Sajrone periode "Rencana Limang Taun kaping 14", miturut rencana strategis "puncak karbon lan netral karbon" negara kasebut, industri fotovoltaik bakal nyebabake pembangunan sing eksplosif. Pecahe industri fotovoltaik wis "nggawe kasugihan" kanggo kabeh rantai industri. Ing rantai sing nggumunake iki, kaca fotovoltaik minangka pranala sing ora bisa dipisahake. Saiki, kanthi ndhukung konservasi energi lan perlindungan lingkungan, panjaluk kaca fotovoltaik saya tambah saben dina, lan ana ketidakseimbangan antarane pasokan lan panjaluk. Ing wektu sing padha, pasir kuarsa rendah wesi lan ultra-putih, bahan penting kanggo kaca fotovoltaik, uga mundhak, lan rega wis mundhak lan pasokan kurang. Para ahli industri prédhiksi manawa pasir kuarsa rendah wesi bakal duwe kenaikan jangka panjang luwih saka 15% sajrone luwih saka 10 taun. Ing sangisore angin fotovoltaik sing kuwat, produksi pasir kuarsa rendah wesi wis narik kawigaten akeh.
1. Pasir kuarsa kanggo kaca fotovoltaik
Kaca fotovoltaik umume digunakake minangka panel enkapsulasi modul fotovoltaik, lan kontak langsung karo lingkungan njaba. Tahan cuaca, kekuatan, transmitansi cahya, lan indikator liyane nduweni peran penting ing umur modul fotovoltaik lan efisiensi pembangkit listrik jangka panjang. Ion wesi ing pasir kuarsa gampang diwarnai, lan kanggo njamin transmitansi surya sing dhuwur saka kaca asli, kandungan wesi kaca fotovoltaik luwih murah tinimbang kaca biasa, lan pasir kuarsa wesi rendah kanthi kemurnian silikon sing dhuwur lan kandungan pengotor sing rendah kudu digunakake.
Saiki, ana sawetara pasir kuarsa wesi rendah kualitas dhuwur sing gampang ditambang ing negara kita, lan umume disebar ing Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan lan papan liyane. Ing mangsa ngarep, kanthi tuwuhing kapasitas produksi kaca timbul ultra-putih kanggo sel surya, pasir kuarsa berkualitas tinggi kanthi area produksi winates bakal dadi sumber daya sing relatif langka. Pasokan pasir kuarsa berkualitas tinggi lan stabil bakal mbatesi daya saing perusahaan kaca fotovoltaik ing mangsa ngarep. Mulane, carane nyuda kandungan wesi, aluminium, titanium lan unsur pengotor liyane ing pasir kuarsa kanthi efektif lan nyiyapake pasir kuarsa kanthi kemurnian dhuwur minangka topik riset sing panas.
2. Produksi pasir kuarsa rendah wesi kanggo kaca fotovoltaik
2.1 Pemurnian Pasir Kuarsa kanggo Kaca Fotovoltaik
Saiki, proses pemurnian kuarsa tradisional sing wis diterapake kanthi mateng ing industri kalebu sorting, scrubbing, calcining-water quenching, grinding, sieving, magnetic separation, gravity separation, flotation, acid leaching, microbial leaching, high temperature degassing, lan liya-liyane. Proses pemurnian jero kalebu chlorinated roasting, irradiated color sorting, superconducting magnetic sorting, high temperature vacuum lan liya-liyane. Proses benefisiasi umum pemurnian pasir kuarsa domestik uga wis dikembangake wiwit awal "grinding, magnetic separation, washing" nganti "separation → coarse crushing → calcining → water quenching → grinding → screening → magnetic separation → flotation → acid. Proses benefisiasi gabungan saka perendaman→washing→drying, digabungake karo microwave, ultrasonik lan cara liyane kanggo pretreatment utawa pemurnian tambahan, ningkatake efek pemurnian kanthi signifikan. Amarga syarat wesi rendah saka kaca fotovoltaik, riset lan pangembangan metode penghapusan pasir kuarsa utamane dikenalake.
Lumrahé, wesi ana ing enem wujud umum ing bijih kuarsa:
① Ana ing wujud partikel alus ing lempung utawa feldspar kaolinisasi
②Napel ing lumahing partikel kuarsa awujud film oksida wesi
③Mineral wesi kaya hematit, magnetit, spekularit, qinit, lan liya-liyane utawa mineral sing ngandhut wesi kaya mika, amfibol, garnet, lan liya-liyane.
④Iki ana ing kahanan perendaman utawa lensa ing njero partikel kuarsa
⑤ Ana ing kahanan larutan padat ing njero kristal kuarsa
⑥ Sejumlah wesi sekunder bakal dicampur ing proses penghancuran lan penggilingan
Kanggo misahake mineral sing ngandhut wesi saka kuarsa kanthi efektif, perlu dipastikake dhisik kahanan kedadeyan pengotor wesi ing bijih kuarsa lan milih metode benefisiasi lan proses pamisahan sing cukup kanggo ngilangi pengotor wesi.
(1) Proses pamisahan magnetik
Proses pamisahan magnetik bisa mbusak mineral pengotor magnetik sing ringkih kayata hematit, limonit lan biotit kalebu partikel sing gabung kanthi maksimal. Miturut kekuwatan magnetik, pamisahan magnetik bisa dipérang dadi pamisahan magnetik sing kuwat lan pamisahan magnetik sing ringkih. Pamisahan magnetik sing kuwat biasane nggunakake pemisah magnetik sing kuwat teles utawa pemisah magnetik gradien dhuwur.
Umumé, pasir kuarsa sing ngandhut mineral pengotor magnetik sing ringkih kaya ta limonit, hematit, biotit, lan liya-liyané, bisa dipilih nganggo mesin magnetik kuwat tipe teles kanthi nilai ing ndhuwur 8,0 × 105A / m; Kanggo mineral magnetik kuwat sing didominasi bijih wesi, luwih becik nggunakake mesin magnetik kuwat utawa mesin magnetik medium kanggo pamisahan. [2] Saiki, kanthi aplikasi pemisah magnetik medan magnet gradien dhuwur lan kuwat, pamisahan lan pemurnian magnetik wis luwih apik dibandhingake karo jaman biyen. Contone, nggunakake pemisah magnetik kuwat tipe roller induksi elektromagnetik kanggo mbusak wesi ing kekuatan medan magnet 2,2T bisa nyuda isi Fe2O3 saka 0,002% dadi 0,0002%.
(2) Proses flotasi
Flotasi iku proses misahake partikel mineral liwat sifat fisik lan kimia sing beda-beda ing permukaan partikel mineral. Fungsi utama yaiku mbusak mineral mika lan feldspar sing ana gandhengane saka pasir kuarsa. Kanggo pamisahan flotasi mineral lan kuarsa sing ngandhut wesi, nemokake wujud kedadeyan rereged wesi lan wujud distribusi saben ukuran partikel minangka kunci kanggo milih proses pamisahan sing tepat kanggo mbusak wesi. Umume mineral sing ngandhut wesi duwe titik listrik nol ing ndhuwur 5, sing diisi positif ing lingkungan asam, lan sacara teoritis cocog kanggo panggunaan kolektor anionik.
Asam lemak (sabun), hidrokarbil sulfonat utawa sulfat bisa digunakake minangka kolektor anionik kanggo flotasi bijih oksida wesi. Pirit bisa dadi flotasi pirit saka kuarsa ing lingkungan pengawetan nganggo agen flotasi klasik kanggo isobutil xanthat ditambah bubuk ireng butilamin (4:1). Dosis kasebut kira-kira 200ppmw.
Flotasi ilmenit umume nggunakake natrium oleat (0,21mol/L) minangka agen flotasi kanggo nyetel pH dadi 4 ~ 10. Reaksi kimia kedadeyan antarane ion oleat lan partikel wesi ing permukaan ilmenit kanggo ngasilake oleat wesi, sing diserap sacara kimia. Ion oleat njaga ilmenit kanthi kemampuan ngambang sing luwih apik. Kolektor asam fosfonat berbasis hidrokarbon sing dikembangake ing taun-taun pungkasan duwe selektivitas lan kinerja koleksi sing apik kanggo ilmenit.
(3) Proses pelindian asam
Tujuan utama saka proses pelindian asam yaiku kanggo mbusak mineral wesi sing larut ing larutan asam. Faktor-faktor sing mengaruhi efek pemurnian pelindian asam kalebu ukuran partikel pasir kuarsa, suhu, wektu, jinis asam, konsentrasi asam, rasio padat-cair, lan liya-liyane, lan nambah suhu lan larutan asam. Konsentrasi lan nyuda radius partikel kuarsa bisa nambah tingkat pelindian lan tingkat pelindian Al. Efek pemurnian saka siji asam diwatesi, lan asam campuran duwe efek sinergis, sing bisa nambah tingkat penghapusan unsur pengotor kayata Fe lan K. Asam anorganik umum yaiku HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, umume loro utawa luwih dicampur lan digunakake kanthi proporsi tartamtu.
Asam oksalat minangka asam organik sing umum digunakake kanggo pelindian asam. Asam iki bisa mbentuk kompleks sing relatif stabil karo ion logam sing larut, lan rereged gampang diilangi. Asam iki nduweni kaluwihan dosis sing sithik lan tingkat penyisihan wesi sing dhuwur. Sawetara wong nggunakake ultrasonik kanggo mbantu pemurnian asam oksalat, lan nemokake yen dibandhingake karo pengadukan konvensional lan ultrasonik tangki, ultrasonik probe nduweni tingkat penyisihan Fe paling dhuwur, jumlah asam oksalat kurang saka 4g/L, lan tingkat penyisihan wesi tekan 75,4%.
Anane asam encer lan asam fluorida bisa kanthi efektif mbusak rereged logam kayata Fe, Al, Mg, nanging jumlah asam fluorida kudu dikontrol amarga asam fluorida bisa ngrusak partikel kuarsa. Panggunaan macem-macem jinis asam uga mengaruhi kualitas proses pemurnian. Antarane, asam campuran HCl lan HF nduweni efek pangolahan sing paling apik. Sawetara wong nggunakake agen pelindian campuran HCl lan HF kanggo nyuceni pasir kuarsa sawise pamisahan magnetik. Liwat pelindian kimia, jumlah total unsur rereged yaiku 40,71μg/g, lan kemurnian SiO2 nganti 99,993wt%.
(4) Pelindian mikroba
Mikroorganisme digunakake kanggo njebol wesi film tipis utawa ngresapi wesi ing permukaan partikel pasir kuarsa, yaiku teknik sing nembe dikembangake kanggo mbusak wesi. Panaliten manca negara nuduhake yen panggunaan Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus lan mikroorganisme liyane kanggo njebol wesi ing permukaan film kuarsa wis entuk asil sing apik, sing efek njebol wesi Aspergillus niger optimal. Tingkat penghapusan Fe2O3 umume luwih saka 75%, lan tingkat konsentrat Fe2O3 mung 0,007%. Lan ditemokake yen efek njebol wesi kanthi pra-kultivasi umume bakteri lan jamur bakal luwih apik.
2.2 Kemajuan riset liyane babagan pasir kuarsa kanggo kaca fotovoltaik
Kanggo ngurangi jumlah asam, ngurangi kangelan pangolahan limbah, lan ramah lingkungan, Peng Shou [5] et al. mbabarake metode kanggo nyiyapake pasir kuarsa wesi rendah 10ppm kanthi proses non-pengawetan: kuarsa urat alami digunakake minangka bahan mentah, lan penghancuran telung tahap, Penggilingan tahap pertama lan klasifikasi tahap kapindho bisa entuk grit 0,1 ~ 0,7mm; grit dipisahake kanthi tahap pertama pamisahan magnetik lan tahap kapindho penghapusan magnetik sing kuwat saka wesi mekanik lan mineral sing ana wesi kanggo entuk pasir pamisahan magnetik; pamisahan magnetik pasir dipikolehi kanthi flotasi tahap kapindho isi Fe2O3 luwih murah tinimbang pasir kuarsa wesi rendah 10ppm, flotasi nggunakake H2SO4 minangka regulator, nyetel pH = 2 ~ 3, nggunakake natrium oleat lan propilen diamina adhedhasar lenga klapa minangka kolektor. Pasir kuarsa sing wis disiapake SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, nyukupi syarat bahan mentah silika sing dibutuhake kanggo kaca optik, kaca tampilan fotolistrik, lan kaca kuarsa.
Ing sisih liya, kanthi kekurangan sumber daya kuarsa sing berkualitas tinggi, pemanfaatan sumber daya kelas bawah sing komprehensif wis narik kawigaten sing akeh. Xie Enjun saka China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. nggunakake tailing kaolin kanggo nyiyapake pasir kuarsa wesi rendah kanggo kaca fotovoltaik. Komposisi mineral utama tailing kaolin Fujian yaiku kuarsa, sing ngemot sawetara mineral pengotor kayata kaolinit, mika, lan feldspar. Sawise tailing kaolin diproses kanthi proses benefisiasi "klasifikasi penggilingan-hidrolik-pemisahan magnetik-flotasi", isi ukuran partikel 0,6 ~ 0,125mm luwih gedhe saka 95%, SiO2 yaiku 99,62%, Al2O3 yaiku 0,065%, Fe2O3 yaiku pasir kuarsa alus 92 × 10-6 sing memenuhi syarat kualitas pasir kuarsa wesi rendah kanggo kaca fotovoltaik.
Shao Weihua lan liya-liyane saka Institut Pemanfaatan Sumber Daya Mineral Komprehensif Zhengzhou, Akademi Ilmu Geologi Tiongkok, nerbitake paten penemuan: metode kanggo nyiyapake pasir kuarsa kemurnian tinggi saka tailing kaolin. Langkah-langkah metode: a. Tailing kaolin digunakake minangka bijih mentah, sing diayak sawise diaduk lan digosok kanggo entuk bahan +0.6mm; b. Bahan +0.6mm digiling lan diklasifikasikake, lan bahan mineral 0.4mm0.1mm ditindakake operasi pemisahan magnetik. Kanggo entuk bahan magnetik lan non-magnetik, bahan non-magnetik mlebu operasi pemisahan gravitasi kanggo entuk mineral entheng pemisahan gravitasi lan mineral abot pemisahan gravitasi, lan mineral entheng pemisahan gravitasi mlebu operasi penggilingan ulang kanggo disaring kanggo entuk mineral +0.1mm; c.+0.1mm Mineral mlebu operasi flotasi kanggo entuk konsentrat flotasi. Banyu ndhuwur konsentrat flotasi dicopot banjur diasinake kanthi ultrasonik, banjur diayak kanggo entuk bahan kasar +0.1mm minangka pasir kuarsa kemurnian tinggi. Cara penemuan iki ora mung bisa ngasilake produk konsentrat kuarsa sing berkualitas tinggi, nanging uga nduweni wektu proses sing cendhak, aliran proses sing prasaja, konsumsi energi sing sithik, lan kualitas konsentrat kuarsa sing dipikolehi sing dhuwur, sing bisa nyukupi syarat kualitas kuarsa kanthi kemurnian tinggi.
Tailing kaolin ngandhut akèh sumber daya kuarsa. Liwat benefisiasi, pemurnian, lan pangolahan jero, bisa nyukupi kabutuhan panggunaan bahan mentah kaca ultra-putih fotovoltaik. Iki uga menehi ide anyar kanggo panggunaan sumber daya tailing kaolin kanthi komprehensif.
3. Ringkesan pasar pasir kuarsa wesi rendah kanggo kaca fotovoltaik
Ing sisih siji, ing paruh kapindho taun 2020, kapasitas produksi sing diwatesi ekspansi ora bisa ngatasi permintaan sing eksplosif ing kahanan kemakmuran sing dhuwur. Pasokan lan permintaan kaca fotovoltaik ora seimbang, lan rega saya mundhak. Miturut seruan gabungan saka akeh perusahaan modul fotovoltaik, ing Desember 2020, Kementerian Perindustrian lan Teknologi Informasi ngetokake dokumen sing njlentrehake manawa proyek kaca gulung fotovoltaik bisa uga ora ngrumusake rencana panggantos kapasitas. Dipengaruhi dening kabijakan anyar, tingkat pertumbuhan produksi kaca fotovoltaik bakal ditambahi wiwit taun 2021. Miturut informasi umum, kapasitas kaca fotovoltaik gulung kanthi rencana produksi sing jelas ing 21/22 bakal tekan 22250/26590t/d, kanthi tingkat pertumbuhan tahunan 68,4/48,6%. Ing kasus kabijakan lan jaminan sisih permintaan, pasir fotovoltaik diarepake bakal nggawa pertumbuhan sing eksplosif.
Kapasitas produksi industri kaca fotovoltaik 2015-2022
Ing sisih liya, paningkatan kapasitas produksi kaca fotovoltaik sing substansial bisa nyebabake pasokan pasir silika rendah wesi ngluwihi pasokan, sing banjur mbatesi produksi kapasitas produksi kaca fotovoltaik sing nyata. Miturut statistik, wiwit taun 2014, produksi pasir kuarsa domestik negaraku umume rada luwih murah tinimbang permintaan domestik, lan pasokan lan permintaan wis njaga keseimbangan sing rapet.
Ing wektu sing padha, sumber daya placer kuarsa wesi rendah domestik negaraku langka, dikonsentrasi ing Heyuan Guangdong, Beihai Guangxi, Fengyang Anhui lan Donghai Jiangsu, lan akeh sing kudu diimpor.
Pasir kuarsa ultra-putih rendah wesi minangka salah sawijining bahan mentah sing penting (nyumbang udakara 25% saka biaya bahan mentah) ing taun-taun pungkasan. Regane uga saya mundhak. Ing jaman kepungkur, udakara 200 yuan/ton sajrone wektu sing suwe. Sawise wabah epidemi Q1 sajrone 20 taun, wis mudhun saka tingkat sing dhuwur, lan saiki njaga operasi sing stabil kanggo sementara.
Ing taun 2020, panjaluk sakabèhé negaraku kanggo pasir kuarsa bakal dadi 90,93 yuta ton, output bakal dadi 87,65 yuta ton, lan impor net bakal dadi 3,278 yuta ton. Miturut informasi umum, jumlah watu kuarsa ing 100kg kaca cair kira-kira 72,2kg. Miturut rencana ekspansi saiki, paningkatan kapasitas kaca fotovoltaik ing taun 2021/2022 bisa tekan 3,23/24500t/d, miturut produksi taunan. Diitung sajrone periode 360 dina, total produksi bakal cocog karo panjaluk sing mentas tambah kanggo pasir silika rendah wesi yaiku 836/635 yuta ton/taun, yaiku, panjaluk anyar kanggo pasir silika rendah wesi sing digawa dening kaca fotovoltaik ing taun 2021/2022 bakal nyumbang pasir kuarsa sakabèhé ing taun 2020 9,2%/7,0% saka panjaluk. Ngelingi yen pasir silika rendah wesi mung nyumbang sebagian saka total permintaan pasir silika, tekanan penawaran lan permintaan ing pasir silika rendah wesi sing disebabake dening investasi skala gedhe kapasitas produksi kaca fotovoltaik bisa uga luwih dhuwur tinimbang tekanan ing industri pasir kuarsa sakabèhé.
—Artikel saka Jaringan Bubuk
Wektu kiriman: 11-Desember-2021