Selama periode "Rencana Lima Tahun ke-14", menurut rencana strategis "puncak karbon dan netral karbon" negara itu, industri fotovoltaik akan mengarah pada pengembangan yang eksplosif.Pecahnya industri fotovoltaik telah "menciptakan kekayaan" untuk seluruh rantai industri.Dalam rantai yang mempesona ini, kaca fotovoltaik adalah mata rantai yang sangat diperlukan.Hari ini, mengadvokasi konservasi energi dan perlindungan lingkungan, permintaan kaca fotovoltaik meningkat dari hari ke hari, dan ada ketidakseimbangan antara penawaran dan permintaan.Pada saat yang sama, pasir kuarsa besi rendah dan ultra-putih, bahan penting untuk kaca fotovoltaik, juga telah meningkat, dan harganya telah meningkat dan pasokannya terbatas.Pakar industri memperkirakan bahwa pasir kuarsa besi rendah akan memiliki peningkatan jangka panjang lebih dari 15% selama lebih dari 10 tahun.Di bawah angin kencang fotovoltaik, produksi pasir kuarsa besi rendah telah menarik banyak perhatian.
1. Pasir kuarsa untuk kaca fotovoltaik
Kaca fotovoltaik umumnya digunakan sebagai panel enkapsulasi modul fotovoltaik, dan bersentuhan langsung dengan lingkungan eksternal.Ketahanan cuaca, kekuatan, transmisi cahaya, dan indikator lainnya memainkan peran sentral dalam masa pakai modul fotovoltaik dan efisiensi pembangkit listrik jangka panjang.Ion besi di pasir kuarsa mudah diwarnai, dan untuk memastikan transmisi matahari yang tinggi dari kaca asli, kandungan besi kaca fotovoltaik lebih rendah daripada kaca biasa, dan pasir kuarsa besi rendah dengan kemurnian silikon tinggi dan konten pengotor rendah harus digunakan.
Saat ini, ada beberapa pasir kuarsa besi rendah berkualitas tinggi yang mudah ditambang di negara kita, dan sebagian besar didistribusikan di Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan, dan tempat-tempat lain.Di masa depan, dengan pertumbuhan 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, bagaimana secara efektif mengurangi kandungan besi, aluminium, titanium dan elemen pengotor lainnya dalam pasir kuarsa dan menyiapkan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi adalah topik penelitian yang hangat.
2. Produksi pasir kuarsa besi rendah untuk kaca fotovoltaik
2.1 Pemurnian Pasir Kuarsa untuk Kaca Fotovoltaik
Saat ini, proses pemurnian kuarsa tradisional yang diterapkan secara matang 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 dalam termasuk pemanggangan terklorinasi, penyortiran warna iradiasi, penyortiran magnet superkonduktor, vakum suhu tinggi, dan sebagainya.Proses benefisiasi umum dari pemurnian pasir kuarsa domestik juga telah dikembangkan dari "penggilingan, pemisahan magnetik, pencucian" awal hingga "pemisahan → penghancuran kasar → kalsinasi → pendinginan air → penggilingan → penyaringan → pemisahan magnetik → flotasi → asam Proses benefisiasi gabungan pencelupan → pencucian → pengeringan, dikombinasikan dengan microwave, ultrasonik dan cara lain untuk pretreatment atau pemurnian tambahan, sangat meningkatkan efek pemurnian.Mengingat persyaratan rendah besi dari kaca fotovoltaik, penelitian dan pengembangan metode penghilangan pasir kuarsa terutama diperkenalkan.
Umumnya besi ada dalam enam bentuk umum berikut dalam bijih kuarsa:
Ada dalam bentuk partikel halus di tanah liat atau feldspar yang dikaolinisasi
Menempel pada permukaan partikel kuarsa dalam bentuk film oksida besi
Mineral besi seperti hematit, magnetit, spekularit, qinite, dll. Atau mineral yang mengandung besi seperti mika, amfibol, garnet, dll.
Ini dalam keadaan perendaman atau lensa di dalam partikel kuarsa
Ada dalam keadaan larutan padat di dalam kristal kuarsa
Sejumlah besi sekunder akan dicampur dalam proses penghancuran dan penggilingan
Untuk memisahkan mineral yang mengandung besi dari kuarsa secara efektif, pertama-tama perlu dipastikan keberadaan pengotor besi dalam bijih kuarsa dan pilih metode benefisiasi yang wajar dan proses pemisahan untuk mencapai penghilangan pengotor besi.
(1) Proses pemisahan magnetik
Proses pemisahan magnetik dapat menghilangkan mineral pengotor magnetik yang lemah seperti hematit, limonit dan biotit termasuk partikel siam secara maksimal.Menurut kekuatan magnet, pemisahan magnet dapat dibagi menjadi pemisahan magnet yang kuat dan pemisahan magnet yang lemah.Pemisahan magnet yang kuat biasanya mengadopsi pemisah magnetik kuat basah atau pemisah magnetik gradien tinggi.
Secara umum, pasir kuarsa yang terutama mengandung mineral pengotor magnetik 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 oleh bijih besi sebaiknya menggunakan mesin bermagnet lemah atau mesin bermagnet sedang untuk pemisahannya.[2] Saat ini, dengan penerapan pemisah medan magnet gradien tinggi dan kuat, pemisahan dan pemurnian magnetik telah meningkat secara signifikan dibandingkan dengan masa lalu.Misalnya, menggunakan pemisah magnet kuat tipe 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 sifat fisika dan kimia yang berbeda pada permukaan partikel mineral.Fungsi utamanya adalah untuk menghilangkan mineral terkait mika dan feldspar dari pasir kuarsa.Untuk pemisahan flotasi mineral yang mengandung besi dan kuarsa, mengetahui bentuk kemunculan 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 teoritis cocok untuk penggunaan pengumpul anionik.
Asam lemak (sabun), hidrokarbil sulfonat atau sulfat dapat digunakan sebagai kolektor anionik untuk flotasi bijih besi oksida.Pirit dapat flotasi pirit dari kuarsa dalam lingkungan pengawetan dengan agen flotasi klasik untuk isobutil xanthate ditambah bubuk hitam butilamina (4:1).Dosisnya sekitar 200ppmw.
Pengapungan ilmenit umumnya menggunakan natrium oleat (0,21mol/L) sebagai bahan pengapung untuk mengatur pH menjadi 4~10.Reaksi kimia terjadi antara ion oleat dan partikel besi pada permukaan ilmenit untuk menghasilkan oleat besi, yang teradsorpsi secara kimia Ion oleat menjaga ilmenit dengan daya apung yang lebih baik.Kolektor asam fosfonat berbasis hidrokarbon yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir memiliki selektivitas dan kinerja pengumpulan yang baik untuk ilmenit.
(3) Proses pencucian asam
Tujuan utama dari proses acid leaching adalah untuk menghilangkan mineral besi yang larut dalam larutan asam.Faktor-faktor yang mempengaruhi efek pemurnian dari pencucian asam termasuk ukuran partikel pasir kuarsa, suhu, waktu, jenis asam, konsentrasi asam, rasio padat-cair, dll., Dan 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 dari mereka dicampur dan digunakan dalam proporsi tertentu.
Asam oksalat adalah asam organik yang umum digunakan untuk pencucian asam.Ini dapat membentuk kompleks yang relatif stabil dengan ion logam terlarut, dan pengotornya mudah dicuci.Ini memiliki keuntungan dari dosis rendah dan tingkat penghilangan zat besi yang tinggi.Beberapa orang menggunakan ultrasound untuk membantu pemurnian asam oksalat, dan menemukan bahwa dibandingkan dengan pengadukan konvensional dan ultrasound tangki, ultrasound 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, tetapi jumlah asam fluorida harus dikontrol karena asam fluorida dapat menimbulkan korosi pada partikel kuarsa.Penggunaan berbagai jenis asam juga mempengaruhi kualitas proses pemurnian.Di antara mereka, asam campuran HCl dan HF memiliki efek pemrosesan terbaik.Beberapa orang menggunakan bahan pelindian campuran HCl dan HF untuk memurnikan pasir kuarsa setelah pemisahan magnetik.Melalui pencucian kimia, jumlah total unsur pengotor adalah 40,71μg/g, dan kemurnian SiO2 setinggi 99,993wt%.
(4) Pencucian mikroba
Mikroorganisme digunakan untuk pencucian besi film tipis atau impregnasi besi pada permukaan partikel pasir kuarsa, yang merupakan teknik yang baru dikembangkan untuk menghilangkan besi.Penelitian di luar negeri telah menunjukkan bahwa penggunaan Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus dan mikroorganisme lainnya untuk pencucian besi pada permukaan film kuarsa telah mencapai hasil yang baik, di mana efek Aspergillus niger pencucian besi optimal.Laju penyisihan Fe2O3 sebagian besar di atas 75%, dan kadar konsentrat Fe2O3 serendah 0,007%.Dan ditemukan bahwa efek pencucian besi dengan pra-kultivasi 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 besi rendah 10ppm dengan proses non-pengawetan: kuarsa urat alami digunakan sebagai bahan baku, dan penghancuran tiga tahap, Penggilingan tahap pertama dan klasifikasi tahap kedua bisa mendapatkan grit 0,1~0,7mm ;grit dipisahkan oleh tahap pertama pemisahan magnetik dan tahap kedua penghilangan magnet yang kuat dari besi mekanis dan mineral bantalan besi untuk mendapatkan pasir pemisahan magnetik;pemisahan magnetik pasir diperoleh flotasi tahap kedua Kandungan Fe2O3 lebih rendah dari 10ppm pasir kuarsa besi rendah, flotasi menggunakan H2SO4 sebagai pengatur, menyesuaikan pH=2~3, menggunakan natrium oleat dan propilen diamina berbahan dasar minyak kelapa sebagai pengumpul .Pasir kuarsa yang disiapkan SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, memenuhi persyaratan bahan baku 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 yang komprehensif telah menarik perhatian luas.Xie Enjun dari China Bahan Bangunan Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. menggunakan tailing kaolin untuk menyiapkan pasir kuarsa besi rendah 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 diproses oleh proses benefisiasi "penghalusan-klasifikasi hidrolik-pemisahan magnetik-flotasi", kandungan ukuran partikel 0,6~0,125mm lebih besar dari 95%, SiO2 adalah 99,62%, Al2O3 adalah 0,065%, Fe2O3 adalah Pasir kuarsa halus 92×10-6 memenuhi persyaratan kualitas pasir kuarsa besi rendah untuk kaca fotovoltaik.
Shao Weihua dan lainnya dari Zhengzhou Institute of Comprehensive Pemanfaatan Sumber Daya Mineral, Chinese Academy of Geological Sciences, menerbitkan paten penemuan: metode untuk menyiapkan pasir kuarsa kemurnian tinggi dari tailing kaolin.Langkah-langkah metode: a.Tailing kaolin digunakan sebagai bijih mentah, yang diayak setelah diaduk dan digosok untuk mendapatkan bahan +0.6mm;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 regrind ke layar untuk mendapatkan mineral + 0,1 mm;c.+0.1mm Mineral memasuki operasi flotasi untuk mendapatkan konsentrat flotasi.Air bagian atas dari 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 kualitas tinggi dari konsentrat kuarsa yang diperoleh, yang dapat memenuhi persyaratan kualitas kemurnian tinggi. kuarsa.
Tailing kaolin mengandung sejumlah besar sumber daya kuarsa.Melalui benefisiasi, pemurnian dan pemrosesan dalam, dapat memenuhi persyaratan untuk penggunaan bahan baku kaca ultra-putih fotovoltaik.Ini juga memberikan ide baru untuk pemanfaatan sumber daya tailing kaolin secara komprehensif.
3. Tinjauan pasar pasir kuarsa besi rendah untuk kaca fotovoltaik
Di satu sisi, pada paruh kedua tahun 2020, kapasitas produksi yang dibatasi ekspansi tidak dapat mengatasi ledakan permintaan di bawah kemakmuran yang tinggi.Pasokan dan permintaan kaca fotovoltaik tidak seimbang, dan harganya melonjak.Berdasarkan panggilan bersama dari banyak perusahaan modul fotovoltaik, pada Desember 2020, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi mengeluarkan dokumen yang menjelaskan bahwa proyek kaca gulung fotovoltaik tidak dapat merumuskan rencana penggantian kapasitas.Dipengaruhi oleh kebijakan baru, tingkat pertumbuhan produksi kaca fotovoltaik akan diperluas mulai tahun 2021. Menurut informasi publik, kapasitas kaca fotovoltaik gulung dengan rencana yang jelas untuk produksi pada 21/22 akan mencapai 22250/26590t/hari, dengan tingkat pertumbuhan tahunan sebesar 68,4/48,6%.Dalam hal jaminan kebijakan dan sisi permintaan, pasir fotovoltaik diharapkan dapat mengantarkan pertumbuhan eksplosif.
Kapasitas produksi industri kaca fotovoltaik 2015-2022
Di sisi lain, peningkatan substansial 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 2014, produksi pasir kuarsa domestik negara saya secara umum sedikit lebih rendah dari permintaan domestik, dan pasokan dan permintaan tetap seimbang.
Pada saat yang sama, sumber daya placer kuarsa rendah besi domestik negara saya langka, terkonsentrasi di Heyuan Guangdong, Beihai dari Guangxi, Fengyang dari Anhui dan Donghai dari Jiangsu, dan sejumlah besar dari mereka perlu diimpor.
Pasir kuarsa ultra-putih besi rendah adalah salah satu bahan baku penting (menyumbang sekitar 25% dari biaya bahan baku) dalam beberapa tahun terakhir.Harganya juga sudah naik.Di masa lalu, sudah sekitar 200 yuan/ton untuk waktu yang lama.Setelah pecahnya epidemi Q1 dalam 20 tahun, itu telah turun dari tingkat tinggi, dan saat ini mempertahankan operasi yang stabil untuk saat ini.
Pada tahun 2020, permintaan keseluruhan negara saya untuk pasir kuarsa akan menjadi 90,93 juta ton, output akan menjadi 87,65 juta ton, dan impor bersih akan menjadi 3,278 juta ton.Menurut informasi publik, jumlah batu kuarsa dalam 100kg gelas cair adalah sekitar 72,2kg.Menurut rencana ekspansi saat ini, peningkatan kapasitas kaca fotovoltaik pada 2021/2022 dapat mencapai 3,23/24500t/hari, menurut produksi tahunan Dihitung selama periode 360 hari, total produksi akan sesuai dengan permintaan baru yang meningkat untuk rendah -pasir silika besi sebesar 836/635 juta ton/tahun, yaitu, permintaan baru pasir silika rendah besi yang dibawa oleh kaca fotovoltaik pada tahun 2021/2022 akan mencakup keseluruhan pasir kuarsa pada tahun 2020 9,2%/7,0% dari permintaan .Mengingat pasir silika besi rendah hanya menyumbang sebagian dari total permintaan pasir silika, tekanan suplai dan permintaan pada pasir silika besi rendah yang disebabkan oleh investasi skala besar kapasitas produksi kaca fotovoltaik mungkin jauh lebih tinggi daripada tekanan pada industri pasir kuarsa secara keseluruhan.
—Artikel dari Powder Network
Waktu posting: 11 Desember-2021