Während des „14. Fünfjahresplans“ wird die Photovoltaikindustrie gemäß dem strategischen Plan des Landes „CO2-Peak und CO2-Neutralität“ zu einer explosiven Entwicklung führen.Der Ausbruch der Photovoltaikindustrie hat für die gesamte Industriekette „Wohlstand geschaffen“.In dieser schillernden Kette ist Photovoltaikglas ein unverzichtbares Glied.Heutzutage steigt die Nachfrage nach Photovoltaikglas, die sich für Energieeinsparung und Umweltschutz einsetzt, von Tag zu Tag, und es besteht ein Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage.Gleichzeitig ist auch der eisenarme und ultraweiße Quarzsand, ein wichtiges Material für Photovoltaikglas, gestiegen, der Preis gestiegen und das Angebot knapp geworden.Branchenexperten sagen voraus, dass eisenarmer Quarzsand über mehr als 10 Jahre einen langfristigen Anstieg von mehr als 15 % aufweisen wird.Unter dem starken Wind der Photovoltaik hat die Produktion von eisenarmem Quarzsand viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
1. Quarzsand für Photovoltaikglas
Photovoltaikglas wird im Allgemeinen als Einkapselungsplatte von Photovoltaikmodulen verwendet und steht in direktem Kontakt mit der äußeren Umgebung.Seine Witterungsbeständigkeit, Festigkeit, Lichtdurchlässigkeit und andere Indikatoren spielen eine zentrale Rolle für die Lebensdauer von Photovoltaikmodulen und die langfristige Effizienz der Stromerzeugung.Die Eisenionen im Quarzsand lassen sich leicht einfärben, und um die hohe Sonnendurchlässigkeit des Originalglases zu gewährleisten, ist der Eisengehalt von Photovoltaikglas geringer als der von gewöhnlichem Glas und eisenarmer Quarzsand mit hoher Siliziumreinheit und niedriger Gehalt an Verunreinigungen verwendet werden.
Derzeit gibt es in unserem Land nur wenige hochwertige eisenarme Quarzsande, die leicht abgebaut werden können, und sie werden hauptsächlich in Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan und anderen Orten vertrieben.In Zukunft wird mit dem Wachstum der Produktionskapazität von ultraweiß geprägtem Glas für Solarzellen hochwertiger Quarzsand mit begrenzter Produktionsfläche zu einer relativ knappen Ressource.Die Versorgung mit hochwertigem und stabilem Quarzsand wird die Wettbewerbsfähigkeit von Photovoltaik-Glasunternehmen in Zukunft einschränken.Daher ist es ein heißes Forschungsthema, den Gehalt an Eisen, Aluminium, Titan und anderen Verunreinigungselementen in Quarzsand effektiv zu reduzieren und hochreinen Quarzsand herzustellen.
2. Herstellung von eisenarmem Quarzsand für Photovoltaikglas
2.1 Reinigung von Quarzsand für Photovoltaikglas
Gegenwärtig umfassen die traditionellen Quarzreinigungsverfahren, die in der Industrie ausgereift angewendet werden, Sortieren, Waschen, Abschrecken mit Kalzinierungswasser, Mahlen, Sieben, magnetische Trennung, Schwerkrafttrennung, Flotation, Säurelaugung, mikrobielle Laugung, Hochtemperaturentgasung usw. Tiefreinigungsprozesse umfassen chloriertes Rösten, bestrahltes Farbsortieren, supraleitendes magnetisches Sortieren, Hochtemperaturvakuum und so weiter.Der allgemeine Aufbereitungsprozess der häuslichen Quarzsandreinigung wurde ebenfalls vom frühen „Mahlen, Magnettrennen, Waschen“ zu „Trennung → Grobzerkleinerung → Kalzinierung → Wasserabschreckung → Mahlen → Sieben → Magnettrennung → Flotation → Säure Der kombinierte Aufbereitungsprozess entwickelt des Eintauchens→Waschens→Trocknens, kombiniert mit Mikrowellen, Ultraschall und anderen Mitteln zur Vorbehandlung oder Hilfsreinigung, verbessert den Reinigungseffekt erheblich.Im Hinblick auf die eisenarmen Anforderungen von Photovoltaikglas wird hauptsächlich die Forschung und Entwicklung von Quarzsand-Entfernungsverfahren eingeführt.
Im Allgemeinen kommt Eisen in den folgenden sechs gebräuchlichen Formen in Quarzerz vor:
① Existieren in Form von feinen Partikeln in Ton oder kaolinisiertem Feldspat
②Befestigt an der Oberfläche von Quarzpartikeln in Form eines Eisenoxidfilms
③Eisenmineralien wie Hämatit, Magnetit, Specularit, Chinit usw. oder eisenhaltige Mineralien wie Glimmer, Amphibol, Granat usw.
④Es befindet sich im Zustand des Eintauchens oder der Linse in den Quarzpartikeln
⑤ Existieren im Zustand einer festen Lösung im Inneren des Quarzkristalls
⑥ Beim Brechen und Mahlen wird eine gewisse Menge Sekundäreisen zugemischt
Um eisenhaltige Mineralien effektiv von Quarz zu trennen, ist es notwendig, zunächst den Zustand des Vorkommens von Eisenverunreinigungen im Quarzerz festzustellen und ein angemessenes Aufbereitungsverfahren und Trennverfahren auszuwählen, um die Entfernung von Eisenverunreinigungen zu erreichen.
(1) Magnetisches Trennverfahren
Das magnetische Trennverfahren kann die schwach magnetischen Verunreinigungsmineralien wie Hämatit, Limonit und Biotit einschließlich verbundener Partikel weitestgehend entfernen.Je nach Magnetstärke kann die magnetische Trennung in starke magnetische Trennung und schwache magnetische Trennung unterteilt werden.Die starke magnetische Trennung verwendet normalerweise einen nassen starken Magnetabscheider oder einen Magnetabscheider mit hohem Gradienten.
Im Allgemeinen kann der Quarzsand, der hauptsächlich schwach magnetische Verunreinigungsmineralien wie Limonit, Hämatit, Biotit usw. enthält, unter Verwendung einer stark magnetischen Nassmaschine bei einem Wert über 8,0 × 10 5 A/m ausgewählt werden;Für stark magnetische Mineralien, die von Eisenerz dominiert werden, ist es besser, eine schwach magnetische Maschine oder eine mittel magnetische Maschine zur Trennung zu verwenden.[2] Heutzutage wurden durch den Einsatz von Magnetabscheidern mit hohem Gradienten und starkem Magnetfeld die Magnetabscheidung und -reinigung im Vergleich zu früher erheblich verbessert.Beispielsweise kann die Verwendung eines starken Magnetabscheiders vom elektromagnetischen Induktionsrollentyp zur Entfernung von Eisen bei einer Magnetfeldstärke von 2,2 T den Gehalt an Fe2O3 von 0,002 % auf 0,0002 % reduzieren.
(2) Flotationsprozess
Flotation ist ein Verfahren zur Trennung von Mineralpartikeln durch unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften auf der Oberfläche von Mineralpartikeln.Die Hauptfunktion besteht darin, die verwandten Minerale Glimmer und Feldspat aus dem Quarzsand zu entfernen.Für die Flotationstrennung von eisenhaltigen Mineralien und Quarz ist die Ermittlung der Vorkommensform von Eisenverunreinigungen und der Verteilungsform jeder Partikelgröße der Schlüssel zur Auswahl eines geeigneten Trennverfahrens zur Eisenentfernung.Die meisten eisenhaltigen Mineralien haben einen elektrischen Nullpunkt über 5, der in einer sauren Umgebung positiv geladen ist und theoretisch für die Verwendung von Anionenkollektoren geeignet ist.
Fettsäure (Seife), Hydrocarbylsulfonat oder Sulfat können als Anionensammler für die Flotation von Eisenoxiderz verwendet werden.Pyrit kann aus Quarz in einer Beizumgebung mit dem klassischen Flotationsmittel für Isobutylxanthogenat plus Butylamin-Schwarzpulver (4:1) flotiert werden.Die Dosierung beträgt etwa 200 ppmw.
Bei der Flotation von Ilmenit wird im Allgemeinen Natriumoleat (0,21 mol/l) als Flotationsmittel verwendet, um den pH-Wert auf 4–10 einzustellen.Zwischen Oleat-Ionen und Eisenpartikeln auf der Oberfläche des Ilmenits findet eine chemische Reaktion statt, um Eisenoleat zu erzeugen, das chemisch adsorbiert wird. Oleat-Ionen halten Ilmenit mit besserer Schwimmfähigkeit.Die in den letzten Jahren entwickelten Phosphonsäuresammler auf Kohlenwasserstoffbasis haben eine gute Selektivität und Sammelleistung für Ilmenit.
(3) Säurelaugungsverfahren
Der Hauptzweck des Säurelaugungsverfahrens besteht darin, lösliche Eisenmineralien in der Säurelösung zu entfernen.Zu den Faktoren, die den Reinigungseffekt der Säurelaugung beeinflussen, gehören Quarzsandpartikelgröße, Temperatur, Zeit, Säuretyp, Säurekonzentration, Fest-Flüssig-Verhältnis usw. sowie eine Erhöhung der Temperatur und der Säurelösung.Konzentration und Reduzierung des Radius der Quarzpartikel können die Auslaugungsrate und die Auslaugungsrate von Al erhöhen.Die Reinigungswirkung einer einzelnen Säure ist begrenzt, und die gemischte Säure hat einen synergistischen Effekt, der die Entfernungsrate von Verunreinigungselementen wie Fe und K erheblich erhöhen kann. Übliche anorganische Säuren sind HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 B. H2C2O4, werden im Allgemeinen zwei oder mehr davon gemischt und in einem bestimmten Verhältnis verwendet.
Oxalsäure ist eine häufig verwendete organische Säure zum Säurelaugen.Es kann mit den gelösten Metallionen einen relativ stabilen Komplex bilden und die Verunreinigungen werden leicht ausgewaschen.Es hat die Vorteile einer niedrigen Dosierung und einer hohen Eisenentfernungsrate.Einige Leute verwenden Ultraschall, um die Reinigung von Oxalsäure zu unterstützen, und stellten fest, dass Sondenultraschall im Vergleich zu herkömmlichem Rühr- und Tankultraschall die höchste Fe-Entfernungsrate aufweist, die Menge an Oxalsäure weniger als 4 g/l beträgt und die Eisenentfernungsrate erreicht 75,4 %.
Das Vorhandensein von verdünnter Säure und Flusssäure kann Metallverunreinigungen wie Fe, Al, Mg effektiv entfernen, aber die Menge an Flusssäure muss kontrolliert werden, da Flusssäure die Quarzpartikel korrodieren kann.Die Verwendung unterschiedlicher Säuretypen wirkt sich auch auf die Qualität des Reinigungsprozesses aus.Unter ihnen hat die Mischsäure aus HCl und HF die beste Verarbeitungswirkung.Einige Leute verwenden ein gemischtes Laugungsmittel aus HCl und HF, um den Quarzsand nach der magnetischen Trennung zu reinigen.Durch chemisches Auslaugen beträgt die Gesamtmenge an Verunreinigungselementen 40,71 μg/g und die Reinheit von SiO2 beträgt bis zu 99,993 Gew.-%.
(4) Mikrobielle Auswaschung
Mikroorganismen werden verwendet, um Dünnfilmeisen auszulaugen oder Eisen auf die Oberfläche von Quarzsandpartikeln zu imprägnieren, was eine kürzlich entwickelte Technik zum Entfernen von Eisen ist.Ausländische Studien haben gezeigt, dass die Verwendung von Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus und anderen Mikroorganismen zum Auslaugen von Eisen auf der Oberfläche des Quarzfilms gute Ergebnisse erzielt hat, wovon die Wirkung von Aspergillus niger zum Auslaugen von Eisen optimal ist.Die Entfernungsrate von Fe2O3 liegt meist über 75 %, und der Gehalt an Fe2O3-Konzentrat beträgt nur 0,007 %.Und es wurde festgestellt, dass die Wirkung des Auslaugens von Eisen mit der Vorkultivierung der meisten Bakterien und Schimmelpilze besser wäre.
2.2 Sonstige Forschungsfortschritte von Quarzsand für Photovoltaikglas
Um die Säuremenge zu reduzieren, die Abwasserbehandlung zu vereinfachen und umweltfreundlich zu sein, haben Peng Shou [5] et al.offenbarte ein Verfahren zur Herstellung von Quarzsand mit niedrigem Eisengehalt von 10 ppm durch einen Nichtbeizprozess: Natürlicher Venenquarz wird als Rohmaterial verwendet und dreistufiges Zerkleinern. Das Mahlen der ersten Stufe und die Klassifizierung der zweiten Stufe können eine Körnung von 0,1 bis 0,7 mm erhalten ;der Sand wird durch die erste Stufe der magnetischen Trennung und die zweite Stufe der starken magnetischen Entfernung von mechanischem Eisen und eisenhaltigen Mineralien getrennt, um magnetischen Trennsand zu erhalten;Die magnetische Trennung des Sandes wird durch die Flotation der zweiten Stufe erreicht. Der Fe2O3-Gehalt ist niedriger als 10 ppm eisenarmer Quarzsand, die Flotation verwendet H2SO4 als Regler, stellt den pH-Wert auf 2 bis 3 ein, verwendet Natriumoleat und Propylendiamin auf Kokosölbasis als Sammler .Der aufbereitete Quarzsand SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm erfüllt die Anforderungen an kieselsäurehaltige Rohstoffe, die für optisches Glas, photoelektrisches Anzeigeglas und Quarzglas erforderlich sind.
Andererseits hat mit der Erschöpfung hochwertiger Quarzressourcen die umfassende Nutzung von Low-End-Ressourcen weit verbreitete Aufmerksamkeit auf sich gezogen.Xie Enjun vom China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. verwendete Kaolinrückstände, um eisenarmen Quarzsand für Photovoltaikglas herzustellen.Die Hauptmineralzusammensetzung von Fujian-Kaolinrückständen ist Quarz, der eine geringe Menge an Verunreinigungsmineralien wie Kaolinit, Glimmer und Feldspat enthält.Nachdem die Kaolinrückstände durch den Aufbereitungsprozess „Zerkleinern – hydraulische Klassierung – magnetische Trennung – Flotation“ verarbeitet wurden, beträgt der Gehalt an Partikeln mit einer Größe von 0,6 bis 0,125 mm mehr als 95 %, SiO2 beträgt 99,62 %, Al2O3 beträgt 0,065 %, Fe2O3 ist 92×10-6 feiner Quarzsand erfüllt die Qualitätsanforderungen an eisenarmen Quarzsand für Photovoltaikglas.
Shao Weihua und andere vom Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, veröffentlichten ein Erfindungspatent: ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Quarzsand aus Kaolinrückständen.Die Verfahrensschritte: a.Kaolinrückstände werden als Roherz verwendet, das nach dem Rühren und Schrubben gesiebt wird, um +0,6-mm-Material zu erhalten;b.+0,6-mm-Material wird gemahlen und klassifiziert, und 0,4-mm-0,1-mm-Mineralmaterial wird einem magnetischen Trennvorgang unterzogen. Um magnetische und nichtmagnetische Materialien zu erhalten, treten die nichtmagnetischen Materialien in den Schwerkrafttrennvorgang ein, um die leichten Mineralien und die Schwerkrafttrennung zu erhalten die Schwermineralien der Schwerkrafttrennung und die Leichtminerale der Schwerkrafttrennung treten in den Mahlvorgang ein, um zu sieben, um +0,1 mm-Mineralien zu erhalten;ca. +0,1 mm Das Mineral tritt in den Flotationsvorgang ein, um das Flotationskonzentrat zu erhalten.Das obere Wasser des Flotationskonzentrats wird entfernt und dann mit Ultraschall gebeizt und dann gesiebt, um das +0,1-mm-Grobmaterial als hochreinen Quarzsand zu erhalten.Das Verfahren der Erfindung kann nicht nur qualitativ hochwertige Quarzkonzentratprodukte erhalten, sondern hat auch eine kurze Verarbeitungszeit, einen einfachen Prozessablauf, einen geringen Energieverbrauch und eine hohe Qualität des erhaltenen Quarzkonzentrats, das die Qualitätsanforderungen von hoher Reinheit erfüllen kann Quarz.
Kaolinrückstände enthalten eine große Menge an Quarzressourcen.Durch Aufbereitung, Reinigung und Tiefenverarbeitung kann es die Anforderungen für die Verwendung von photovoltaischen ultraweißen Glasrohstoffen erfüllen.Dies bietet auch eine neue Idee für die umfassende Nutzung von Kaolin-Tailings-Ressourcen.
3. Marktübersicht eisenarmer Quarzsand für Photovoltaikglas
Einerseits können die ausbaubedingten Produktionskapazitäten im zweiten Halbjahr 2020 die explosionsartige Nachfrage bei hohem Wohlstand nicht bewältigen.Angebot und Nachfrage von Photovoltaikglas sind unausgeglichen und der Preis steigt.Im Rahmen des gemeinsamen Aufrufs vieler Photovoltaikmodulunternehmen hat das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie im Dezember 2020 ein Dokument herausgegeben, in dem klargestellt wird, dass das Photovoltaik-Walzglasprojekt keinen Kapazitätsersatzplan formulieren darf.Betroffen von der neuen Politik wird die Wachstumsrate der Photovoltaikglasproduktion ab 2021 ausgeweitet. Laut öffentlichen Informationen wird die Kapazität von gewalztem Photovoltaikglas mit einem klaren Produktionsplan für den 21./22 jährliche Wachstumsrate von 68,4/48,6 %.Im Falle von politischen und nachfrageseitigen Garantien wird erwartet, dass Photovoltaik-Sand ein explosives Wachstum einleiten wird.
2015-2022 Produktionskapazität der Photovoltaik-Glasindustrie
Andererseits kann die erhebliche Erhöhung der Produktionskapazität von Photovoltaikglas dazu führen, dass das Angebot an eisenarmem Quarzsand das Angebot übersteigt, was wiederum die tatsächliche Produktionskapazität für Photovoltaikglas einschränkt.Laut Statistik war die inländische Quarzsandproduktion meines Landes seit 2014 im Allgemeinen etwas niedriger als die Inlandsnachfrage, und Angebot und Nachfrage hielten ein enges Gleichgewicht.
Gleichzeitig sind die einheimischen eisenarmen Quarzseifenressourcen meines Landes knapp und konzentrieren sich auf Heyuan in Guangdong, Beihai in Guangxi, Fengyang in Anhui und Donghai in Jiangsu, und eine große Menge davon muss importiert werden.
Eisenarmer ultraweißer Quarzsand ist in den letzten Jahren einer der wichtigsten Rohstoffe (der etwa 25 % der Rohstoffkosten ausmacht).Auch der Preis ist gestiegen.In der Vergangenheit lag er lange Zeit bei rund 200 Yuan/Tonne.Nach dem Ausbruch der Q1-Epidemie in 20 Jahren ist es von einem hohen Niveau gesunken und hält derzeit einen stabilen Betrieb aufrecht.
Im Jahr 2020 wird die Gesamtnachfrage meines Landes nach Quarzsand 90,93 Millionen Tonnen betragen, die Produktion wird 87,65 Millionen Tonnen betragen und der Nettoimport wird 3,278 Millionen Tonnen betragen.Laut öffentlichen Informationen beträgt die Menge an Quarzstein in 100 kg geschmolzenem Glas etwa 72,2 kg.Gemäß dem aktuellen Ausbauplan kann die Kapazitätssteigerung von Photovoltaikglas in 2021/2022 3,23/24500 t/d erreichen, je nach Jahresproduktion Über einen Zeitraum von 360 Tagen berechnet, entspricht die Gesamtproduktion der neu gestiegenen Nachfrage nach Niedrig -Eisen-Quarzsand von 836/635 Millionen Tonnen/Jahr, d. h. die neue Nachfrage nach eisenarmem Quarzsand, die 2021/2022 durch Photovoltaikglas gebracht wird, wird im Jahr 2020 9,2 %/7,0 % der Nachfrage aus Quarzsand insgesamt ausmachen .In Anbetracht der Tatsache, dass eisenarmer Quarzsand nur einen Teil der gesamten Quarzsandnachfrage ausmacht, kann der Angebots- und Nachfragedruck auf eisenarmen Quarzsand, der durch die groß angelegte Investition in Produktionskapazitäten für Photovoltaikglas verursacht wird, viel höher sein als der Druck auf die gesamte Quarzsandindustrie.
—Artikel von Powder Network
Postzeit: 11. Dezember 2021