Wärend der Period vum "14. Fënnefjoresplang", laut dem strategesche Plang vum Land "Kuelestoffpeak a Kuelestoffneutralitéit", wäert d'Photovoltaikindustrie zu enger explosiver Entwécklung féieren. Den Ausbroch vun der Photovoltaikindustrie huet "Wuelstand" fir déi ganz Industriekette geschaf. An dëser blendender Kette ass photovoltaescht Glas eng onverzichtbar Verbindung. Hautdesdaags klëmmt d'Nofro no photovoltaeschem Glas vun Dag zu Dag, an et gëtt en Ongläichgewiicht tëscht Offer an Nofro. Gläichzäiteg ass och den eisenarmen an ultrawäisse Quarzsand, e wichtegt Material fir photovoltaescht Glas, geklommen, an de Präis ass eropgaang an d'Offer ass knapp. Industrieexperten prognostizéieren, datt den eisenarmen Quarzsand laangfristeg ëm méi wéi 15% fir méi wéi 10 Joer eropgoe wäert. Ënnert dem staarke Wand vun der Photovoltaikenergie huet d'Produktioun vun eisenarmen Quarzsand vill Opmierksamkeet op sech gezunn.
1. Quarzsand fir photovoltaescht Glas
Photovoltaescht Glas gëtt allgemeng als Kapselpanneau vu photovoltaesche Moduler benotzt a steet a direkten Kontakt mat der externer Ëmwelt. Seng Wiederbeständegkeet, Stäerkt, Liichttransmittanz an aner Indikatoren spillen eng zentral Roll an der Liewensdauer vu photovoltaesche Moduler an der laangfristeger Effizienz vun der Energieerzeugung. D'Eisenionen am Quarzsand si liicht ze faarwen, a fir déi héich Sonnentransmittanz vum Originalglas ze garantéieren, ass den Eisengehalt vum photovoltaesche Glas méi niddereg wéi dee vu gewéinleche Glas, a Quarzsand mat engem niddregen Eisengehalt, héijer Siliziumreinheet an engem niddregen Ongereinheetsgehalt muss benotzt ginn.
Am Moment gëtt et an eisem Land wéineg héichqualitativ Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt, déi einfach ofzebauen sinn, an déi sinn haaptsächlech an Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan an anere Plazen verdeelt. An Zukunft, mam Wuesstem vun der Produktiounskapazitéit vun ultra-wäissem geprägtem Glas fir Solarzellen, wäert héichqualitative Quarzsand mat limitéierter Produktiounsfläch eng relativ knapp Ressource ginn. D'Versuergung mat héichqualitativem a stabilem Quarzsand wäert d'Kompetitivitéit vu photovoltaesche Glasfirmen an Zukunft limitéieren. Dofir ass d'Fuerschungsthema, wéi een den Inhalt vun Eisen, Aluminium, Titan an aner Ongereinheetselementer am Quarzsand effektiv reduzéiere kann an héichreine Quarzsand virbereede kann.
2. Produktioun vu Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt fir photovoltaescht Glas
2.1 Reinigung vu Quarzsand fir Photovoltaikglas
Aktuell enthalen déi traditionell Quarzreinigungsprozesser, déi an der Industrie wäit verbreet ugewannt ginn, Sortéieren, Schrubben, Kalzinatiouns-Waasserläschen, Schleifen, Siwen, Magnéitseparatioun, Gravitatiounseparatioun, Flotatioun, Säureaulauge, mikrobiell Auslauge, Héichtemperaturentgasung, etc. Déif Reinigungsprozesser enthalen chloréiert Réischteren, bestraalt Faarfsortéierung, supraleitend Magnéitsortéierung, Héichtemperaturvakuum a sou weider. De generelle Veraarbechtungsprozess vun der Quarzsandreinigung am Haus gouf och vum fréie "Schleifen, Magnéitseparatioun, Wäschen" bis zu "Trennung → Grobzerkleben → Kalzinatioun → Waasserläschen → Schleifen → Siwen → Magnéitseparatioun → Flotatioun → Säure" entwéckelt. De kombinéierte Veraarbechtungsprozess vun Tauchen→Wäschen→Dréchnen, kombinéiert mat Mikrowellen, Ultraschall an aner Mëttele fir d'Virbehandlung oder d'Hëllefreinigung, verbessert den Reinigungseffekt däitlech. Am Hibléck op den niddrege Eisenbedarf vum photovoltaesche Glas gëtt haaptsächlech d'Fuerschung an d'Entwécklung vu Quarzsandsentfernungsmethoden agefouert.
Allgemeng gëtt Eisen a sechs heefegsten Formen am Quarzäerz existéiert:
① Existéieren a Form vu feine Partikelen a Lehm oder kaoliniséiertem Feldspat
②Un der Uewerfläch vu Quarzpartikelen a Form vun engem Eisenoxidfilm befestegt
③Eisenmineralien wéi Hämatit, Magnetit, Spekularit, Qinit, etc. oder eisenhalteg Mineralien wéi Glimmer, Amphibol, Granat, etc.
④Et ass am Zoustand vun der Tauchung oder Lëns an de Quarzpartikelen
⑤ Existéieren am Zoustand vun der fester Léisung am Quarzkristall
⑥ Eng gewëssen Quantitéit u sekundärem Eisen gëtt beim Zerbriechen a Schleifen gemëscht.
Fir eisenhalteg Mineralstoffer effektiv vu Quarz ze trennen, ass et néideg fir d'éischt den Optriede vun Eisenongreinheeten am Quarzäerz festzestellen an eng raisonnabel Anreichungsmethod an e Separatiounsprozess ze wielen, fir d'Ewechhuele vun Eisenongreinheeten z'erreechen.
(1) Magnéiteschen Trennungsprozess
De magnetesche Trennungsprozess kann déi schwaach magnetesch Ongereinheetsmineralien wéi Hämatit, Limonit a Biotit, inklusiv zesummegefaasst Partikelen, am gréissten Ausmooss ewechhuelen. Jee no der magnetescher Stäerkt kann d'magnetesch Trennung a staark magnetesch Trennung a schwaach magnetesch Trennung opgedeelt ginn. Déi staark magnetesch Trennung benotzt normalerweis e naasse staarke magnetesche Separator oder e Magnéitseparator mat héijem Gradient.
Allgemeng kann de Quarzsand, deen haaptsächlech schwaach magnetesch Onreinheetsmineralien wéi Limonit, Hämatit, Biotit, etc. enthält, mat enger naasser staarker Magnéitmaschinn mat engem Wäert iwwer 8,0 × 105 A/m ausgewielt ginn; Fir staark magnetesch Mineralien, déi vun Äerz dominéiert ginn, ass et besser, eng schwaach Magnéitmaschinn oder eng mëttel Magnéitmaschinn fir d'Trennung ze benotzen. [2] Hautdesdaags, mat der Uwendung vun héichgradienten a staarke Magnéitfeldseparatoren, goufen d'Magnéitseparatioun an d'Reinigung am Verglach mat der Vergaangenheet däitlech verbessert. Zum Beispill kann d'Benotzung vun engem elektromagneteschen Induktiounsrollentyp staarke Magnéitseparator fir Eisen ënner 2,2T Magnéitfeldstäerkt ze entfernen den Fe2O3-Gehalt vun 0,002% op 0,0002% reduzéieren.
(2) Flotatiounsprozess
Flotatioun ass e Prozess fir Mineralpartikelen duerch verschidde physikalesch a chemesch Eegeschaften op der Uewerfläch vu Mineralpartikelen ze trennen. D'Haaptfunktioun ass et, déi verwandte Mineralglimmer a Feldspat aus dem Quarzsand ze entfernen. Fir d'Flotatiounstrennung vun eisenhaltege Mineralstoffer a Quarz ass d'Erkenntnis vun der Optriedeform vun Eisenongreinheeten an der Verdeelungsform vun all Partikelgréisst de Schlëssel fir e passenden Trennungsprozess fir d'Eisenentfernung ze wielen. Déi meescht eisenhalteg Mineralstoffer hunn en Nullelektresche Punkt iwwer 5, wat an enger sauer Ëmwelt positiv gelueden ass a theoretesch fir d'Benotzung vun anionesche Kollektoren gëeegent ass.
Fettsäure (Seef), Hydrocarbylsulfonat oder Sulfat kënnen als anionesche Kollektor fir d'Flotatioun vun Eisenoxidäerz benotzt ginn. Pyrit kann duerch d'Flotatioun vu Pyrit aus Quarz an enger Beizungsëmfeld mam klassesche Flotatiounsmëttel fir Isobutylxanthat plus Butylamin-Schwaarzpulver (4:1) gemaach ginn. D'Doséierung ass ongeféier 200 ppmw.
D'Flotatioun vun Ilmenit benotzt normalerweis Natriumoleat (0,21 mol/L) als Flotatiounsmëttel fir de pH-Wäert op 4~10 unzepassen. Eng chemesch Reaktioun tëscht Oleat-Ionen an Eisenpartikelen op der Uewerfläch vum Ilmenit geschitt fir Eisenoleat ze produzéieren, wat chemesch adsorbéiert Oleat-Ionen ass. Oleat-Ionen halen Ilmenit mat besserer Schwiewfäegkeet. Déi op Kuelewaasserstoffbasis baséiert Phosphonsäurekollektoren, déi an de leschte Jore entwéckelt goufen, hunn eng gutt Selektivitéit a Sammelleistung fir Ilmenit.
(3) Säureaulaugungsprozess
Den Haaptzweck vum Säureaulaugprozess ass et, löslech Eisenmineraler aus der Säureléisung ze entfernen. D'Faktoren, déi den Reinigungseffekt vum Säureaulauge beaflossen, sinn d'Gréisst vum Quarzsandpartikel, d'Temperatur, d'Zäit, den Typ vun der Säure, d'Säurekonzentratioun, de Verhältnes tëscht Feststoff a Flëssegkeet, etc., an d'Erhéijung vun der Temperatur an der Säureléisung. D'Konzentratioun an d'Reduktioun vum Radius vun de Quarzpartikelen kënnen d'Auslaugquote an d'Auslaugquote vun Al erhéijen. De Reinigungseffekt vun enger eenzeger Säure ass limitéiert, an déi gemëscht Säure huet e synergisteschen Effekt, deen d'Entfernungsquote vun Ongereinheetselementer wéi Fe a K staark erhéije kann. Heefeg anorganesch Säure sinn HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, allgemeng ginn zwou oder méi dovun gemëscht an an engem bestëmmte Verhältnis benotzt.
Oxalsäure ass eng dacks benotzt organesch Säure fir d'Auslauge vu Säure. Si kann e relativ stabile Komplex mat den opgeléiste Metallionen bilden, an d'Onreinheete gi liicht erausgewäsch. Si huet d'Virdeeler vun enger gerénger Dosis an enger héijer Eisenentfernungsquote. Verschidde Leit benotzen Ultraschall fir d'Reinigung vun Oxalsäure z'ënnerstëtzen, a festgestallt, datt am Verglach mat konventionellem Rühr- an Tank-Ultraschall, d'Sond-Ultraschall déi héchst Fe-Entfernungsquote huet, d'Quantitéit vun Oxalsäure manner wéi 4g/L ass, an d'Eisenentfernungsquote 75,4% erreecht.
D'Präsenz vu verdënntem Säure a Flusssäure kann effektiv Metallverunreinheeten wéi Fe, Al, Mg ewechhuelen, awer d'Quantitéit u Flusssäure muss kontrolléiert ginn, well Flusssäure d'Quarzpartikelen korrodéiere kann. D'Benotzung vu verschiddenen Zorte vu Säure beaflosst och d'Qualitéit vum Reinigungsprozess. Dorënner huet déi gemëscht Säure aus HCl an HF dee beschten Veraarbechtungseffekt. Verschidde Leit benotzen HCl an HF gemëscht Auslaugmëttel fir de Quarzsand no der magnéitescher Trennung ze purifizéieren. Duerch chemescht Auslauge ass déi total Quantitéit vun den Verunreinheeten 40,71 μg/g, an d'Reinheet vum SiO2 ass bis zu 99,993 Gew.-%.
(4) Mikrobiell Auslaugung
Mikroorganismen gi benotzt fir Dënnschicht-Eisen auszelauchen oder Eisen op der Uewerfläch vu Quarzsandpartikelen z'imprägnéieren, wat eng kierzlech entwéckelt Technik fir d'Eisentfernung ass. Auslännesch Studien hunn gewisen, datt d'Benotzung vun Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus an aner Mikroorganismen fir Eisen op der Uewerfläch vum Quarzfilm auszelauchen gutt Resultater erreecht huet, woubäi den Effekt vum Aspergillus niger op d'Eisenauslaugung optimal ass. D'Entfernungsquote vum Fe2O3 ass meeschtens iwwer 75%, an de Grad vum Fe2O3-Konzentrat ass sou niddreg wéi 0,007%. An et gouf festgestallt, datt den Effekt vum Auslauge vun Eisen mat der Virkultivatioun vun de meeschte Bakterien a Schimmel besser wier.
2.2 Aner Fuerschungsfortschrëtter vu Quarzsand fir photovoltaescht Glas
Fir d'Quantitéit u Säure ze reduzéieren, d'Schwieregkeet vun der Ofwaasserbehandlung ze reduzéieren an ëmweltfrëndlech ze sinn, hunn de Peng Shou [5] et al. eng Method fir d'Virbereedung vun 10 ppm Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt duerch e Prozess ouni Beiselung beschriwwen: natierlecht Quarz gëtt als Rohmaterial benotzt, an dräistufeg Zerkleinerung. Déi éischt Stuf vum Schleifen an déi zweet Stuf vum Klassifizéierungsprozess kënnen 0,1~0,7 mm Grit kréien; de Grit gëtt duerch déi éischt Stuf vun der magnéitescher Trennung an déi zweet Stuf vun der staarker magnéitescher Entfernung vu mechaneschen Eisen an eisenhaltege Mineralstoffer getrennt fir magnéitesche Trennsand ze kréien; déi magnéitesch Trennung vum Sand gëtt duerch déi zweet Stuf vum Flotatiounsprozess kritt. Den Fe2O3-Gehalt ass méi niddereg wéi 10 ppm Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt. D'Flotatioun benotzt H2SO4 als Reguléierer, reguléiert de pH=2~3, a benotzt Natriumoleat a Propylendiamin op Kokosnossuelegbasis als Kollektoren. De preparéierte Quarzsand SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10 ppm, erfëllt d'Ufuerderunge vu siliziumhaltege Rohmaterialien, déi fir optescht Glas, photoelektrescht Displayglas a Quarzglas gebraucht ginn.
Op der anerer Säit, mat der Verschwendung vun héichwäertege Quarzressourcen, huet déi ëmfaassend Notzung vun niddrege Ressourcen vill Opmierksamkeet op sech gezunn. Xie Enjun vu China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. huet Kaolin-Réckgäng benotzt fir Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt fir photovoltaescht Glas ze preparéieren. Déi wichtegst Mineralzesummesetzung vu Fujian Kaolin-Réckgäng ass Quarz, deen eng kleng Quantitéit un Ongereinheetsmineralien wéi Kaolinit, Glimmer a Feldspat enthält. Nodeems d'Kaolin-Réckgäng duerch de Benefizéierungsprozess vum "Schleifen-hydraulesche Klassifikatioun-magnetesche Separatioun-Flotatioun" veraarbecht goufen, ass den Inhalt vun 0,6~0,125 mm Partikelgréisst méi grouss wéi 95%, SiO2 ass 99,62%, Al2O3 ass 0,065%, Fe2O3 ass 92×10-6 feine Quarzsand erfëllt d'Qualitéitsufuerderunge vum Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt fir photovoltaescht Glas.
De Shao Weihua an anerer vum Zhengzhou Institut fir ëmfaassend Notzung vu Mineralressourcen vun der Chinesescher Akademie fir Geologesch Wëssenschaften, hunn e Erfindungspatent publizéiert: eng Method fir d'Virbereedung vun héichreine Quarzsand aus Kaolin-Réckgäng. D'Schrëtt vun der Method sinn: a. Kaolin-Réckgäng ginn als Réierz benotzt, dat no der Réierung a Reinigung gesieft gëtt, fir +0,6 mm Material ze kréien; b. +0,6 mm Material gëtt gemuel a klasséiert, an 0,4 mm - 0,1 mm Mineralmaterial gëtt enger magnescher Trennung ënnerworf. Fir magnesch an net-magnesch Materialien ze kréien, ginn déi net-magnesch Materialien an d'Gravitatiounstrennung, fir déi liicht Mineralstoffer duerch d'Gravitatioun an déi schwéier Mineralstoffer duerch d'Gravitatioun ze trennen, an déi liicht Mineralstoffer duerch d'Gravitatioun ginn an d'Neimieloperatioun, fir ze siwen, fir +0,1 mm Mineralstoffer ze kréien; c. +0,1 mm De Mineral geet an d'Flotatiounsoperatioun, fir de Flotatiounskonzentrat ze kréien. Dat iewescht Waasser vum Flotatiounskonzentrat gëtt ewechgeholl an dann ultraschall ageleet, an dann gesieft, fir dat +0,1 mm grobt Material als héichreine Quarzsand ze kréien. D'Method vun der Erfindung kann net nëmmen héichqualitativ Quarzkonzentratprodukter kréien, mä huet och eng kuerz Veraarbechtungszäit, e einfache Prozessoflaf, e niddrege Energieverbrauch an eng héich Qualitéit vum krittene Quarzkonzentrat, wat d'Qualitéitsufuerderunge vum héichreine Quarz erfëlle kann.
Kaolin-Réckgäng enthalen eng grouss Quantitéit u Quarzressourcen. Duerch d'Veraarbechtung, d'Reinigung an d'Déifveraarbechtung kënnen d'Ufuerderunge fir d'Benotzung vu photovoltaesche ultrawäisse Glasrohmaterialien erfëllt ginn. Dëst bitt och eng nei Iddi fir déi ëmfaassend Notzung vu Kaolin-Réckgängressourcen.
3. Maartiwwersiicht iwwer Quarzsand mat nidderegem Eisengehalt fir photovoltaescht Glas
Op der enger Säit kann an der zweeter Hallschent vum Joer 2020 déi duerch Expansioun limitéiert Produktiounskapazitéit net mat der explosiver Nofro ënner héijem Räichtum eens ginn. D'Offer an d'Nofro u photovoltaeschem Glas sinn aus dem Gläichgewiicht, an de Präis klëmmt an d'Luucht. Ënnert dem gemeinsame Ruff vu ville Photovoltaikmodulfirmen huet de Ministère fir Industrie an Informatiounstechnologie am Dezember 2020 en Dokument erausginn, deen erkläert, datt de Projet fir photovoltaescht Rollglas net onbedéngt e Kapazitéitsersatzplang opstelle kann. Beaflosst vun der neier Politik gëtt d'Wuestumsquote vun der Produktioun vu photovoltaeschem Glas ab 2021 ausgebaut. No ëffentlechen Informatiounen wäert d'Kapazitéit vu Rollglas mat engem kloere Produktiounsplang am Joer 21/22 22250/26590t/d erreechen, mat enger jäerlecher Wuestumsquote vun 68,4/48,6%. Am Fall vun der Politik an de Garantien op der Nofrosäit gëtt erwaart, datt de photovoltaesche Sand en explosive Wuestum aleet.
Produktiounskapazitéit vun der Photovoltaikglasindustrie 2015-2022
Op der anerer Säit kann déi substantiell Erhéijung vun der Produktiounskapazitéit vu photovoltaeschem Glas dozou féieren, datt d'Offer u Kieselerde mat engem nidderegen Eisengehalt d'Offer iwwerschreit, wat dann déi tatsächlech Produktiounskapazitéit vu photovoltaeschem Glas limitéiert. Laut Statistiken ass d'Produktioun vu Quarzsand a mengem Land zënter 2014 am Allgemengen liicht méi niddreg wéi d'Nofro am Inland, an d'Offer an d'Nofro hunn e gutt Gläichgewiicht erhalen.
Gläichzäiteg sinn d'inlännesch Ressourcen fir Quarz-Placer mat nidderegem Eisengehalt a mengem Land rar, konzentréiert zu Heyuan a Guangdong, Beihai a Guangxi, Fengyang an Anhui an Donghai a Jiangsu, an eng grouss Quantitéit dovun muss importéiert ginn.
Ultrawäisse Quarzsand mat engem niddrege Eisengehalt ass an de leschte Joren ee vun de wichtegste Réistoffer (déi ongeféier 25% vun de Réistofferkäschte maachen). De Präis ass och geklommen. An der Vergaangenheet louch en laang bei ongeféier 200 Yuan/Tonn. Nom Ausbroch vun der Q1-Epidemie an 20 Joer ass en vun engem héijen Niveau gefall, an de Betrib hält sech de Moment fir de Moment stabil.
Am Joer 2020 wäert déi total Nofro u Quarzsand a mengem Land 90,93 Milliounen Tonnen sinn, d'Produktioun 87,65 Milliounen Tonnen an den Nettoimport 3,278 Milliounen Tonnen. No ëffentlechen Informatiounen ass d'Quantitéit u Quarzsteen an 100 kg geschmollte Glas ongeféier 72,2 kg. Geméiss dem aktuellen Expansiounsplang kéint d'Kapazitéitserhéijung vu photovoltaeschem Glas am Joer 2021/2022 3,23/24500t/d erreechen, laut der Joresproduktioun. Iwwer eng Period vun 360 Deeg berechent, entsprécht déi total Produktioun der nei erhéichter Nofro u Siliziumdioxidsand mat nidderegem Eisengehalt vun 836/635 Milliounen Tonnen/Joer, dat heescht, déi nei Nofro u Siliziumdioxidsand mat nidderegem Eisengehalt, déi duerch photovoltaescht Glas am Joer 2021/2022 entsteet, wäert de Gesamtquarzsand am Joer 2020 mat 9,2%/7,0% vun der Nofro ausmaachen. Well de Siliziumdioxidsand mat engem niddregen Eisegehalt nëmmen en Deel vun der gesamter Nofro no Siliziumdioxidsand ausmécht, kéint den Drock op Offer- an Nofrodrock op Siliziumdioxidsand mat engem niddregen Eisegehalt, verursaacht duerch déi grouss Investitioune a Produktiounskapazitéit fir photovoltaescht Glas, vill méi héich sinn wéi den Drock op déi ganz Quarzsandindustrie.
—Artikel vum Powder Network
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 11. Dezember 2021