Á tímabilinu „14. fimm ára áætlunarinnar“, samkvæmt stefnumótandi áætlun landsins um „kolefnishámark og kolefnishlutleysi“, mun sólarorkuiðnaðurinn leiða til sprengifimrar þróunar. Uppkoma sólarorkuiðnaðarins hefur „skapað auð“ fyrir alla iðnaðarkeðjuna. Í þessari glæsilegu keðju er sólarorkugler ómissandi hlekkur. Í dag, þar sem orkusparnaður og umhverfisvernd eru hvattir til, eykst eftirspurn eftir sólarorkugleri dag frá degi og ójafnvægi er á milli framboðs og eftirspurnar. Á sama tíma hefur lágjárns- og ofurhvítur kvarsandur, mikilvægt efni fyrir sólarorkugler, einnig hækkað og verðið hefur aukist og framboð er af skornum skammti. Sérfræðingar í greininni spá því að lágjárns-kvarsandur muni aukast um meira en 15% til langs tíma í meira en 10 ár. Undir sterkum vindi sólarorku hefur framleiðsla á lágjárns-kvarsandi vakið mikla athygli.
1. Kvarsandur fyrir sólargler
Sólgler er almennt notað sem innkapslingsplata fyrir sólarorkueiningar og er í beinni snertingu við ytra umhverfi. Veðurþol þess, styrkur, ljósgegndræpi og aðrir vísar gegna lykilhlutverki í líftíma sólarorkueininga og langtíma orkunýtni. Járnjónirnar í kvarssandinum eru auðveldar í litun og til að tryggja mikla sólgegndræpi upprunalega glersins er járninnihald sólarglersins lægra en í venjulegu gleri og verður að nota kvarsand með lágu járninnihaldi, mikilli kísillhreinleika og lágu óhreinindainnihaldi.
Eins og er eru fáir hágæða kvarssands með lágu járninnihaldi sem auðvelt er að vinna úr í okkar landi, og þeir eru aðallega dreifðir í Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan og víðar. Í framtíðinni, með vaxandi framleiðslugetu á ultrahvítu upphleyptu gleri fyrir sólarsellur, mun hágæða kvarssandur með takmarkað framleiðslusvæði verða tiltölulega takmörkuð auðlind. Framboð á hágæða og stöðugum kvarssandi mun takmarka samkeppnishæfni sólarglerfyrirtækja í framtíðinni. Þess vegna er hvernig hægt er að draga úr innihaldi járns, áls, títans og annarra óhreininda í kvarssandi á áhrifaríkan hátt og búa til hágæða kvarsand heitt rannsóknarefni.
2. Framleiðsla á kvarssandi með lágu járninnihaldi fyrir sólargler
2.1 Hreinsun á kvarssandi fyrir sólargler
Hefðbundnar kvarshreinsunaraðferðir sem eru notaðar í greininni eru nú meðal annars flokkun, hreinsun, kalsínering og vatnskæling, mala, sigta, segulmagnað aðskilnaður, þyngdaraflsaðskilnaður, flot, sýruútskolun, örveruútskolun, háhitaafgasun o.s.frv. Djúphreinsunaraðferðir fela í sér klórbrennslu, geislunarlitaflokkun, ofurleiðandi segulflokkun, háhitalofttæmingu og svo framvegis. Almennt vinnsluferli fyrir heimilishreinsun á kvarssandi hefur einnig verið þróað frá fyrstu „mala, segulmagnaða aðskilnað, þvott“ til „aðskilnaðar → grófmulning → kalsínering → vatnskæling → mala → sigtun → segulmagnaða aðskilnað → flot → sýra“. Sameinað vinnsluferli með dýfingu → þvotti → þurrkun, ásamt örbylgjuofni, ómskoðun og öðrum aðferðum til forvinnslu eða viðbótarhreinsunar, bætir hreinsunaráhrifin til muna. Í ljósi lágs járnþarfar í ljósgleri eru rannsóknir og þróun á aðferðum til að fjarlægja kvarsand aðallega kynntar.
Almennt er járn til staðar í eftirfarandi sex algengum formum í kvarsmálmgrýti:
① Eru til í formi fínna agna í leir eða kaólíníseruðum feldspat
②Fest við yfirborð kvarsagna í formi járnoxíðfilmu
③Járnsteindir eins og hematít, magnetít, spekularít, kínít o.s.frv. eða járninnihaldandi steindir eins og glimmer, amfíból, granat o.s.frv.
④Það er í dýfingarástandi eða linsu inni í kvarsagnunum
⑤ Eru til staðar í föstu formi í kvarskristalli
⑥ Ákveðið magn af aukajárni verður blandað saman við mulnings- og malunarferlið
Til að aðskilja járninnihaldandi steinefni frá kvars á áhrifaríkan hátt er nauðsynlegt að fyrst kanna tilvist járnóhreininda í kvarsmálmgrýtinu og velja sanngjarna vinnsluaðferð og aðskilnaðarferli til að ná fjarlægingu járnóhreininda.
(1) Segulmagnað aðskilnaðarferli
Segulmagnað aðskilnaðarferli getur fjarlægt veik segulmagnað óhreinindi eins og hematít, limonít og bíótít, þar á meðal samtengdar agnir, í mestum mæli. Samkvæmt segulstyrk má skipta segulmagnaða aðskilnaði í sterka segulmagnaða aðskilnað og veika segulmagnaða aðskilnað. Sterk segulmagnaða aðskilnaðurinn notar venjulega blauta sterka segulmagnaða aðskilnað eða segulmagnaða aðskilnað með miklum halla.
Almennt séð er hægt að velja kvarsand sem inniheldur aðallega veik segulmagnaðar óhreinindi eins og limonít, hematít, bíótít o.s.frv. með því að nota blauta segulmagnaða vél með gildi yfir 8,0 × 105 A/m. Fyrir sterk segulmagnaðar steinefni sem eru aðallega járngrýti er betra að nota veik segulmagnaða vél eða meðal segulmagnaða vél til aðskilnaðar. [2] Nú á dögum, með notkun segulskilja með miklum halla og sterkum segulsviði, hefur segulskilnaður og hreinsun batnað verulega samanborið við fyrri tíma. Til dæmis er hægt að nota sterka segulskilju með rafsegulrúllu til að fjarlægja járn undir 2,2T segulsviðsstyrk, sem getur dregið úr Fe2O3 innihaldi úr 0,002% í 0,0002%.
(2) Flotunarferli
Flot er ferli þar sem steinefnaagnir eru aðskildar á yfirborði steinefnaagnanna vegna mismunandi eðlis- og efnafræðilegra eiginleika. Helsta hlutverk þeirra er að fjarlægja skyld steinefni, glimmer og feldspat, úr kvarssandi. Við flotaðskilnað járninnihaldandi steinefna og kvars er lykillinn að því að velja rétta aðskilnaðaraðferð til að fjarlægja járn að finna út formi járnóhreininda og dreifingarform hverrar agnastærðar. Flest járninnihaldandi steinefni hafa núllrafpunkt yfir 5, sem er jákvætt hlaðið í súru umhverfi og fræðilega hentugt til notkunar á anjónískum safnara.
Fitusýrur (sápa), vetnishýdrókarbýlsúlfónat eða súlfat má nota sem anjónískt safnaraefni við flotun járnoxíðmálms. Pýrít er hægt að nota til að flota pýrít úr kvarsi í súrsunarumhverfi með hefðbundnu flotunarefni fyrir ísóbútýlxantat ásamt bútýlamínsvörtu dufti (4:1). Skammturinn er um 200 ppmw.
Við flotun ilmeníts er almennt notað natríumóleat (0,21 mól/L) sem flotefni til að stilla pH gildið í 4~10. Efnafræðileg viðbrögð eiga sér stað milli óleatjóna og járnagna á yfirborði ilmenítsins til að framleiða járnóleat, sem er efnafræðilega aðsogað. Óleatjónir halda ilmenítinu með betri flothæfni. Kolvetnisbundnir fosfónsýrusafnarar sem þróaðir hafa verið á undanförnum árum hafa góða sértækni og söfnunargetu fyrir ilmenít.
(3) Sýruútskolunarferli
Megintilgangur sýruútskolunarferlisins er að fjarlægja leysanleg járnsteinefni úr sýrulausninni. Þættir sem hafa áhrif á hreinsunaráhrif sýruútskolunarinnar eru meðal annars stærð kvarsands agna, hitastig, tími, sýrugerð, sýruþéttni, hlutfall fasts efnis og vökva o.s.frv., og auka hitastig og sýrulausn. Styrkur og minnkun radíus kvarsagnanna getur aukið útskolunarhraða og útskolunarhraða áls. Hreinsunaráhrif einnar sýru eru takmörkuð og blandaða sýran hefur samverkandi áhrif sem geta aukið verulega fjarlægingarhraða óhreininda eins og Fe og K. Algengar ólífrænar sýrur eru HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, almennt eru tvær eða fleiri af þeim blandaðar saman og notaðar í ákveðnu hlutfalli.
Oxalsýra er algeng lífræn sýra til sýruútskolunar. Hún getur myndað tiltölulega stöðugt flókið efni með uppleystum málmjónum og óhreinindin skolast auðveldlega út. Hún hefur þá kosti að vera lítill skammtur og járnfjarlægingarhraði er mikill. Sumir nota ómskoðun til að aðstoða við hreinsun oxalsýru og komust að því að samanborið við hefðbundna hræringu og tankómskoðun hefur ómskoðun hæsta járnfjarlægingarhraði, magn oxalsýru er minna en 4 g/L og járnfjarlægingarhraðinn nær 75,4%.
Þynnt sýra og flúorsýru geta fjarlægt málmóhreinindi eins og Fe, Al og Mg á áhrifaríkan hátt, en magn flúorsýru verður að vera stjórnað því flúorsýru getur tært kvarsagnir. Notkun mismunandi gerða sýra hefur einnig áhrif á gæði hreinsunarferlisins. Meðal þeirra hefur blandað sýra af HCl og HF bestu vinnsluáhrifin. Sumir nota blandað HCl og HF útskolunarefni til að hreinsa kvarsandinn eftir segulmagnaða aðskilnað. Með efnafræðilegri útskolun er heildarmagn óhreininda 40,71 μg/g og hreinleiki SiO2 er allt að 99,993 þyngdar%.
(4) Útskolun örvera
Örverur eru vanar að skola út þunnt járnfilmu eða gegndreypa járn á yfirborð kvarsandsagna, sem er nýþróuð tækni til að fjarlægja járn. Erlendar rannsóknir hafa sýnt að notkun Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus og annarra örvera til að skola út járn á yfirborð kvarsfilmunnar hefur skilað góðum árangri, þar sem áhrif Aspergillus niger á járnútskolun eru best. Fjarlægingarhlutfall Fe2O3 er að mestu leyti yfir 75% og styrkur Fe2O3 þykknis er allt niður í 0,007%. Og það kom í ljós að áhrif útskolunar járns með forræktun flestra baktería og myglu væru betri.
2.2 Aðrar rannsóknarframfarir á kvarssandi fyrir sólargler
Til að draga úr magni sýru, erfiðleikum við skólphreinsun og vera umhverfisvænn, lýstu Peng Shou [5] o.fl. aðferð til að búa til 10 ppm lágjárns kvarsand með súrsunarlausu ferli: náttúrulegt æðakvars er notað sem hráefni og þriggja þrepa mulningur. Fyrsta þrepið í mölun og annað þrep í flokkun geta fengið 0,1~0,7 mm grjót; grjótið er aðskilið með fyrsta þrepi segulmagnaðrar aðskilnaðar og öðru þrepi sterkrar segulmagnaðrar fjarlægingar á vélrænu járni og járnríkum steinefnum til að fá segulmagnaðan aðskilnaðarsand; segulmagnaða aðskilnaður sandsins fæst með annars þreps flotun. Fe2O3 innihaldið er lægra en 10 ppm lágjárns kvarsand, flotun notar H2SO4 sem eftirlitsbúnað, stillir pH = 2~3, notar natríumóleat og kókosolíu-basað própýlendíamín sem safnara. Búið til kvarsand SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10 ppm, uppfyllir kröfur kísilhráefna sem krafist er fyrir ljósgler, ljósvirkt skjágler og kvarsgler.
Hins vegar, með því að hágæða kvars auðlindir eru að þorna, hefur víðtæk nýting ódýrari auðlinda vakið mikla athygli. Xie Enjun frá China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. notaði kaólínúrgang til að búa til lágjárns kvarsand fyrir sólargler. Helsta steinefnasamsetning kaólínúrgangsins frá Fujian er kvars, sem inniheldur lítið magn af óhreinindum eins og kaólíníti, glimmeri og feldspat. Eftir að kaólínúrgangurinn hefur verið unninn með vinnsluferlinu „mala-vökvaflokkun-segulmagnað aðskilnað-flot“, er agnastærðin 0,6~0,125 mm meiri en 95%, SiO2 er 99,62%, Al2O3 er 0,065%, Fe2O3 er 92×10-6 fínn kvarsandur sem uppfyllir gæðakröfur lágjárns kvarsands fyrir sólargler.
Shao Weihua og fleiri frá Zhengzhou-stofnuninni fyrir alhliða nýtingu steinefnaauðlinda við Kínversku jarðvísindaakademíuna, birtu einkaleyfi á uppfinningu: aðferð til að framleiða hágæða kvarsand úr kaólínúrgangi. Skref aðferðarinnar: a. Kaólínúrgangur er notaður sem hrár málmgrýti, sem er sigtað eftir að hafa verið hrærður og skrúbbaður til að fá +0,6 mm efni; b. +0,6 mm efni er malað og flokkað, og 0,4 mm - 0,1 mm steinefni er aðskilið með segulmagnaðri aðskilnaðaraðgerð. Til að fá segulmagnað og ósegulmagnað efni fara ósegulmagnaðir efnin í gegnum þyngdaraflsaðskilnaðaraðgerð til að fá þyngdaraflsaðskilnað fyrir létt steinefni og þyngdaraflsaðskilnað fyrir þung steinefni, og þyngdaraflsaðskilnaðurinn fyrir létt steinefni fara í endurmalunaraðgerð til að sigta til að fá +0,1 mm steinefni; c. +0,1 mm Steinefnið fer í flotunaraðgerð til að fá flotþykknið. Efri vatnið úr flotþykkninu er fjarlægt og síðan ómskoðunarpúlsað og síðan sigtað til að fá +0,1 mm grófa efnið sem hágæða kvarsand. Aðferðin samkvæmt uppfinningunni getur ekki aðeins fengið hágæða kvarsþykkni, heldur hefur hún einnig stuttan vinnslutíma, einfalt ferli, litla orkunotkun og hágæða kvarsþykknið sem fæst, sem getur uppfyllt gæðakröfur um hágæða kvars.
Kaólínúrgangur inniheldur mikið magn af kvars. Með vinnslu, hreinsun og djúpvinnslu er hægt að uppfylla kröfur um notkun á sólarorku hráefnum úr hvítu gleri. Þetta veitir einnig nýja hugmynd um alhliða nýtingu á kaólínúrgangi.
3. Yfirlit yfir markaðinn fyrir kvarsand með lágu járninnihaldi fyrir sólargler
Annars vegar, á seinni hluta ársins 2020, ræður framleiðslugetan vegna vaxtar ekki við sprengifima eftirspurn í mikilli velmegun. Framboð og eftirspurn eftir sólarorkugleri er ójafnvægi og verðið er að hækka. Í desember 2020, undir sameiginlegri ákall margra fyrirtækja sem framleiða sólarorkueiningar, gaf iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneytið út skjal þar sem fram kom að ekki væri hægt að móta áætlun um endurnýjun framleiðslugetu fyrir sólarorkuvalsgler. Nýja stefnumálið hefur áhrif á vaxtarhraða framleiðslu sólarorkuglers frá og með 2021. Samkvæmt opinberum upplýsingum mun framleiðslugeta valsaðs sólarorkuglers með skýrri framleiðsluáætlun árið 21/22 ná 22250/26590 tonn/dag, með árlegum vexti upp á 68,4/48,6%. Með tilliti til stefnu og eftirspurnarábyrgða er búist við að sólarorkusandur muni leiða til sprengifims vaxtar.
Framleiðslugeta sólgleriðnaðarins 2015-2022
Hins vegar gæti mikil aukning framleiðslugetu sólglers valdið því að framboð á kísil sandi með lágu járninnihaldi verði meira en framboð, sem aftur takmarkar raunverulega framleiðslugetu sólglers. Samkvæmt tölfræði hefur innlend framleiðsla á kvars sandi í landinu mínu frá árinu 2014 almennt verið örlítið minni en innlend eftirspurn og framboð og eftirspurn hafa haldið góðu jafnvægi.
Á sama tíma eru innlendar auðlindir af lágjárns kvars-placer-efnum í mínu landi af skornum skammti, einbeittar í Heyuan í Guangdong, Beihai í Guangxi, Fengyang í Anhui og Donghai í Jiangsu, og mikið magn af þeim þarf að flytja inn.
Hvítur kvarsandur með lágu járninnihaldi er eitt mikilvægasta hráefnið (um 25% af hráefniskostnaði) á undanförnum árum. Verðið hefur einnig verið að hækka. Áður fyrr hefur það verið í kringum 200 júan/tonn í langan tíma. Eftir að faraldurinn í fyrsta ársfjórðungi braust út fyrir 20 árum hefur verðið lækkað frá háu stigi og heldur nú stöðugum rekstri um sinn.
Árið 2020 verður heildareftirspurn landsins eftir kvarssandi 90,93 milljónir tonna, framleiðslan verður 87,65 milljónir tonna og nettóinnflutningurinn verður 3,278 milljónir tonna. Samkvæmt opinberum upplýsingum er magn kvarssteins í 100 kg af bráðnu gleri um 72,2 kg. Samkvæmt núverandi stækkunaráætlun gæti aukning á framleiðslugetu sólglers árið 2021/2022 náð 3,23/24500 tonnum/dag, samkvæmt árlegri framleiðslu. Reiknað yfir 360 daga tímabil mun heildarframleiðslan samsvara nýrri aukinni eftirspurn eftir kísil sandi með lágu járninnihaldi upp á 836/635 milljónir tonna/ári, það er að segja, ný eftirspurn eftir kísil sandi með lágu járninnihaldi sem sólgler hefur í för með sér árið 2021/2022 mun nema 9,2%/7,0% af heildareftirspurninni eftir kvarssandi árið 2020. Þar sem kísilsandur með lágu járninnihaldi er aðeins hluti af heildareftirspurn eftir kísilsandi, gæti framboðs- og eftirspurnarþrýstingur á kísilsandi með lágu járninnihaldi, sem stafar af stórfelldri fjárfestingu í framleiðslugetu sólarglers, verið mun meiri en þrýstingurinn á kvarsandsiðnaðinn í heild.
—Grein frá Powder Network
Birtingartími: 11. des. 2021