
Over het algemeen bestaat ijzer in de volgende zes veel voorkomende vormen in kwartserts:
① Bestaat in de vorm van fijne deeltjes in klei of gekaoliniseerde veldspaat
②Bevestigd aan het oppervlak van kwartsdeeltjes in de vorm van ijzeroxidefilm
③IJzermineralen zoals hematiet, magnetiet, speculariet, qiniet, enz. of ijzerhoudende mineralen zoals mica, amfibool, granaat, enz.
④Het bevindt zich in de staat van onderdompeling of lens in de kwartsdeeltjes
⑤ Bestaan in de staat van vaste oplossing in het kwartskristal
⑥ Bij het breek- en maalproces wordt een bepaalde hoeveelheid secundair ijzer gemengd
Om ijzerhoudende mineralen effectief van kwarts te scheiden, is het noodzakelijk om eerst de mate waarin ijzerverontreinigingen in het kwartserts voorkomen vast te stellen en een redelijke verrijkingsmethode en scheidingsproces te selecteren om de verwijdering van ijzerverontreinigingen te bereiken.
(1) Magnetisch scheidingsproces
Het magnetische scheidingsproces kan de zwakke magnetische onzuiverheidsmineralen zoals hematiet, limoniet en biotiet, inclusief samengevoegde deeltjes, in de grootste mate verwijderen. Volgens de magnetische sterkte kan magnetische scheiding worden onderverdeeld in sterke magnetische scheiding en zwakke magnetische scheiding. De sterke magnetische scheiding maakt meestal gebruik van een natte, sterke magnetische scheider of een magnetische scheider met een hoge gradiënt.
Over het algemeen kan het kwartszand dat voornamelijk zwakke magnetische onzuiverheidsmineralen bevat, zoals limoniet, hematiet, biotiet, enz., worden geselecteerd met behulp van een sterke magnetische machine van het natte type met een waarde boven 8,0 x 105 A/m; Voor sterke magnetische mineralen die gedomineerd worden door ijzererts, is het beter om voor de scheiding een zwakmagnetische machine of een mediummagnetische machine te gebruiken. [2] Tegenwoordig zijn de magnetische scheiding en zuivering, met de toepassing van magnetische scheiders met een hoog gradiënt en sterk magnetisch veld, aanzienlijk verbeterd in vergelijking met het verleden. Als u bijvoorbeeld een sterke magnetische scheider van het elektromagnetische inductieroltype gebruikt om ijzer onder een magnetische veldsterkte van 2,2 T te verwijderen, kan het gehalte aan Fe2O3 worden verlaagd van 0,002% naar 0,0002%.
(2) Flotatieproces
Flotatie is een proces waarbij minerale deeltjes worden gescheiden door verschillende fysische en chemische eigenschappen op het oppervlak van minerale deeltjes. De belangrijkste functie is het verwijderen van de daarmee samenhangende minerale mica en veldspaat uit het kwartszand. Voor de flotatiescheiding van ijzerhoudende mineralen en kwarts is het achterhalen van de vorm van ijzeronzuiverheden en de verdelingsvorm van elke deeltjesgrootte de sleutel tot het kiezen van een goed scheidingsproces voor ijzerverwijdering. De meeste ijzerhoudende mineralen hebben een elektrisch nulpunt boven de 5, dat positief geladen is in een zure omgeving, en theoretisch geschikt is voor het gebruik van anionische collectoren.
Vetzuur (zeep), hydrocarbylsulfonaat of sulfaat kunnen worden gebruikt als anionische collector voor het floteren van ijzeroxide-erts. Pyriet kan bestaan uit flotatie van pyriet uit kwarts in een beitsomgeving met het klassieke flotatiemiddel voor isobutylxanthaat plus butylamine zwart poeder (4:1). De dosering bedraagt ongeveer 200 ppmw.
Bij de flotatie van ilmeniet wordt doorgaans natriumoleaat (0,21 mol/l) als flotatiemiddel gebruikt om de pH op 4 ~ 10 te brengen. Er vindt een chemische reactie plaats tussen oleaat-ionen en ijzerdeeltjes op het oppervlak van het ilmeniet om ijzeroleaat te produceren, dat chemisch wordt geadsorbeerd. Oleaat-ionen houden ilmeniet vast met een beter drijfvermogen. De op koolwaterstof gebaseerde fosfonzuurcollectoren die de afgelopen jaren zijn ontwikkeld, hebben goede selectiviteit en opvangprestaties voor ilmeniet.
(3) Zuuruitloogproces
Het belangrijkste doel van het zuuruitloogproces is het verwijderen van oplosbare ijzermineralen in de zure oplossing. De factoren die het zuiveringseffect van de zuuruitloging beïnvloeden, zijn onder meer de deeltjesgrootte van kwartszand, de temperatuur, de tijd, het zuurtype, de zuurconcentratie, de vaste stof-vloeistofverhouding, enz., en verhogen de temperatuur en de zuuroplossing. Concentratie en het verkleinen van de straal van de kwartsdeeltjes kunnen de uitloogsnelheid en de uitloogsnelheid van Al verhogen. Het zuiveringseffect van een enkel zuur is beperkt en het gemengde zuur heeft een synergetisch effect, waardoor de verwijderingssnelheid van onzuiverheidselementen zoals Fe en K aanzienlijk kan worden verhoogd. Veel voorkomende anorganische zuren zijn HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, meestal worden er twee of meer gemengd en in een bepaalde verhouding gebruikt.
Oxaalzuur is een veelgebruikt organisch zuur voor zuuruitloging. Het kan een relatief stabiel complex vormen met de opgeloste metaalionen, en de onzuiverheden worden gemakkelijk uitgewassen. Het heeft de voordelen van een lage dosering en een hoge ijzerverwijderingssnelheid. Sommige mensen gebruiken echografie om de zuivering van oxaalzuur te ondersteunen, en ontdekten dat sonde-echografie, vergeleken met conventionele roer- en tank-echografie, de hoogste Fe-verwijderingssnelheid heeft, de hoeveelheid oxaalzuur minder dan 4 g/l is en de ijzerverwijderingssnelheid bereikt 75,4%.
De aanwezigheid van verdund zuur en fluorwaterstofzuur kan metaalverontreinigingen zoals Fe, Al, Mg effectief verwijderen, maar de hoeveelheid fluorwaterstofzuur moet worden gecontroleerd omdat fluorwaterstofzuur de kwartsdeeltjes kan aantasten. Ook het gebruik van verschillende soorten zuren heeft invloed op de kwaliteit van het zuiveringsproces. Onder hen heeft het gemengde zuur van HCl en HF het beste verwerkingseffect. Sommige mensen gebruiken HCl en HF gemengd uitloogmiddel om het kwartszand na magnetische scheiding te zuiveren. Door chemische uitloging bedraagt de totale hoeveelheid onzuiverheidselementen 40,71 μg/g, en de zuiverheid van SiO2 is maar liefst 99,993 gew.%.
(4) Microbiële uitloging
Micro-organismen worden gebruikt om dunne-filmijzer uit te logen of ijzer op het oppervlak van kwartszanddeeltjes te impregneren, een recent ontwikkelde techniek om ijzer te verwijderen. Buitenlandse studies hebben aangetoond dat het gebruik van Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus en andere micro-organismen om ijzer op het oppervlak van de kwartsfilm uit te lekken goede resultaten heeft opgeleverd, waarvan de werking van Aspergillus niger het ijzer uitloogt optimaal. Het verwijderingspercentage van Fe2O3 ligt meestal boven de 75% en het Fe2O3-concentraat is slechts 0,007%. En er werd vastgesteld dat het effect van het uitlogen van ijzer met voorkweek van de meeste bacteriën en schimmels beter zou zijn.
2.2 Andere onderzoeksvoortgang van kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Om de hoeveelheid zuur te verminderen, de moeilijkheidsgraad van de rioolwaterzuivering te verminderen en milieuvriendelijk te zijn, hebben Peng Shou [5] et al. onthulde een methode voor het bereiden van 10 ppm kwartszand met een laag ijzergehalte door een niet-beitsproces: natuurlijk aderkwarts wordt gebruikt als grondstof en drietraps vermalen. De eerste fase slijpen en de tweede fase classificatie kunnen 0,1 ~ 0,7 mm korrel krijgen ; het gruis wordt gescheiden door de eerste fase van magnetische scheiding en de tweede fase van sterke magnetische verwijdering van mechanisch ijzer en ijzerhoudende mineralen om magnetisch scheidingszand te verkrijgen; de magnetische scheiding van het zand wordt verkregen door de tweede fase flotatie. Het Fe2O3-gehalte is lager dan 10 ppm ijzerarm kwartszand, de flotatie gebruikt H2SO4 als regelaar, past de pH = 2 ~ 3 aan, gebruikt natriumoleaat en propyleendiamine op basis van kokosolie als collectoren . Het bereide kwartszand SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, voldoet aan de eisen van kiezelhoudende grondstoffen die nodig zijn voor optisch glas, foto-elektrisch displayglas en kwartsglas.
Aan de andere kant heeft, met de uitputting van hoogwaardige kwartsbronnen, het uitgebreide gebruik van goedkope hulpbronnen brede aandacht getrokken. Xie Enjun van China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. gebruikte kaolienafval om kwartszand met een laag ijzergehalte te bereiden voor fotovoltaïsch glas. De belangrijkste minerale samenstelling van Fujian kaolienafval is kwarts, dat een kleine hoeveelheid onzuivere mineralen bevat, zoals kaoliniet, mica en veldspaat. Nadat de kaolienresten zijn verwerkt door het verrijkingsproces van "malen-hydraulische classificatie-magnetische scheiding-flotatie", is het gehalte aan deeltjesgrootte van 0,6 ~ 0,125 mm groter dan 95%, SiO2 is 99,62%, Al2O3 is 0,065%, Fe2O3 is 92×10-6 fijn kwartszand voldoet aan de kwaliteitseisen van ijzerarm kwartszand voor fotovoltaïsch glas.
Shao Weihua en anderen van het Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, publiceerden een patent op een uitvinding: een methode voor het bereiden van hoogzuiver kwartszand uit kaolinafval. De werkwijzestappen: Kaolienafval wordt gebruikt als ruw erts, dat wordt gezeefd nadat het is geroerd en geschrobd om +0,6 mm materiaal te verkrijgen; B. +0,6 mm materiaal wordt gemalen en geclassificeerd, en 0,4 mm0,1 mm mineraal materiaal wordt onderworpen aan magnetische scheidingsbewerking. Om magnetische en niet-magnetische materialen te verkrijgen, gaan de niet-magnetische materialen de zwaartekrachtscheidingsoperatie in om de zwaartekrachtscheiding lichte mineralen te verkrijgen en de zware mineralen van de zwaartekrachtscheiding en de lichte mineralen van de zwaartekrachtscheiding gaan de maalbewerking in om te screenen om +0,1 mm mineralen te verkrijgen; c.+0,1 mm Het mineraal gaat de flotatieoperatie in om het flotatieconcentraat te verkrijgen. Het bovenste water van het flotatieconcentraat wordt verwijderd en vervolgens ultrasoon gebeitst en vervolgens gezeefd om het +0,1 mm grove materiaal te verkrijgen als kwartszand met hoge zuiverheid. De werkwijze van de uitvinding kan niet alleen kwartsconcentraatproducten van hoge kwaliteit verkrijgen, maar heeft ook een korte verwerkingstijd, een eenvoudige processtroom, een laag energieverbruik en een hoge kwaliteit van het verkregen kwartsconcentraat, dat kan voldoen aan de kwaliteitseisen van hoge zuiverheid. kwarts.
Kaolienresiduen bevatten een grote hoeveelheid kwartsbronnen. Door verrijking, zuivering en diepgaande verwerking kan het voldoen aan de eisen voor het gebruik van fotovoltaïsche ultrawitte glasgrondstoffen. Dit levert ook een nieuw idee op voor het uitgebreide gebruik van de hulpbronnen voor kaolienresiduen.
3. Marktoverzicht van ijzerarm kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Aan de ene kant kan de door uitbreiding beperkte productiecapaciteit in de tweede helft van 2020 de explosieve vraag onder hoge welvaart niet aan. Het aanbod en de vraag naar fotovoltaïsch glas zijn niet in balans en de prijs stijgt enorm. Onder de gezamenlijke oproep van veel bedrijven op het gebied van fotovoltaïsche modules heeft het ministerie van Industrie en Informatietechnologie in december 2020 een document uitgegeven waarin wordt verduidelijkt dat het fotovoltaïsche gewalste glasproject mogelijk geen capaciteitsvervangingsplan formuleert. Als gevolg van het nieuwe beleid zal het groeitempo van de productie van fotovoltaïsch glas vanaf 2021 worden uitgebreid. Volgens publieke informatie zal de capaciteit van gewalst fotovoltaïsch glas met een duidelijk productieplan in 21/22 22250/26590 ton/d bereiken, met een jaarlijks groeipercentage van 68,4/48,6%. In het geval van beleid en garanties aan de vraagzijde wordt verwacht dat fotovoltaïsch zand een explosieve groei zal inluiden.
Productiecapaciteit van de fotovoltaïsche glasindustrie 2015-2022
Aan de andere kant kan de aanzienlijke toename van de productiecapaciteit van fotovoltaïsch glas ertoe leiden dat het aanbod van kwartszand met een laag ijzergehalte het aanbod overtreft, wat op zijn beurt de daadwerkelijke productiecapaciteit van fotovoltaïsch glas beperkt. Volgens de statistieken is de binnenlandse productie van kwartszand in mijn land sinds 2014 over het algemeen iets lager dan de binnenlandse vraag, en zijn vraag en aanbod in evenwicht gebleven.
Tegelijkertijd zijn de binnenlandse bronnen van kwartsplaatsers met een laag ijzergehalte schaars, geconcentreerd in Heyuan in Guangdong, Beihai in Guangxi, Fengyang in Anhui en Donghai in Jiangsu, en een groot deel daarvan moet worden geïmporteerd.
Ijzerarm ultrawit kwartszand is een van de belangrijke grondstoffen (goed voor ongeveer 25% van de grondstofkosten) van de afgelopen jaren. De prijs is ook gestegen. In het verleden lag deze lange tijd rond de 200 yuan/ton. Na het uitbreken van de Q1-epidemie in twintig jaar tijd is deze van een hoog niveau gedaald en blijft momenteel stabiel functioneren.
In 2020 zal de totale vraag van mijn land naar kwartszand 90,93 miljoen ton bedragen, de productie 87,65 miljoen ton en de netto-import 3,278 miljoen ton. Volgens openbare informatie bedraagt de hoeveelheid kwartssteen in 100 kg gesmolten glas ongeveer 72,2 kg. Volgens het huidige uitbreidingsplan kan de capaciteitstoename van fotovoltaïsch glas in 2021/2022 3,23/24.500 ton/dag bereiken, afhankelijk van de jaarlijkse productie. Berekend over een periode van 360 dagen zal de totale productie overeenkomen met de nieuw toegenomen vraag naar lage -ijzerkwartszand van 836/635 miljoen ton/jaar, dat wil zeggen dat de nieuwe vraag naar kwartszand met een laag ijzergehalte, veroorzaakt door fotovoltaïsch glas in 2021/2022, in 2020 9,2%/7,0% van de totale vraag naar kwartszand zal uitmaken . Aangezien kwartszand met een laag ijzergehalte slechts een deel van de totale vraag naar kwartszand voor zijn rekening neemt, kan de vraag- en aanboddruk op kwartszand met een laag ijzergehalte, veroorzaakt door de grootschalige investeringen in productiecapaciteit voor fotovoltaïsch glas, veel groter zijn dan de druk op de totale kwartszandindustrie.
—Artikel uit Powder Network
Posttijd: 11 december 2021