Under perioden "14:e femårsplanen", enligt landets "koldioxidtopp och koldioxidneutrala" strategiska plan, kommer solcellsindustrin att leda till explosiv utveckling. Utbrottet av solcellsindustrin har "skapat välstånd" för hela industrikedjan. I denna bländande kedja är solcellsglas en oumbärlig länk. I dag, som förespråkar energibesparing och miljöskydd, ökar efterfrågan på solcellsglas dag för dag, och det finns en obalans mellan utbud och efterfrågan. Samtidigt har också lågjärns- och ultravit kvartssand, ett viktigt material för solcellsglas, stigit och priset har ökat och utbudet är en bristvara. Branschexperter förutspår att kvartssand med låg järnhalt kommer att ha en långsiktig ökning på mer än 15 % i mer än 10 år. Under solcellernas hårda vind har produktionen av kvartssand med låg järnhalt väckt stor uppmärksamhet.
1. Kvartssand för solcellsglas
Fotovoltaiskt glas används vanligtvis som inkapslingspanel för fotovoltaiska moduler, och det är i direkt kontakt med den yttre miljön. Dess väderbeständighet, styrka, ljusgenomsläpplighet och andra indikatorer spelar en central roll i fotovoltaiska modulers liv och långsiktig kraftgenereringseffektivitet. Järnjonerna i kvartssanden är lätta att färga, och för att säkerställa den höga soltransmittansen hos originalglaset är järnhalten i fotovoltaiskt glas lägre än i vanligt glas, och lågjärnskvartssand med hög kiselrenhet och låg föroreningshalt måste användas.
För närvarande finns det få högkvalitativa lågjärnskvartssand som är lätta att bryta i vårt land, och de distribueras huvudsakligen i Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan och andra platser. I framtiden, med tillväxten av produktionskapaciteten för ultravitt präglat glas för solceller, kommer högkvalitativ kvartssand med begränsad produktionsyta att bli en relativt knapp resurs. Tillgången på högkvalitativ och stabil kvartssand kommer att begränsa konkurrenskraften för solcellsglasföretag i framtiden. Därför är hur man effektivt minskar innehållet av järn, aluminium, titan och andra föroreningselement i kvartssand och förbereder kvartssand med hög renhet ett hett forskningsämne.
2. Tillverkning av lågjärnskvartssand för solcellsglas
2.1 Rening av kvartssand för solcellsglas
För närvarande inkluderar de traditionella kvartsreningsprocesserna som tillämpas moget i industrin sortering, skrubbning, härdning av kalcineringsvatten, malning, siktning, magnetisk separation, gravitationsseparation, flotation, syraurlakning, mikrobiell urlakning, högtemperaturavgasning, etc., djuprening Processer inkluderar klorrostning, bestrålad färgsortering, supraledande magnetisk sortering, högtemperaturvakuum och så vidare. Den allmänna förädlingsprocessen för rening av hushållskvartssand har också utvecklats från den tidiga "malning, magnetisk separation, tvättning" till "separering → grov krossning → kalcinering → vattenkylning → malning → silning → magnetisk separation → flotation → syra Den kombinerade förädlingsprocessen av nedsänkning→tvätt→torkning, kombinerat med mikrovågsugn, ultraljud och andra medel för förbehandling eller extra rening, förbättrar reningseffekten avsevärt. Med tanke på de låga järnkraven för fotovoltaiskt glas, introduceras främst forskning och utveckling av metoder för borttagning av kvartssand.
I allmänhet finns järn i följande sex vanliga former i kvartsmalm:
① Finns i form av fina partiklar i lera eller kaoliniserad fältspat
② Fäst på ytan av kvartspartiklar i form av järnoxidfilm
③Järnmineraler som hematit, magnetit, spekularit, qinit etc. eller järnhaltiga mineraler som glimmer, amfibol, granat etc.
④Det är i tillståndet av nedsänkning eller lins inuti kvartspartiklarna
⑤ Finns i tillståndet av fast lösning inuti kvartskristallen
⑥ En viss mängd sekundärt järn kommer att blandas i krossnings- och malningsprocessen
För att effektivt separera järnhaltiga mineraler från kvarts är det nödvändigt att först fastställa förekomsttillståndet av järnföroreningar i kvartsmalmen och välja en rimlig förädlingsmetod och separationsprocess för att uppnå avlägsnande av järnföroreningar.
(1) Magnetisk separationsprocess
Den magnetiska separationsprocessen kan ta bort de svaga magnetiska föroreningsmineralerna som hematit, limonit och biotit inklusive sammanfogade partiklar i största utsträckning. Beroende på den magnetiska styrkan kan magnetisk separation delas in i stark magnetisk separation och svag magnetisk separation. Den starka magnetiska separatorn använder vanligtvis våt stark magnetisk separator eller magnetisk separator med hög gradient.
Generellt sett kan kvartssanden som innehåller huvudsakligen svaga magnetiska föroreningsmineraler såsom limonit, hematit, biotit etc. väljas med hjälp av en stark magnetisk maskin av våttyp vid ett värde över 8,0×105A/m; För starka magnetiska mineral som domineras av järnmalm är det bättre att använda en svag magnetisk maskin eller en medelmagnetisk maskin för separation. [2] Nuförtiden, med tillämpningen av magnetiska separatorer med hög gradient och starka magnetfält, har magnetisk separation och rening förbättrats avsevärt jämfört med tidigare. Till exempel kan användning av en stark magnetisk separator av elektromagnetisk induktionsrulle för att avlägsna järn under 2,2T magnetfältstyrka minska halten av Fe2O3 från 0,002% till 0,0002%.
(2) Flotationsprocess
Flotation är en process för att separera mineralpartiklar genom olika fysikaliska och kemiska egenskaper på ytan av mineralpartiklar. Huvudfunktionen är att avlägsna det relaterade mineralet glimmer och fältspat från kvartssanden. För flotationsseparation av järnhaltiga mineraler och kvarts är det nyckeln till att ta reda på förekomstformen av järnföroreningar och fördelningsformen för varje partikelstorlek för att välja en korrekt separationsprocess för järnborttagning. De flesta järnhaltiga mineraler har en elektrisk nollpunkt över 5, som är positivt laddad i en sur miljö, och teoretiskt lämplig för användning av anjoniska samlare.
Fettsyra (tvål), hydrokarbylsulfonat eller sulfat kan användas som anjonisk uppsamlare för flotation av järnoxidmalm. Pyrit kan vara flotation av pyrit från kvarts i betningsmiljö med det klassiska flotationsmedlet för isobutylxantat plus butylaminsvartpulver (4:1). Doseringen är cirka 200 ppmw.
Flotationen av ilmenit använder vanligtvis natriumoleat (0,21 mol/L) som flotationsmedel för att justera pH till 4~10. En kemisk reaktion sker mellan oleatjoner och järnpartiklar på ilmenitens yta för att producera järnoleat, som är kemiskt adsorberat Oleatjoner håller ilmeniten med bättre flytbarhet. De kolvätebaserade fosfonsyrauppsamlarna som utvecklats under senare år har god selektivitet och uppsamlingsprestanda för ilmenit.
(3) Syralakningsprocess
Huvudsyftet med surlakningsprocessen är att avlägsna lösliga järnmineraler i den sura lösningen. De faktorer som påverkar reningseffekten av syraurlakningen är bland annat kvartssands partikelstorlek, temperatur, tid, syratyp, syrakoncentration, fast-vätskeförhållande etc. samt öka temperaturen och syralösningen. Koncentration och minskning av radien av kvartspartiklarna kan öka lakhastigheten och lakhastigheten för Al. Reningseffekten av en enskild syra är begränsad, och den blandade syran har en synergistisk effekt, vilket avsevärt kan öka avlägsningshastigheten för föroreningselement som Fe och K. Vanliga oorganiska syror är HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, vanligtvis blandas två eller flera av dem och används i en viss proportion.
Oxalsyra är en vanligt förekommande organisk syra för syraurlakning. Det kan bilda ett relativt stabilt komplex med de lösta metalljonerna, och föroreningarna tvättas lätt ut. Det har fördelarna med låg dos och hög järnborttagningshastighet. Vissa människor använder ultraljud för att hjälpa till med rening av oxalsyra och fann att jämfört med konventionellt omrörnings- och tankultraljud har sond-ultraljud den högsta Fe-avlägsningshastigheten, mängden oxalsyra är mindre än 4 g/L och järnavlägsningshastigheten når 75,4 %.
Närvaron av utspädd syra och fluorvätesyra kan effektivt avlägsna metallföroreningar såsom Fe, Al, Mg, men mängden fluorvätesyra måste kontrolleras eftersom fluorvätesyra kan korrodera kvartspartiklarna. Användningen av olika typer av syror påverkar också kvaliteten på reningsprocessen. Bland dem har den blandade syran av HCl och HF den bästa bearbetningseffekten. Vissa människor använder HCl och HF-blandat lakmedel för att rena kvartssanden efter magnetisk separation. Genom kemisk urlakning är den totala mängden föroreningselement 40,71 μg/g, och renheten för SiO2 är så hög som 99,993 viktprocent.
(4) Mikrobiell urlakning
Mikroorganismer används för att urlaka tunnfilmsjärn eller impregnera järn på ytan av kvartssandpartiklar, vilket är en nyligen utvecklad teknik för att ta bort järn. Utländska studier har visat att användningen av Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus och andra mikroorganismer för att läcka järn på ytan av kvartsfilmen har uppnått goda resultat, varav effekten av Aspergillus niger läckande järn är optimal. Avlägsningsgraden för Fe2O3 är mestadels över 75 %, och graden av Fe2O3-koncentrat är så låg som 0,007 %. Och man fann att effekten av att urlaka järn med förodling av de flesta bakterier och mögel skulle bli bättre.
2.2 Andra forskningsframsteg av kvartssand för solcellsglas
För att minska mängden syra, minska svårigheten med avloppsrening och vara miljövänlig, säger Peng Shou [5] et al. avslöjade en metod för att bereda 10 ppm lågjärnskvartssand genom en icke-betningsprocess: naturlig venkvarts används som råmaterial och trestegs krossning. Det första stegets malning och det andra stegets klassificering kan få 0,1 ~ 0,7 mm korn ; gruset separeras av det första steget av magnetisk separation och det andra steget av starkt magnetiskt avlägsnande av mekaniskt järn och järnhaltiga mineraler för att erhålla magnetisk separationssand; den magnetiska separationen av sanden erhålls genom andra stegets flotation. Fe2O3-halten är lägre än 10 ppm kvartssand med låg järnhalt, flotation använder H2SO4 som regulator, justerar pH=2~3, använder natriumoleat och kokosnötsoljebaserad propylendiamin som samlare . Den beredda kvartssanden SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, uppfyller kraven på kiselhaltiga råmaterial som krävs för optiskt glas, fotoelektriskt displayglas och kvartsglas.
Å andra sidan, med utarmningen av högkvalitativa kvartsresurser, har det omfattande utnyttjandet av billiga resurser väckt stor uppmärksamhet. Xie Enjun från China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. använde kaolinavfall för att förbereda lågjärnskvartssand för solcellsglas. Den huvudsakliga mineralsammansättningen av Fujian kaolinavfall är kvarts, som innehåller en liten mängd föroreningsmineraler som kaolinit, glimmer och fältspat. Efter att kaolinavfallet har bearbetats genom bearbetningsprocessen "slipning-hydraulisk klassificering-magnetisk separation-flotation", är innehållet av 0,6 ~ 0,125 mm partikelstorlek större än 95%, SiO2 är 99,62%, Al2O3 är 0,065%, Fe2O3 är 92×10-6 fin kvartssand uppfyller kvalitetskraven för lågjärnskvartssand för solcellsglas.
Shao Weihua och andra från Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, publicerade ett uppfinningspatent: en metod för att framställa högren kvartssand från kaolinavfall. Metodstegen: a. Kaolinavfall används som råmalm, som siktas efter omrörning och skrubbning för att erhålla +0,6 mm material; b. +0,6 mm material mals och klassificeras, och 0,4 mm0,1 mm mineralmaterial utsätts för magnetisk separationsoperation. För att erhålla magnetiska och icke-magnetiska material går de icke-magnetiska materialen in i gravitationsseparationen för att erhålla gravitationsseparationen lätta mineraler och gravitationsseparationen av tunga mineraler och gravitationsseparationens lätta mineraler går in i ommalningsoperationen för att sila för att erhålla +0,1 mm mineraler; c.+0.1mm Mineralet går in i flotationsoperationen för att erhålla flotationskoncentratet. Det övre vattnet i flotationskoncentratet avlägsnas och betas sedan med ultraljud och siktas sedan för att erhålla det +0,1 mm grova materialet som kvartssand med hög renhet. Metoden enligt uppfinningen kan inte bara erhålla högkvalitativa kvartskoncentratprodukter, utan har också kort bearbetningstid, enkelt processflöde, låg energiförbrukning och hög kvalitet på det erhållna kvartskoncentratet, vilket kan uppfylla kvalitetskraven för hög renhet kvarts.
Kaolinavfall innehåller en stor mängd kvartsresurser. Genom förädling, rening och djupbearbetning kan den uppfylla kraven för användning av solcells ultravita glasråvaror. Detta ger också en ny idé för ett omfattande utnyttjande av kaolinavfallsresurser.
3. Marknadsöversikt över lågjärnskvartssand för solcellsglas
Å ena sidan, under andra halvåret 2020, kan den expansionsbegränsade produktionskapaciteten inte klara av den explosiva efterfrågan under högt välstånd. Tillgången och efterfrågan på solcellsglas är obalanserad och priset skjuter i höjden. Under en gemensam uppmaning från många solcellsmodulföretag, i december 2020, utfärdade ministeriet för industri och informationsteknologi ett dokument som klargjorde att solcellsprojektet med rullat glas kanske inte formulerar en plan för ersättning av kapacitet. Påverkad av den nya policyn kommer tillväxttakten för produktionen av solcellsglas att utökas från 2021. Enligt offentlig information kommer kapaciteten för valsat solcellsglas med en tydlig plan för produktion 21/22 att nå 22250/26590t/d, med en årlig tillväxt på 68,4/48,6 %. När det gäller policy- och efterfrågegarantier förväntas solcellssand inleda explosiv tillväxt.
2015-2022 produktionskapacitet för fotovoltaisk glasindustri
Å andra sidan kan den avsevärda ökningen av produktionskapaciteten för solcellsglas leda till att tillgången på kiseldioxidsand med låg järnhalt överstiger tillgången, vilket i sin tur begränsar den faktiska produktionen av solcellsglasproduktionskapaciteten. Enligt statistik, sedan 2014, har mitt lands inhemska kvartssandproduktion i allmänhet varit något lägre än den inhemska efterfrågan, och utbud och efterfrågan har upprätthållit en stram balans.
Samtidigt är mitt lands inhemska kvartsplaceringsresurser med lågt järnhalt knappa, koncentrerade till Heyuan i Guangdong, Beihai i Guangxi, Fengyang i Anhui och Donghai i Jiangsu, och en stor del av dem måste importeras.
Ultravit kvartssand med låg järnhalt är en av de viktiga råvarorna (som står för cirka 25 % av råvarukostnaden) de senaste åren. Priset har också stigit. Tidigare har det varit runt 200 yuan/ton under lång tid. Efter utbrottet av Q1-epidemin på 20 år har den sjunkit från en hög nivå och den håller för närvarande stabil drift tills vidare.
År 2020 kommer mitt lands totala efterfrågan på kvartssand att vara 90,93 miljoner ton, produktionen kommer att vara 87,65 miljoner ton och nettoimporten kommer att vara 3,278 miljoner ton. Enligt offentlig information är mängden kvartssten i 100 kg smält glas cirka 72,2 kg. Enligt nuvarande utbyggnadsplan kan kapacitetsökningen för solcellsglas 2021/2022 nå 3,23/24500t/d, enligt årsproduktionen Räknat över en 360-dagarsperiod kommer den totala produktionen att motsvara den nyligen ökade efterfrågan på låga -järnkiselsand på 836/635 miljoner ton/år, det vill säga den nya efterfrågan på kiseldioxidsand med låg halt av järn från solcellsglas 2021/2022 kommer att stå för den totala kvartssanden 2020 9,2%/7,0% av efterfrågan . Med tanke på att kiseldioxidsand med låg järnhalt bara står för en del av den totala efterfrågan på kiseldioxidsand, kan utbuds- och efterfrågetrycket på kiseldioxidsand med låg järnhalt orsakat av storskaliga investeringar i solcellsglasproduktionskapacitet vara mycket högre än trycket på den övergripande kvartssandindustrin.
—Artikel från Powder Network
Posttid: 2021-11-11