Selama periode “Rencana Lima Tahun ke-14”, menurut rencana strategis “puncak karbon dan netral karbon” negara tersebut, industri fotovoltaik akan mengarah pada perkembangan yang luar biasa. Pecahnya industri fotovoltaik telah “menciptakan kekayaan” bagi seluruh rantai industri. Dalam rantai yang mempesona ini, kaca fotovoltaik merupakan mata rantai yang sangat diperlukan. Saat ini, dengan menganjurkan konservasi energi dan perlindungan lingkungan, permintaan kaca fotovoltaik meningkat dari hari ke hari, dan terdapat ketidakseimbangan antara pasokan dan permintaan. Pada saat yang sama, pasir kuarsa rendah besi dan ultra-putih, bahan penting untuk kaca fotovoltaik, juga meningkat, dan harganya meningkat serta pasokannya terbatas. Pakar industri memperkirakan bahwa pasir kuarsa rendah besi akan mengalami peningkatan jangka panjang lebih dari 15% selama lebih dari 10 tahun. Di bawah angin kencang fotovoltaik, produksi pasir kuarsa rendah besi telah menarik banyak perhatian.
1. Pasir kuarsa untuk kaca fotovoltaik
Kaca fotovoltaik umumnya digunakan sebagai panel enkapsulasi modul fotovoltaik, dan bersentuhan langsung dengan lingkungan luar. Ketahanan terhadap cuaca, kekuatan, transmisi cahaya, dan indikator lainnya memainkan peran penting dalam masa pakai modul fotovoltaik dan efisiensi pembangkit listrik jangka panjang. Ion besi dalam pasir kuarsa mudah diwarnai, dan untuk memastikan transmisi sinar matahari yang tinggi dari kaca asli, kandungan besi pada kaca fotovoltaik lebih rendah dari pada kaca biasa, dan pasir kuarsa besi rendah dengan kemurnian silikon tinggi dan konten pengotor rendah harus digunakan.
Saat ini, hanya ada sedikit pasir kuarsa besi rendah berkualitas tinggi yang mudah ditambang di negara kita, dan sebagian besar didistribusikan di Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan, dan tempat lain. Di masa depan, dengan tumbuhnya kapasitas produksi kaca timbul ultra putih untuk sel surya, pasir kuarsa berkualitas tinggi dengan area produksi terbatas akan menjadi sumber daya yang relatif langka. Pasokan pasir kuarsa berkualitas tinggi dan stabil akan membatasi daya saing perusahaan kaca fotovoltaik di masa depan. Oleh karena itu, cara efektif mengurangi kandungan besi, aluminium, titanium, dan unsur pengotor lainnya dalam pasir kuarsa dan menyiapkan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi adalah topik penelitian yang hangat.
2. Produksi pasir kuarsa rendah besi untuk kaca fotovoltaik
2.1 Pemurnian Pasir Kuarsa untuk Kaca Fotovoltaik
Saat ini, proses pemurnian kuarsa tradisional yang sudah matang diterapkan di industri meliputi penyortiran, penggosokan, pendinginan air kalsinasi, penggilingan, pengayakan, pemisahan magnetik, pemisahan gravitasi, flotasi, pencucian asam, pencucian mikroba, degassing suhu tinggi, dll., Proses pemurnian mendalam meliputi pemanggangan terklorinasi, penyortiran warna iradiasi, penyortiran magnetik superkonduktor, vakum suhu tinggi, dan sebagainya. Proses benefisiasi umum pemurnian pasir kuarsa dalam negeri juga telah dikembangkan dari awal “penggilingan, pemisahan magnetik, pencucian” menjadi “pemisahan → penghancuran kasar → kalsinasi → pendinginan air → penggilingan → penyaringan → pemisahan magnetik → flotasi → asam Proses benefisiasi gabungan perendaman→pencucian→pengeringan, dikombinasikan dengan microwave, ultrasonik, dan cara lain untuk perlakuan awal atau pemurnian tambahan, sangat meningkatkan efek pemurnian. Mengingat kebutuhan kaca fotovoltaik yang rendah zat besi, penelitian dan pengembangan metode penghilangan pasir kuarsa terutama diperkenalkan.
Umumnya besi terdapat dalam enam bentuk umum berikut dalam bijih kuarsa:
① Ada dalam bentuk partikel halus di tanah liat atau feldspar kaolin
②Melekat pada permukaan partikel kuarsa dalam bentuk film oksida besi
③Mineral besi seperti hematit, magnetit, spekularit, qinit, dll. atau mineral yang mengandung besi seperti mika, amphibole, garnet, dll.
④Ini dalam keadaan terbenam atau lensa di dalam partikel kuarsa
⑤ Ada dalam keadaan larutan padat di dalam kristal kuarsa
⑥ Besi sekunder dalam jumlah tertentu akan dicampur dalam proses penghancuran dan penggilingan
Untuk memisahkan mineral yang mengandung besi dari kuarsa secara efektif, pertama-tama perlu dipastikan keadaan terjadinya pengotor besi dalam bijih kuarsa dan memilih metode benefisiasi dan proses pemisahan yang masuk akal untuk mencapai penghilangan pengotor besi.
(1) Proses pemisahan magnetik
Proses pemisahan magnetik dapat menghilangkan sebagian besar mineral pengotor magnetik lemah seperti hematit, limonit dan biotit termasuk partikel-partikel yang bergabung. Menurut kekuatan magnetnya, pemisahan magnet dapat dibagi menjadi pemisahan magnet kuat dan pemisahan magnet lemah. Pemisahan magnet yang kuat biasanya menggunakan pemisah magnet kuat basah atau pemisah magnet gradien tinggi.
Secara umum, pasir kuarsa yang sebagian besar mengandung mineral pengotor magnet lemah seperti limonit, hematit, biotit, dll., dapat dipilih menggunakan mesin magnet kuat tipe basah dengan nilai di atas 8,0×105A/m; Untuk mineral bermagnet kuat yang didominasi bijih besi sebaiknya menggunakan mesin bermagnet lemah atau mesin bermagnet sedang untuk pemisahannya. [2] Saat ini, dengan penerapan pemisah magnet medan magnet bergradien tinggi dan kuat, pemisahan dan pemurnian magnet telah meningkat secara signifikan dibandingkan masa lalu. Misalnya, menggunakan pemisah magnet kuat jenis rol induksi elektromagnetik untuk menghilangkan besi di bawah kekuatan medan magnet 2,2T dapat mengurangi kandungan Fe2O3 dari 0,002% menjadi 0,0002%.
(2) Proses flotasi
Flotasi adalah proses pemisahan partikel mineral melalui perbedaan sifat fisik dan kimia pada permukaan partikel mineral. Fungsi utamanya adalah menghilangkan mineral terkait mika dan feldspar dari pasir kuarsa. Untuk pemisahan flotasi mineral yang mengandung besi dan kuarsa, mengetahui bentuk pengotor besi dan bentuk distribusi setiap ukuran partikel adalah kunci untuk memilih proses pemisahan yang tepat untuk menghilangkan besi. Sebagian besar mineral yang mengandung besi memiliki titik listrik nol di atas 5, yang bermuatan positif dalam lingkungan asam, dan secara teori cocok untuk penggunaan pengumpul anionik.
Asam lemak (sabun), hidrokarbil sulfonat atau sulfat dapat digunakan sebagai pengumpul anionik untuk flotasi bijih besi oksida. Pirit dapat berupa flotasi pirit dari kuarsa dalam lingkungan pengawetan dengan bahan flotasi klasik untuk isobutil xantat ditambah bubuk hitam butilamina (4:1). Dosisnya sekitar 200ppmw.
Flotasi ilmenit umumnya menggunakan natrium oleat (0,21mol/L) sebagai bahan flotasi untuk mengatur pH hingga 4~10. Reaksi kimia terjadi antara ion oleat dan partikel besi pada permukaan ilmenit menghasilkan besi oleat, yang secara kimia teradsorpsi oleh ion oleat menjaga ilmenit dengan daya apung yang lebih baik. Pengumpul asam fosfonat berbasis hidrokarbon yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir memiliki selektivitas dan kinerja pengumpulan ilmenit yang baik.
(3) Proses pencucian asam
Tujuan utama dari proses pencucian asam adalah untuk menghilangkan mineral besi yang larut dalam larutan asam. Faktor-faktor yang mempengaruhi efek pemurnian dari pencucian asam meliputi ukuran partikel pasir kuarsa, suhu, waktu, jenis asam, konsentrasi asam, rasio padat-cair, dll., serta peningkatan suhu dan larutan asam. Konsentrasi dan pengurangan jari-jari partikel kuarsa dapat meningkatkan laju pelindian dan laju pelindian Al. Efek pemurnian asam tunggal terbatas, dan asam campuran memiliki efek sinergis, yang dapat sangat meningkatkan laju penghilangan unsur pengotor seperti Fe dan K. Asam anorganik yang umum adalah HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, umumnya dua atau lebih dicampur dan digunakan dalam proporsi tertentu.
Asam oksalat adalah asam organik yang umum digunakan untuk pencucian asam. Ia dapat membentuk kompleks yang relatif stabil dengan ion logam terlarut, dan kotorannya mudah tersapu. Ia memiliki kelebihan dosis rendah dan tingkat penghilangan zat besi yang tinggi. Beberapa orang menggunakan USG untuk membantu pemurnian asam oksalat, dan menemukan bahwa dibandingkan dengan pengadukan konvensional dan USG tangki, USG probe memiliki tingkat penghilangan Fe tertinggi, jumlah asam oksalat kurang dari 4g/L, dan tingkat penghilangan besi mencapai 75,4%.
Kehadiran asam encer dan asam fluorida dapat secara efektif menghilangkan pengotor logam seperti Fe, Al, Mg, namun jumlah asam fluorida harus dikontrol karena asam fluorida dapat menimbulkan korosi pada partikel kuarsa. Penggunaan berbagai jenis asam juga mempengaruhi kualitas proses pemurnian. Diantaranya, campuran asam HCl dan HF memiliki efek pemrosesan terbaik. Beberapa orang menggunakan bahan pelindian campuran HCl dan HF untuk memurnikan pasir kuarsa setelah pemisahan magnetik. Melalui pelindian kimia, jumlah total unsur pengotor adalah 40,71μg/g, dan kemurnian SiO2 mencapai 99,993wt%.
(4) Pencucian mikroba
Mikroorganisme digunakan untuk mencuci besi film tipis atau menghamili besi pada permukaan partikel pasir kuarsa, yang merupakan teknik yang dikembangkan baru-baru ini untuk menghilangkan besi. Penelitian di luar negeri menunjukkan bahwa penggunaan Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus dan mikroorganisme lainnya untuk pelindian besi pada permukaan film kuarsa telah mencapai hasil yang baik, dimana efek pelindian besi Aspergillus niger optimal. Laju penyisihan Fe2O3 sebagian besar di atas 75%, dan kadar konsentrat Fe2O3 paling rendah 0,007%. Dan ditemukan bahwa efek pencucian besi dengan pra-budidaya sebagian besar bakteri dan jamur akan lebih baik.
2.2 Kemajuan penelitian lain pasir kuarsa untuk kaca fotovoltaik
Untuk mengurangi jumlah asam, mengurangi kesulitan pengolahan limbah, dan ramah lingkungan, Peng Shou [5] et al. mengungkapkan metode untuk menyiapkan pasir kuarsa rendah besi 10ppm melalui proses non-pengawetan: kuarsa urat alami digunakan sebagai bahan mentah, dan penghancuran tiga tahap, Penggilingan tahap pertama dan klasifikasi tahap kedua dapat memperoleh grit 0,1~0,7 mm ; pasir dipisahkan dengan pemisahan magnetik tahap pertama dan tahap kedua penghilangan magnet kuat dari besi mekanis dan mineral bantalan besi untuk mendapatkan pasir pemisahan magnetik; pemisahan magnetik pasir diperoleh dengan flotasi tahap kedua, kandungan Fe2O3 lebih rendah dari pasir kuarsa besi rendah 10ppm, flotasi menggunakan H2SO4 sebagai pengatur, mengatur pH=2~3, menggunakan natrium oleat dan propilena diamina berbahan dasar minyak kelapa sebagai pengumpul . Pasir kuarsa yang disiapkan SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, memenuhi persyaratan bahan baku mengandung silika yang diperlukan untuk kaca optik, kaca tampilan fotolistrik, dan kaca kuarsa.
Di sisi lain, dengan menipisnya sumber daya kuarsa berkualitas tinggi, pemanfaatan sumber daya kelas bawah secara komprehensif telah menarik perhatian luas. Xie Enjun dari China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. menggunakan tailing kaolin untuk menyiapkan pasir kuarsa rendah besi untuk kaca fotovoltaik. Komposisi mineral utama tailing kaolin Fujian adalah kuarsa, yang mengandung sejumlah kecil mineral pengotor seperti kaolinit, mika, dan feldspar. Setelah tailing kaolin diolah dengan proses benefisiasi “penggilingan-klasifikasi hidrolik-pemisahan magnetik-flotasi”, kandungan ukuran partikel 0,6~0,125mm lebih besar dari 95%, SiO2 99,62%, Al2O3 0,065%, Fe2O3 adalah Pasir kuarsa halus 92×10-6 memenuhi persyaratan kualitas pasir kuarsa besi rendah untuk kaca fotovoltaik.
Shao Weihua dan yang lainnya dari Institut Pemanfaatan Sumber Daya Mineral Komprehensif Zhengzhou, Akademi Ilmu Geologi Tiongkok, menerbitkan paten penemuan: metode untuk menyiapkan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi dari tailing kaolin. Langkah-langkah metode: a. Tailing kaolin digunakan sebagai bijih mentah, yang diayak setelah diaduk dan digosok untuk mendapatkan bahan +0,6 mm; B. Bahan +0,6mm digiling dan diklasifikasikan, dan bahan mineral 0,4mm0,1mm dikenai operasi pemisahan magnetik, Untuk mendapatkan bahan magnetik dan non-magnetik, bahan non-magnetik memasuki operasi pemisahan gravitasi untuk mendapatkan mineral ringan pemisahan gravitasi dan mineral berat pemisahan gravitasi, dan mineral ringan pemisahan gravitasi memasuki operasi penggilingan ulang untuk disaring untuk mendapatkan mineral +0,1 mm; c.+0.1mm Mineral memasuki operasi flotasi untuk mendapatkan konsentrat flotasi. Air bagian atas konsentrat flotasi dihilangkan dan kemudian diasamkan secara ultrasonik, dan kemudian diayak untuk mendapatkan bahan kasar +0,1 mm sebagai pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi. Metode penemuan ini tidak hanya dapat memperoleh produk konsentrat kuarsa berkualitas tinggi, tetapi juga memiliki waktu pemrosesan yang singkat, aliran proses yang sederhana, konsumsi energi yang rendah, dan konsentrat kuarsa yang diperoleh berkualitas tinggi, yang dapat memenuhi persyaratan kualitas kemurnian tinggi. kuarsa.
Tailing Kaolin mengandung sumber daya kuarsa dalam jumlah besar. Melalui benefisiasi, pemurnian, dan pemrosesan mendalam, dapat memenuhi persyaratan penggunaan bahan baku kaca ultra-putih fotovoltaik. Hal ini juga memberikan ide baru bagi pemanfaatan sumber daya tailing kaolin secara komprehensif.
3. Tinjauan pasar pasir kuarsa rendah besi untuk kaca fotovoltaik
Di satu sisi, pada paruh kedua tahun 2020, kapasitas produksi yang terbatas pada ekspansi tidak dapat memenuhi tingginya permintaan dalam kondisi kemakmuran yang tinggi. Pasokan dan permintaan kaca fotovoltaik tidak seimbang, dan harganya melonjak. Berdasarkan seruan bersama dari banyak perusahaan modul fotovoltaik, pada bulan Desember 2020, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi mengeluarkan dokumen yang mengklarifikasi bahwa proyek kaca gulung fotovoltaik mungkin tidak merumuskan rencana penggantian kapasitas. Dipengaruhi oleh kebijakan baru, laju pertumbuhan produksi kaca fotovoltaik akan diperluas mulai tahun 2021. Menurut informasi publik, kapasitas kaca fotovoltaik canai dengan rencana produksi yang jelas pada 22/21 akan mencapai 22250/26590t/h, dengan tingkat pertumbuhan tahunan sebesar 68,4/48,6%. Dalam hal jaminan kebijakan dan sisi permintaan, pasir fotovoltaik diperkirakan akan menghasilkan pertumbuhan yang eksplosif.
Kapasitas produksi industri kaca fotovoltaik 2015-2022
Di sisi lain, peningkatan besar dalam kapasitas produksi kaca fotovoltaik dapat menyebabkan pasokan pasir silika rendah besi melebihi pasokan, yang pada gilirannya membatasi produksi aktual kapasitas produksi kaca fotovoltaik. Menurut statistik, sejak tahun 2014, produksi pasir kuarsa dalam negeri di negara saya secara umum sedikit lebih rendah daripada permintaan dalam negeri, dan pasokan serta permintaan tetap seimbang.
Pada saat yang sama, sumber daya placer kuarsa rendah besi dalam negeri di negara saya langka, terkonsentrasi di Heyuan di Guangdong, Beihai di Guangxi, Fengyang di Anhui, dan Donghai di Jiangsu, dan sebagian besar di antaranya perlu diimpor.
Pasir kuarsa ultra-putih dengan kandungan besi rendah adalah salah satu bahan baku penting (menyumbang sekitar 25% dari biaya bahan baku) dalam beberapa tahun terakhir. Harganya juga mengalami kenaikan. Dulu, harganya sekitar 200 yuan/ton untuk waktu yang lama. Setelah merebaknya epidemi Q1 dalam 20 tahun, epidemi ini telah turun dari tingkat yang tinggi, dan saat ini masih mempertahankan operasi yang stabil untuk saat ini.
Pada tahun 2020, kebutuhan pasir kuarsa negara saya secara keseluruhan adalah 90,93 juta ton, outputnya 87,65 juta ton, dan impor bersihnya 3,278 juta ton. Menurut informasi masyarakat, jumlah batu kuarsa dalam 100kg kaca cair adalah sekitar 72,2kg. Menurut rencana ekspansi saat ini, peningkatan kapasitas kaca fotovoltaik pada tahun 2021/2022 dapat mencapai 3,23/24500t/h, menurut produksi tahunan Dihitung selama periode 360 hari, total produksi akan sesuai dengan peningkatan permintaan baru untuk harga rendah -pasir silika besi sebesar 836/635 juta ton/tahun, yaitu permintaan baru untuk pasir silika rendah besi yang dibawa oleh kaca fotovoltaik pada tahun 2021/2022 akan mencakup keseluruhan pasir kuarsa pada tahun 2020 sebesar 9,2%/7,0% dari permintaan . Mengingat pasir silika rendah besi hanya menyumbang sebagian dari total permintaan pasir silika, tekanan pasokan dan permintaan pasir silika rendah besi yang disebabkan oleh investasi skala besar kapasitas produksi kaca fotovoltaik mungkin jauh lebih tinggi daripada tekanan pada pasir silika rendah besi. industri pasir kuarsa secara keseluruhan.
—Artikel dari Powder Network
Waktu posting: 11 Des-2021