Tijdens de periode van het "14e vijfjarenplan", volgens het strategische plan "koolstofpiek en koolstofneutraal" van het land, zal de fotovoltaïsche industrie leiden tot een explosieve ontwikkeling.De uitbraak van de fotovoltaïsche industrie heeft "rijkdom" gecreëerd voor de hele industriële keten.In deze oogverblindende ketting is fotovoltaïsch glas een onmisbare schakel.Vandaag de dag, die pleit voor energiebesparing en milieubescherming, neemt de vraag naar fotovoltaïsch glas met de dag toe en is er een onevenwicht tussen vraag en aanbod.Tegelijkertijd is ook ijzerarm en ultrawit kwartszand, een belangrijk materiaal voor fotovoltaïsch glas, gestegen, is de prijs gestegen en is het aanbod schaars.Experts uit de industrie voorspellen dat kwartszand met een laag ijzergehalte gedurende meer dan 10 jaar een stijging van meer dan 15% zal hebben.Onder de sterke wind van fotovoltaïsche energie heeft de productie van ijzerarm kwartszand veel aandacht getrokken.
1. Kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Fotovoltaïsch glas wordt over het algemeen gebruikt als het inkapselingspaneel van fotovoltaïsche modules en staat in direct contact met de externe omgeving.De weersbestendigheid, 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 zonnetransmissie van het originele glas te garanderen, is het ijzergehalte van fotovoltaïsch glas lager dan dat van gewoon glas, en ijzerarm kwartszand met een hoge siliciumzuiverheid en een laag gehalte aan onzuiverheden moet worden gebruikt.
Op dit moment zijn er weinig hoogwaardige ijzerarme kwartszanden die gemakkelijk te ontginnen zijn in ons land, en ze 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 hoogwaardig kwartszand met een beperkt productiegebied een relatief schaarse hulpbron worden.De levering van hoogwaardig en stabiel kwartszand zal het concurrentievermogen van fotovoltaïsche glasbedrijven in de toekomst beperken.Daarom is het een veelbesproken onderzoeksonderwerp hoe het gehalte aan ijzer, aluminium, titanium en andere onzuiverheidselementen in kwartszand effectief te verminderen en zeer zuiver kwartszand te bereiden.
2. Productie van ijzerarm kwartszand voor fotovoltaïsch glas
2.1 Zuivering van kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Op dit moment omvatten de traditionele kwartszuiveringsprocessen die volwassen in de industrie worden toegepast, sorteren, schrobben, calcineren-water afschrikken, malen, zeven, magnetische scheiding, zwaartekrachtscheiding, flotatie, uitloging met zuur, microbiële uitloging, ontgassing bij hoge temperatuur, enz., diepe zuiveringsprocessen omvatten gechloreerd roosteren, bestraalde kleursortering, supergeleidende magnetische sortering, vacuüm op hoge temperatuur, enzovoort.Het algemene proces van zuivering van kwartszand voor huishoudelijk gebruik is ook ontwikkeld van het vroege "slijpen, magnetische scheiding, wassen" tot "scheiding → grof breken → calcineren → afschrikken met water → malen → zeven → magnetische scheiding → flotatie → zuur van onderdompeling → wassen → drogen, gecombineerd met magnetron, ultrasone en andere middelen voor voorbehandeling of hulpzuivering, verbetert het zuiveringseffect aanzienlijk.Met het oog op de lage ijzervereisten 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 Bestaan in de vorm van fijne deeltjes in klei of gekaoliniseerd veldspaat
②Bevestigd aan het oppervlak van kwartsdeeltjes in de vorm van ijzeroxidefilm
③Ijzermineralen zoals hematiet, magnetiet, speculariet, qinite, enz. of ijzerbevattende mineralen zoals mica, amfibool, granaat, enz.
(Het is in de staat van onderdompeling of lens in de kwartsdeeltjes)
⑤ Bestaan in de staat van vaste oplossing in het kwartskristal
⑥ Een bepaalde hoeveelheid secundair ijzer wordt gemengd in het breek- en maalproces
Om ijzerbevattende mineralen effectief van kwarts te scheiden, is het noodzakelijk om eerst de toestand van ijzerverontreinigingen in het kwartserts 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, grotendeels verwijderen.Volgens de magnetische sterkte kan magnetische scheiding worden onderverdeeld in sterke magnetische scheiding en zwakke magnetische scheiding.De sterke magnetische scheiding keurt gewoonlijk natte sterke magnetische separator of magnetische separator met hoge gradiënt goed.
Over het algemeen kan het kwartszand dat voornamelijk zwak magnetische onzuiverheidsmineralen zoals limoniet, hematiet, biotiet, enz. bevat, worden geselecteerd met behulp van een sterke magnetische machine van het natte type met een waarde boven 8,0 x 105 A/m;Voor sterk magnetische mineralen die worden gedomineerd door ijzererts, is het beter om een zwak magnetische machine of een medium magnetische machine te gebruiken voor scheiding.[2] Tegenwoordig, met de toepassing van magnetische scheiders met een hoge gradiënt en sterk magnetisch veld, zijn magnetische scheiding en zuivering aanzienlijk verbeterd in vergelijking met het verleden.Als u bijvoorbeeld een sterke magnetische scheider van het type elektromagnetische inductierol gebruikt om ijzer onder een magnetische veldsterkte van 2,2 T te verwijderen, kan het gehalte aan Fe2O3 worden verlaagd van 0,002% tot 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 het verwante mineraal mica en veldspaat uit het kwartszand.Voor de flotatiescheiding van ijzerhoudende mineralen en kwarts is het vinden van de voorkomensvorm van ijzeronzuiverheden en de distributievorm 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 kan worden gebruikt als anionische collector voor flotatie van ijzeroxide-erts.Pyriet kan flotatie zijn van pyriet uit kwarts in een beitsomgeving met het klassieke flotatiemiddel voor isobutylxanthaat plus butylamine zwart poeder (4:1).De dosering is ongeveer 200ppmw.
De flotatie van ilmeniet gebruikt in het algemeen natriumoleaat (0,21mol/L) als flotatiemiddel om de pH aan te passen tot 4~10.Er vindt een chemische reactie plaats tussen oleaationen en ijzerdeeltjes op het oppervlak van het ilmeniet om ijzeroleaat te produceren, dat chemisch wordt geadsorbeerd. Oleaationen houden ilmeniet beter drijfvermogen.De fosfonzuurcollectoren op koolwaterstofbasis die de afgelopen jaren zijn ontwikkeld, hebben een goede selectiviteit en goede opvangprestaties voor ilmeniet.
(3) Zuuruitloogproces
Het belangrijkste doel van het zure uitloogproces is het verwijderen van oplosbare ijzermineralen in de zure oplossing.De factoren die het zuiveringseffect van de zure uitloging beïnvloeden, zijn onder meer kwartszanddeeltjesgrootte, temperatuur, tijd, zuurtype, zuurconcentratie, vast-vloeistofverhouding, enz., En verhoging van de temperatuur en zuuroplossing.Concentratie en het verkleinen van de straal van de kwartsdeeltjes kan de uitloogsnelheid en uitloogsnelheid van Al verhogen.Het zuiveringseffect van een enkel zuur is beperkt en het gemengde zuur heeft een synergetisch effect, wat de verwijderingssnelheid van onzuiverheden zoals Fe en K aanzienlijk kan verhogen. Veel voorkomende anorganische zuren zijn HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, over het algemeen worden er twee of meer gemengd en in een bepaalde verhouding gebruikt.
Oxaalzuur is een veelgebruikt organisch zuur voor zure uitloging.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 hoog ijzerverwijderingspercentage.Sommige mensen gebruiken echografie om de zuivering van oxaalzuur te ondersteunen, en ontdekten dat in vergelijking met conventionele roer- en tankechografie, sonde-echografie de hoogste Fe-verwijderingssnelheid heeft, de hoeveelheid oxaalzuur minder is dan 4g/L 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 is de totale hoeveelheid onzuiverheidselementen 40,71 g/g en de zuiverheid van SiO2 zelfs 99,993 gew.%.
(4) Microbiële uitloging
Micro-organismen worden gebruikt voor het uitlogen van dunne film ijzer of het impregneren van ijzer op het oppervlak van kwartszanddeeltjes, een recent ontwikkelde techniek voor het verwijderen van ijzer.Uit buitenlandse studies is gebleken dat het gebruik van Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus en andere micro-organismen bij het uitlogen van ijzer op het oppervlak van de kwartsfilm goede resultaten heeft opgeleverd, waarvan de werking van Aspergillus niger uitloogijzer optimaal is.Het verwijderingspercentage van Fe2O3 ligt meestal boven 75% en de kwaliteit van Fe2O3-concentraat is slechts 0,007%.En het bleek dat het effect van het uitlogen van ijzer met de voorkweek van de meeste bacteriën en schimmels beter zou zijn.
2.2 Andere onderzoeksvooruitgang van kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Om de hoeveelheid zuur te verminderen, de moeilijkheid van rioolwaterzuivering te verminderen en milieuvriendelijk te zijn, Peng Shou [5] et al.onthulde een methode voor het bereiden van 10ppm ijzerarm kwartszand door een niet-beitsproces: natuurlijk aderkwarts wordt gebruikt als grondstof en drietraps verplettering, de eerste fase slijpen en de tweede fase classificatie kunnen 0,1 ~ 0,7 mm grit 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 flotatiefase. Het Fe2O3-gehalte is lager dan 10 ppm ijzerarm kwartszand, de flotatie gebruikt H2SO4 als regulator, past de pH = 2 ~ 3 aan, gebruikt natriumoleaat en op kokosolie gebaseerde propyleendiamine als collectoren .Het bereide kwartszand SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, voldoet aan de vereisten van kiezelhoudende grondstoffen die nodig zijn voor optisch glas, foto-elektrisch displayglas en kwartsglas.
Aan de andere kant, met de uitputting van hoogwaardige kwartsbronnen, heeft het uitgebreide gebruik van low-end bronnen brede aandacht getrokken.Xie Enjun van China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. gebruikte kaolienafval om ijzerarm kwartszand 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 kaolienresiduen zijn verwerkt door het beneficiatieproces van "slijp-hydraulische classificatie-magnetische scheiding-flotatie", is het gehalte aan 0,6 ~ 0,125 mm deeltjesgrootte 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 uitvindingsoctrooi: een methode voor het bereiden van zeer zuiver kwartszand uit kaolienafval.De methodestappen: a.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 mm 0,1 mm mineraal materiaal wordt onderworpen aan magnetische scheidingsbewerking. Om magnetische en niet-magnetische materialen te verkrijgen, gaan de niet-magnetische materialen de zwaartekrachtscheidingsbewerking in om de zwaartekrachtscheidingslichtmineralen te verkrijgen en de zware mineralen van de zwaartekrachtscheiding en de lichte mineralen van de zwaartekrachtscheiding gaan de maalgoedbewerking in om te screenen om +0,1 mm mineralen te verkrijgen;c.+0.1mm Het mineraal komt in de flotatie-operatie 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 als zeer zuiver kwartszand te verkrijgen.De werkwijze van de uitvinding kan niet alleen hoogwaardige kwartsconcentraatproducten verkrijgen, maar heeft ook een korte verwerkingstijd, eenvoudige processtroom, laag energieverbruik en hoge kwaliteit van het verkregen kwartsconcentraat, dat kan voldoen aan de kwaliteitseisen van hoge zuiverheid kwarts.
Kaolienafval bevat een grote hoeveelheid kwartsbronnen.Door veredeling, zuivering en diepe verwerking kan het voldoen aan de vereisten voor het gebruik van fotovoltaïsche ultrawitte glasgrondstoffen.Dit levert ook een nieuw idee op voor het alomvattende gebruik van hulpbronnen voor kaolienafval.
3. Marktoverzicht van ijzerarm kwartszand voor fotovoltaïsch glas
Enerzijds kan in de tweede helft van 2020 de door expansie beperkte productiecapaciteit de explosieve vraag bij hoge welvaart niet aan.Vraag en aanbod van fotovoltaïsch glas is uit balans en de prijs stijgt.Onder de gezamenlijke oproep van veel fotovoltaïsche modulebedrijven heeft het ministerie van Industrie en Informatietechnologie in december 2020 een document uitgegeven waarin wordt verduidelijkt dat het fotovoltaïsche gewalste glasproject geen capaciteitsvervangingsplan mag formuleren.Als gevolg van het nieuwe beleid zal het groeitempo van de productie van fotovoltaïsch glas vanaf 2021 worden uitgebreid. Volgens openbare informatie zal de capaciteit van gewalst fotovoltaïsch glas met een duidelijk productieplan in 21/22 22250/26590t/d bereiken, met een jaarlijkse groei van 68,4/48,6%.In het geval van beleid en garanties aan de vraagzijde wordt verwacht dat fotovoltaïsch zand een explosieve groei inluidt.
Productiecapaciteit fotovoltaïsche glasindustrie 2015-2022
Aan de andere kant kan de aanzienlijke toename van de productiecapaciteit van fotovoltaïsch glas ertoe leiden dat het aanbod van siliciumarm kwartszand het aanbod overtreft, wat op zijn beurt de daadwerkelijke productie van fotovoltaïsch glasproductiecapaciteit beperkt.Volgens statistieken is de binnenlandse productie van kwartszand in mijn land sinds 2014 over het algemeen iets lager dan de binnenlandse vraag, en vraag en aanbod hebben een nauw evenwicht behouden.
Tegelijkertijd zijn de binnenlandse ijzerarme kwartsplacermiddelen van mijn land schaars, geconcentreerd in Heyuan van Guangdong, Beihai van Guangxi, Fengyang van Anhui en Donghai van Jiangsu, en een groot aantal daarvan moet worden geïmporteerd.
Ijzerarm ultrawit kwartszand is een van de belangrijkste grondstoffen (goed voor ongeveer 25% van de grondstofkosten) van de afgelopen jaren.De prijs is ook gestegen.In het verleden lag het lange tijd rond de 200 yuan/ton.Na het uitbreken van de Q1-epidemie in 20 jaar is deze van een hoog niveau gedaald en blijft voorlopig stabiel draaien.
In 2020 zal de totale vraag van mijn land naar kwartszand 90,93 miljoen ton zijn, de output 87,65 miljoen ton en de netto-import 3,278 miljoen ton.Volgens openbare informatie is 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 3,23/24500t/d bereiken, volgens de jaarlijkse productie. Berekend over een periode van 360 dagen, zal de totale productie overeenkomen met de nieuw verhoogde vraag naar lage -ijzerkiezelzand van 836/635 miljoen ton/jaar, dat wil zeggen dat de nieuwe vraag naar ijzerarm kiezelzand die door fotovoltaïsch glas in 2021/2022 wordt gebracht, in 2020 het totale kwartszand 9,2%/7,0% van de vraag zal uitmaken .Aangezien ijzerarm kwartszand slechts een deel van de totale vraag naar kwartszand uitmaakt, kan de vraag- en aanboddruk op ijzerarm kwartszand, veroorzaakt door de grootschalige investering in productiecapaciteit voor fotovoltaïsch glas, veel hoger zijn dan de druk op de algemene kwartszandindustrie.
—Artikel uit Powder Network
Posttijd: 11 december-2021