Salila période "Rencana Lima Taun ka-14", numutkeun rencana strategis "puncak karbon sareng nétral karbon" nagara éta, industri fotovoltaik bakal ngarah kana kamekaran anu ngabeledug. Wabahna industri fotovoltaik parantos "nyiptakeun kabeungharan" pikeun sakumna ranté industri. Dina ranté anu endah ieu, kaca fotovoltaik mangrupikeun mata rantai anu teu tiasa dipisahkeun. Ayeuna, ngajukeun konservasi énergi sareng perlindungan lingkungan, paménta pikeun kaca fotovoltaik ningkat unggal dinten, sareng aya ketidakseimbangan antara suplai sareng paménta. Dina waktos anu sami, keusik kuarsa beusi rendah sareng ultra-bodas, bahan penting pikeun kaca fotovoltaik, ogé parantos naék, sareng harga parantos ningkat sareng suplai kakurangan. Ahli industri ngaduga yén keusik kuarsa beusi rendah bakal ngagaduhan paningkatan jangka panjang langkung ti 15% salami langkung ti 10 taun. Dina angin kuat fotovoltaik, produksi keusik kuarsa beusi rendah parantos narik seueur perhatian.
1. Keusik kuarsa pikeun kaca fotovoltaik
Kaca fotovoltaik umumna dianggo salaku panel enkapsulasi modul fotovoltaik, sareng éta kontak langsung sareng lingkungan éksternal. Résistansi cuaca, kakuatan, transmitansi cahaya sareng indikator sanésna maénkeun peran sentral dina umur modul fotovoltaik sareng efisiensi pembangkit listrik jangka panjang. Ion beusi dina keusik kuarsa gampang diwarnaan, sareng pikeun mastikeun transmitansi surya anu luhur tina kaca aslina, eusi beusi dina kaca fotovoltaik langkung handap tibatan kaca biasa, sareng keusik kuarsa beusi rendah kalayan kamurnian silikon anu luhur sareng eusi pangotor anu handap kedah dianggo.
Ayeuna, aya saeutik keusik kuarsa beusi rendah kualitas luhur anu gampang ditambang di nagara urang, sareng éta utamina disebarkeun di Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan sareng tempat-tempat sanésna. Ka hareupna, kalayan ningkatna kapasitas produksi kaca timbul ultra-bodas pikeun sél surya, keusik kuarsa kualitas luhur kalayan daérah produksi anu terbatas bakal janten sumber daya anu kawilang langka. Pasokan keusik kuarsa kualitas luhur sareng stabil bakal ngawatesan daya saing perusahaan kaca fotovoltaik ka hareupna. Ku kituna, kumaha cara ngirangan eusi beusi, aluminium, titanium sareng unsur pangotor sanésna dina keusik kuarsa sacara efektif sareng nyiapkeun keusik kuarsa murni mangrupikeun topik panalungtikan anu panas.
2. Produksi keusik kuarsa beusi rendah pikeun kaca fotovoltaik
2.1 Pemurnian Keusik Kuarsa pikeun Kaca Fotovoltaik
Ayeuna, prosés purifikasi kuarsa tradisional anu parantos diterapkeun sacara dewasa dina industri kalebet sortir, scrubbing, calcining-cai quenching, grinding, sieving, separation magnetic, separation gravity, flotation, acid leaching, microbial leaching, degassing suhu luhur, jsb., Prosés purifikasi jero kalebet chlorinated roasting, irradiated color sorting, superconducting magnetic sorting, high temperature vacuum sareng saterasna. Prosés beneficiation umum purifikasi keusik kuarsa domestik ogé parantos dikembangkeun ti mimiti "grinding, separation magnetic, washing" dugi ka "separation → coarse crushing → calcining → water quenching → grinding → screening → magnetic separation → flotation → acid. Prosés beneficiation gabungan tina immersion→washing→drying, digabungkeun sareng microwave, ultrasonik sareng cara sanés pikeun pretreatment atanapi purifikasi bantu, ningkatkeun pisan pangaruh purifikasi. Kalayan ningali sarat beusi rendah tina kaca fotovoltaik, panalungtikan sareng pamekaran metode panyabutan keusik kuarsa utamina diwanohkeun.
Sacara umum beusi aya dina genep bentuk umum ieu dina bijih kuarsa:
① Aya dina bentuk partikel leutik dina taneuh liat atanapi feldspar kaolinized
②Napel kana beungeut partikel kuarsa dina bentuk pilem oksida beusi
③Mineral beusi sapertos hematit, magnetit, spekularit, qinit, jsb. atanapi mineral anu ngandung beusi sapertos mika, amfibol, garnet, jsb.
④It aya dina kaayaan immersion atanapi lensa di jero partikel kuarsa
⑤ Aya dina kaayaan larutan padet di jero kristal kuarsa
⑥ Sajumlah beusi sekundér bakal dicampur dina prosés ngaremuk sareng ngagiling
Pikeun misahkeun mineral anu ngandung beusi tina kuarsa sacara efektif, perlu heula pikeun mastikeun kaayaan ayana pangotor beusi dina bijih kuarsa sareng milih metode benefisiasi sareng prosés pamisahan anu wajar pikeun ngaleungitkeun pangotor beusi.
(1) Prosés pamisahan magnét
Prosés pamisahan magnét tiasa miceun mineral pangotor magnét lemah sapertos hematit, limonit sareng biotit kalebet partikel anu ngahiji dugi ka tingkat anu paling ageung. Numutkeun kakuatan magnétna, pamisahan magnét tiasa dibagi kana pamisahan magnét kuat sareng pamisahan magnét lemah. Pamisahan magnét kuat biasana nganggo pamisahan magnét kuat baseuh atanapi pamisahan magnét gradién luhur.
Sacara umum, keusik kuarsa anu utamina ngandung mineral pangotor magnét lemah sapertos limonit, hematit, biotit, jsb., tiasa dipilih nganggo mesin magnét kuat tipe baseuh dina nilai di luhur 8,0 × 105A / m; Pikeun mineral magnét kuat anu didominasi ku bijih beusi, langkung saé nganggo mesin magnét lemah atanapi mesin magnét sedeng pikeun pamisahan. [2] Ayeuna, kalayan aplikasi separator magnét medan magnét gradién luhur sareng kuat, pamisahan sareng purifikasi magnét parantos ningkat sacara signifikan dibandingkeun sareng jaman baheula. Salaku conto, nganggo separator magnét kuat tipe roller induksi éléktromagnétik pikeun miceun beusi dina kakuatan medan magnét 2,2T tiasa ngirangan eusi Fe2O3 tina 0,002% janten 0,0002%.
(2) Prosés flotasi
Flotasi nyaéta prosés misahkeun partikel mineral ngaliwatan sipat fisik sareng kimia anu béda-béda dina beungeut partikel mineral. Fungsi utama nyaéta pikeun miceun mineral mika sareng feldspar anu aya hubunganana tina keusik kuarsa. Pikeun pamisahan flotasi mineral sareng kuarsa anu ngandung beusi, milarian bentuk ayana pangotor beusi sareng bentuk distribusi unggal ukuran partikel mangrupikeun konci pikeun milih prosés pamisahan anu pas pikeun miceun beusi. Kaseueuran mineral anu ngandung beusi gaduh titik listrik nol di luhur 5, anu muatanna positif dina lingkungan asam, sareng sacara téoritis cocog pikeun panggunaan kolektor anionik.
Asam lemak (sabun), hidrokarbil sulfonat atanapi sulfat tiasa dianggo salaku kolektor anionik pikeun flotasi bijih oksida beusi. Pirit tiasa janten flotasi pirit tina kuarsa dina lingkungan pengawetan nganggo agén flotasi klasik pikeun isobutil xantat ditambah bubuk hideung butilamin (4:1). Dosisna sakitar 200ppmw.
Flotasi ilmenit umumna nganggo natrium oleat (0,21mol/L) salaku agén flotasi pikeun nyaluyukeun pH ka 4 ~ 10. Réaksi kimia lumangsung antara ion oleat sareng partikel beusi dina permukaan ilmenit pikeun ngahasilkeun oleat beusi, anu sacara kimiawi diserep. Ion oleat ngajaga ilmenit tetep ngambang kalayan langkung saé. Kolektor asam fosfonat berbasis hidrokarbon anu dikembangkeun dina sababaraha taun ka pengker gaduh selektivitas sareng kinerja pangumpulan anu saé pikeun ilmenit.
(3) Prosés pelindian asam
Tujuan utama tina prosés pelindian asam nyaéta pikeun miceun mineral beusi anu leyur dina larutan asam. Faktor-faktor anu mangaruhan pangaruh purifikasi tina pelindian asam kalebet ukuran partikel keusik kuarsa, suhu, waktos, jinis asam, konsentrasi asam, babandingan padet-cair, jsb., sareng ningkatkeun suhu sareng larutan asam. Konsentrasi sareng ngirangan radius partikel kuarsa tiasa ningkatkeun laju pelindian sareng laju pelindian Al. Pangaruh purifikasi hiji asam terbatas, sareng asam campuran ngagaduhan pangaruh sinergis, anu tiasa ningkatkeun pisan laju panyabutan unsur-unsur pangotor sapertos Fe sareng K. Asam anorganik umum nyaéta HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, umumna dua atanapi langkung di antarana dicampur sareng dianggo dina proporsi anu tangtu.
Asam oksalat nyaéta asam organik anu umum dianggo pikeun pelindian asam. Asam ieu tiasa ngabentuk kompleks anu relatif stabil sareng ion logam anu leyur, sareng pangotorna gampang dikumbah. Asam ieu ngagaduhan kaunggulan dosis anu handap sareng laju panyabutan beusi anu luhur. Sababaraha jalmi nganggo ultrasound pikeun ngabantosan purifikasi asam oksalat, sareng mendakan yén dibandingkeun sareng ultrasound pengadukan sareng tangki konvensional, ultrasound probe ngagaduhan laju panyabutan Fe anu pangluhurna, jumlah asam oksalat kirang ti 4g/L, sareng laju panyabutan beusi ngahontal 75,4%.
Ayana asam encer sareng asam hidrofluorat tiasa sacara efektif miceun kokotor logam sapertos Fe, Al, Mg, tapi jumlah asam hidrofluorat kedah dikontrol sabab asam hidrofluorat tiasa ngaruksak partikel kuarsa. Panggunaan rupa-rupa jinis asam ogé mangaruhan kualitas prosés purifikasi. Di antarana, asam campuran HCl sareng HF gaduh pangaruh pamrosésan anu pangsaéna. Sababaraha urang nganggo agén pelindian campuran HCl sareng HF pikeun ngamurnikeun keusik kuarsa saatos pamisahan magnét. Ngaliwatan pelindian kimiawi, jumlah total unsur pangotor nyaéta 40,71μg/g, sareng kamurnian SiO2 dugi ka 99,993wt%.
(4) Pangleyur mikroba
Mikroorganisme dianggo pikeun ngaleutikan beusi pilem ipis atanapi ngaimpregnasi beusi dina permukaan partikel keusik kuarsa, anu mangrupikeun téknik anu nembe dikembangkeun pikeun miceun beusi. Panilitian asing nunjukkeun yén panggunaan Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus sareng mikroorganisme sanésna pikeun ngaleutikan beusi dina permukaan pilem kuarsa parantos ngahontal hasil anu saé, anu pangaruh beusi ngaleutikan Aspergillus niger sacara optimal. Laju panyabutan Fe2O3 kalolobaanana di luhur 75%, sareng tingkat konsentrat Fe2O3 ngan ukur 0,007%. Sareng kapendak yén pangaruh beusi ngaleutikan kalayan pra-kultivasi kalolobaan baktéri sareng kapang bakal langkung saé.
2.2 Kamajuan panalungtikan séjén ngeunaan keusik kuarsa pikeun kaca fotovoltaik
Pikeun ngirangan jumlah asam, ngirangan kasusah dina pangolahan limbah, sareng ramah lingkungan, Peng Shou [5] et al. ngungkabkeun metode pikeun nyiapkeun keusik kuarsa beusi rendah 10ppm ku prosés non-acar: kuarsa véna alami dianggo salaku bahan baku, sareng ngaremuk tilu tahap, Panggilingan tahap kahiji sareng klasifikasi tahap kadua tiasa kéngingkeun grit 0,1 ~ 0,7mm; grit dipisahkeun ku tahap kahiji pamisahan magnét sareng tahap kadua panyabutan magnét anu kuat tina beusi mékanis sareng mineral anu ngandung beusi pikeun kéngingkeun keusik pamisahan magnét; pamisahan magnét keusik diala ku flotasi tahap kadua eusi Fe2O3 langkung handap tibatan keusik kuarsa beusi rendah 10ppm, flotasi nganggo H2SO4 salaku régulator, nyaluyukeun pH = 2 ~ 3, nganggo natrium oleat sareng propilen diamina dumasar minyak kalapa salaku kolektor. Keusik kuarsa anu disiapkeun SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, nyumponan sarat bahan baku silika anu diperyogikeun pikeun kaca optik, kaca tampilan fotolistrik, sareng kaca kuarsa.
Di sisi séjén, kalayan nguranganna sumber daya kuarsa anu kualitasna luhur, panggunaan sumber daya anu murah sacara komprehensif parantos narik perhatian anu lega. Xie Enjun ti China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. nganggo tailing kaolin pikeun nyiapkeun keusik kuarsa beusi rendah pikeun kaca fotovoltaik. Komposisi mineral utama tailing kaolin Fujian nyaéta kuarsa, anu ngandung sajumlah alit mineral pangotor sapertos kaolinit, mika, sareng feldspar. Saatos tailing kaolin diolah ku prosés benefisiasi "klasifikasi panggilingan-hidrolik-pemisahan magnét-flotasi", eusi ukuran partikel 0,6 ~ 0,125mm langkung ageung tibatan 95%, SiO2 nyaéta 99,62%, Al2O3 nyaéta 0,065%, Fe2O3 nyaéta 92 × 10-6 keusik kuarsa halus anu nyumponan sarat kualitas keusik kuarsa beusi rendah pikeun kaca fotovoltaik.
Shao Weihua sareng anu sanésna ti Institut Pemanfaatan Sumber Daya Mineral Komprehensif Zhengzhou, Akademi Élmu Géologi Cina, nerbitkeun patén panemuan: metode pikeun nyiapkeun keusik kuarsa murni tina tailing kaolin. Léngkah-léngkah metodena: a. Tailing kaolin dianggo salaku bijih atah, anu diayak saatos diaduk sareng digosok pikeun kéngingkeun bahan +0.6mm; b. Bahan +0.6mm digiling sareng diklasifikasikeun, sareng bahan mineral 0.4mm0.1mm dioperasikeun pikeun misahkeun magnét. Pikeun kéngingkeun bahan magnét sareng non-magnét, bahan non-magnét ngalebetkeun operasi misahkeun gravitasi pikeun kéngingkeun mineral hampang pamisahan gravitasi sareng mineral beurat pamisahan gravitasi, sareng mineral hampang pamisahan gravitasi ngalebetkeun operasi ngagiling deui pikeun nyaring pikeun kéngingkeun mineral +0.1mm; c.+0.1mm Mineral ngalebetkeun operasi flotasi pikeun kéngingkeun konsentrat flotasi. Cai luhur konsentrat flotasi dipiceun teras diasinkeun sacara ultrasonik, teras diayak pikeun kéngingkeun bahan kasar +0.1mm salaku keusik kuarsa murni. Métode ieu panemuan teu ngan ukur tiasa kéngingkeun produk konsentrat kuarsa anu kualitasna luhur, tapi ogé gaduh waktos pamrosésan anu pondok, aliran prosés anu saderhana, konsumsi énergi anu handap, sareng kualitas konsentrat kuarsa anu diala anu luhur, anu tiasa nyumponan sarat kualitas kuarsa anu murni.
Tailing kaolin ngandung seueur sumber daya kuarsa. Ngaliwatan benefisiasi, purifikasi sareng pamrosésan anu jero, éta tiasa nyumponan sarat pikeun panggunaan bahan baku kaca ultra-bodas fotovoltaik. Ieu ogé nyayogikeun ideu énggal pikeun panggunaan sumber daya tailing kaolin sacara komprehensif.
3. Tinjauan pasar keusik kuarsa beusi rendah pikeun kaca fotovoltaik
Di hiji sisi, dina satengah kadua taun 2020, kapasitas produksi anu diwatesan ku ékspansi teu tiasa nampung paménta anu ngabeledug dina kaayaan kamakmuran anu luhur. Pasokan sareng paménta kaca fotovoltaik teu saimbang, sareng hargana naék. Dina panggero gabungan seueur perusahaan modul fotovoltaik, dina Désémber 2020, Kementerian Perindustrian sareng Téknologi Inpormasi ngaluarkeun dokumén anu ngajelaskeun yén proyék kaca gulung fotovoltaik panginten moal ngarumuskeun rencana panggantian kapasitas. Kapangaruhan ku kawijakan anyar, laju kamekaran produksi kaca fotovoltaik bakal dilegaan ti taun 2021. Numutkeun inpormasi umum, kapasitas kaca fotovoltaik gulung kalayan rencana anu jelas pikeun produksi dina 21/22 bakal ngahontal 22250/26590t/d, kalayan laju kamekaran taunan 68,4/48,6%. Dina hal kawijakan sareng jaminan sisi paménta, keusik fotovoltaik diperkirakeun bakal ngadorong kamekaran anu ngabeledug.
Kapasitas produksi industri kaca fotovoltaik 2015-2022
Di sisi séjén, paningkatan anu substansial dina kapasitas produksi kaca fotovoltaik tiasa nyababkeun suplai keusik silika beusi rendah ngaleuwihan suplai, anu antukna ngawatesan produksi kapasitas produksi kaca fotovoltaik anu saleresna. Numutkeun statistik, ti saprak 2014, produksi keusik kuarsa domestik nagara kuring sacara umum rada handap tibatan paménta domestik, sareng suplai sareng paménta parantos ngajaga kasaimbangan anu pageuh.
Dina waktos anu sami, sumber daya placer kuarsa beusi rendah domestik nagara kuring langka, dipusatkeun di Heyuan Guangdong, Beihai Guangxi, Fengyang Anhui sareng Donghai Jiangsu, sareng seueur di antarana kedah diimpor.
Keusik kuarsa ultra-bodas beusi rendah mangrupikeun salah sahiji bahan baku anu penting (ngawakilan sakitar 25% tina biaya bahan baku) dina sababaraha taun ka pengker. Hargana ogé parantos naék. Baheula, sakitar 200 yuan/ton salami waktos anu lami. Saatos wabah wabah Q1 dina 20 taun, éta parantos turun tina tingkat anu luhur, sareng ayeuna ngajaga operasi anu stabil pikeun waktos ayeuna.
Dina taun 2020, paménta sakabéhna keusik kuarsa nagara kuring bakal 90,93 juta ton, kaluaranana bakal 87,65 juta ton, sareng impor bersih bakal 3,278 juta ton. Numutkeun inpormasi umum, jumlah batu kuarsa dina 100 kg kaca cair nyaéta sakitar 72,2 kg. Numutkeun rencana ékspansi ayeuna, paningkatan kapasitas kaca fotovoltaik dina taun 2021/2022 tiasa ngahontal 3,23/24500 t/d, numutkeun produksi taunan. Diitung salami periode 360 dinten, total produksi bakal saluyu sareng paningkatan paménta anu nembé pikeun keusik silika beusi rendah nyaéta 836/635 juta ton/taun, nyaéta, paménta anyar pikeun keusik silika beusi rendah anu dibawa ku kaca fotovoltaik dina taun 2021/2022 bakal ngitung sakabéhna keusik kuarsa dina taun 2020 9,2%/7,0% tina paménta. Nginget yén keusik silika beusi rendah ngan ukur nyumbang sabagian tina total paménta keusik silika, tekanan suplai sareng paménta dina keusik silika beusi rendah anu disababkeun ku investasi skala ageung kapasitas produksi kaca fotovoltaik tiasa langkung luhur tibatan tekanan dina industri keusik kuarsa sacara umum.
—Artikel ti Powder Network
Waktos posting: 11-Des-2021