В период «14-й пятилетки», согласно стратегическому плану страны «углеродный пик и углеродно-нейтральный», фотоэлектрическая промышленность приведет к взрывному развитию.Возникновение фотоэлектрической промышленности «создало богатство» для всей производственной цепочки.Непременным звеном в этой ослепительной цепочке является фотогальваническое стекло.Сегодня, выступая за энергосбережение и защиту окружающей среды, спрос на фотоэлектрическое стекло растет день ото дня, и существует дисбаланс между спросом и предложением.В то же время подорожал и ультрабелый кварцевый песок с низким содержанием железа, важный материал для фотогальванического стекла, цена которого выросла, а запасов не хватает.Эксперты отрасли прогнозируют, что кварцевый песок с низким содержанием железа будет иметь долгосрочное увеличение более чем на 15% в течение более 10 лет.В условиях сильного фотоэлектрического ветра производство кварцевого песка с низким содержанием железа привлекло большое внимание.
1. Кварцевый песок для фотогальванического стекла
Фотоэлектрическое стекло обычно используется в качестве герметизирующей панели фотоэлектрических модулей и находится в прямом контакте с внешней средой.Его атмосферостойкость, прочность, светопропускание и другие показатели играют центральную роль в сроке службы фотоэлектрических модулей и долгосрочной эффективности производства электроэнергии.Ионы железа в кварцевом песке легко окрашиваются, и для обеспечения высокого коэффициента пропускания солнечного света исходным стеклом содержание железа в фотогальваническом стекле ниже, чем в обычном стекле, и кварцевый песок с низким содержанием железа с высокой чистотой кремния. необходимо использовать низкое содержание примесей.
В настоящее время в нашей стране мало высококачественных кварцевых песков с низким содержанием железа, которые легко добывать, и они в основном распространены в Хэюань, Гуанси, Фэнъян, Аньхой, Хайнань и других местах.В будущем, с ростом мощностей по производству ультрабелого рельефного стекла для солнечных батарей, качественный кварцевый песок с ограниченной площадью производства станет относительно дефицитным ресурсом.Поставка высококачественного и стабильного кварцевого песка ограничит конкурентоспособность компаний, производящих фотоэлектрическое стекло, в будущем.Поэтому вопрос о том, как эффективно снизить содержание железа, алюминия, титана и других примесей в кварцевом песке и получить кварцевый песок высокой чистоты, является актуальной темой исследований.
2. Производство кварцевого песка с низким содержанием железа для фотогальванического стекла.
2.1 Очистка кварцевого песка для фотогальванического стекла
В настоящее время традиционные процессы очистки кварца, которые широко применяются в промышленности, включают сортировку, очистку, закалку прокаливанием водой, измельчение, просеивание, магнитную сепарацию, гравитационную сепарацию, флотацию, кислотное выщелачивание, микробное выщелачивание, высокотемпературную дегазацию и т. д. Процессы глубокой очистки включают обжиг хлором, сортировку облучением по цвету, сортировку сверхпроводящим магнитом, высокотемпературный вакуум и так далее.Общий процесс обогащения очистки бытового кварцевого песка также был разработан от раннего «измельчения, магнитной сепарации, промывки» до «сепарации → грубого дробления → прокаливания → закалки водой → измельчения → просеивания → магнитной сепарации → флотации → кислоты Комбинированный процесс обогащения Погружение→промывка→сушка в сочетании с микроволновыми, ультразвуковыми и другими средствами предварительной или вспомогательной очистки значительно улучшает эффект очистки.Ввиду требований к низкому содержанию железа в фотогальваническом стекле в основном внедряются исследования и разработки методов удаления кварцевого песка.
Обычно железо существует в следующих шести распространенных формах в кварцевой руде:
① Существуют в виде мелких частиц в глине или каолинизированном полевом шпате.
②Прикрепляется к поверхности частиц кварца в виде пленки оксида железа.
③Железосодержащие минералы, такие как гематит, магнетит, спекулярит, хинит и т. д., или железосодержащие минералы, такие как слюда, амфибол, гранат и т. д.
④Он находится в состоянии погружения или линзы внутри частиц кварца
⑤ Существовать в состоянии твердого раствора внутри кристалла кварца
⑥ Некоторое количество вторичного железа будет смешиваться в процессе дробления и измельчения.
Чтобы эффективно отделить железосодержащие минералы от кварца, необходимо сначала установить наличие примесей железа в кварцевой руде и выбрать разумный метод обогащения и процесс разделения для удаления примесей железа.
(1) Процесс магнитной сепарации
Процесс магнитной сепарации может в наибольшей степени удалять слабомагнитные примесные минералы, такие как гематит, лимонит и биотит, включая соединенные частицы.По магнитной силе магнитное разделение можно разделить на сильное магнитное разделение и слабое магнитное разделение.Для сильного магнитного разделения обычно используется мокрый сильный магнитный сепаратор или магнитный сепаратор с высоким градиентом.
Вообще говоря, кварцевый песок, содержащий в основном слабомагнитные примесные минералы, такие как лимонит, гематит, биотит и т. д., можно отобрать с помощью сильномагнитной машины мокрого типа при значении выше 8,0×105 А/м;Для сильномагнитных минералов, в которых преобладает железная руда, лучше использовать для сепарации слабомагнитную машину или среднемагнитную машину.[2] В настоящее время с применением магнитных сепараторов с высоким градиентом и сильным магнитным полем магнитная сепарация и очистка значительно улучшились по сравнению с прошлым.Например, использование сильномагнитного сепаратора роликового типа с электромагнитной индукцией для удаления железа при напряженности магнитного поля 2,2 Тл может снизить содержание Fe2O3 с 0,002% до 0,0002%.
(2) Процесс флотации
Флотация – это процесс разделения минеральных частиц по различным физическим и химическим свойствам на поверхности минеральных частиц.Основная функция заключается в удалении связанной с ними минеральной слюды и полевого шпата из кварцевого песка.Для флотационного разделения железосодержащих минералов и кварца выяснение формы появления примесей железа и формы распределения каждого размера частиц является ключом к выбору надлежащего процесса разделения для удаления железа.Большинство железосодержащих минералов имеют нулевую электрическую точку выше 5, что положительно заряжено в кислой среде и теоретически подходит для использования в качестве анионных собирателей.
Жирная кислота (мыло), гидрокарбилсульфонат или сульфат могут быть использованы в качестве анионного собирателя для флотации железоокисной руды.Пирит может быть флотацией пирита из кварца в травильной среде с классическим флотационным агентом для изобутилксантогената плюс бутиламиновый черный порошок (4:1).Дозировка составляет около 200 ppmw.
При флотации ильменита обычно используют олеат натрия (0,21 моль/л) в качестве флотационного агента для доведения рН до 4~10.Между ионами олеата и частицами железа на поверхности ильменита происходит химическая реакция с образованием олеата железа, который химически адсорбируется. Ионы олеата сохраняют ильменит с лучшей флотируемостью.Собиратели фосфоновой кислоты на углеводородной основе, разработанные в последние годы, обладают хорошей селективностью и эффективностью улавливания ильменита.
(3) Процесс кислотного выщелачивания
Основной целью процесса кислотного выщелачивания является удаление растворимых минералов железа в растворе кислоты.Факторы, влияющие на очищающий эффект кислотного выщелачивания, включают размер частиц кварцевого песка, температуру, время, тип кислоты, концентрацию кислоты, соотношение твердой и жидкой фаз и т. д., а также повышение температуры и кислотного раствора.Концентрация и уменьшение радиуса частиц кварца могут увеличить скорость выщелачивания и скорость выщелачивания Al.Эффект очистки одной кислоты ограничен, а смешанная кислота имеет синергетический эффект, который может значительно увеличить скорость удаления примесных элементов, таких как Fe и K. Распространенными неорганическими кислотами являются HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4. , H2C2O4, обычно два или более из них смешивают и используют в определенной пропорции.
Щавелевая кислота является широко используемой органической кислотой для кислотного выщелачивания.Он может образовывать относительно устойчивый комплекс с растворенными ионами металлов, а примеси легко вымываются.Он имеет преимущества низкой дозировки и высокой скорости удаления железа.Некоторые люди используют ультразвук для очистки щавелевой кислоты и обнаружили, что по сравнению с обычным перемешиванием и ультразвуком в резервуаре, ультразвук зонда имеет самую высокую скорость удаления Fe, количество щавелевой кислоты составляет менее 4 г/л, а скорость удаления железа достигает 75,4%.
Присутствие разбавленной кислоты и плавиковой кислоты может эффективно удалять металлические примеси, такие как Fe, Al, Mg, но количество плавиковой кислоты необходимо контролировать, поскольку плавиковая кислота может разъедать частицы кварца.Использование различных видов кислот также влияет на качество процесса очистки.Среди них смешанная кислота HCl и HF обладает лучшим технологическим эффектом.Некоторые люди используют смешанный выщелачивающий агент HCl и HF для очистки кварцевого песка после магнитной сепарации.При химическом выщелачивании общее количество примесных элементов составляет 40,71 мкг/г, а чистота SiO2 достигает 99,993 мас.%.
(4) Микробиологическое выщелачивание
Микроорганизмы используются для выщелачивания тонких пленок железа или пропитки железом поверхности частиц кварцевого песка, что является недавно разработанным методом удаления железа.Зарубежные исследования показали, что использование Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus и других микроорганизмов для выщелачивания железа на поверхности кварцевой пленки дало хорошие результаты, из которых эффект Aspergillus niger на выщелачивание железа оптимален.Степень удаления Fe2O3 в основном превышает 75%, а содержание Fe2O3 в концентрате составляет всего 0,007%.И было установлено, что эффект выщелачивания железа с предварительным культивированием большинства бактерий и плесеней будет лучше.
2.2 Другие результаты исследований кварцевого песка для фотогальванического стекла
Чтобы уменьшить количество кислоты, упростить очистку сточных вод и быть экологически безопасными, Peng Shou [5] et al.раскрыли способ приготовления кварцевого песка с низким содержанием железа 10 ppm без травления: в качестве сырья используется природный жильный кварц, а трехэтапное дробление. На первом этапе измельчения и на втором этапе классификации можно получить зернистость 0,1–0,7 мм. ;отделение крупки на первой стадии магнитной сепарации и второй стадии сильного магнитного удаления механического железа и железосодержащих минералов с получением песка магнитной сепарации;магнитная сепарация песка достигается на второй стадии флотации. Содержание Fe2O3 ниже 10 частей на миллион кварцевого песка с низким содержанием железа, флотация использует H2SO4 в качестве регулятора, регулирует pH=2~3, использует олеат натрия и пропилендиамин на основе кокосового масла в качестве собирателей .Подготовленный кварцевый песок SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm соответствует требованиям к кремнистому сырью, необходимому для оптического стекла, стекла для фотоэлектрических дисплеев и кварцевого стекла.
С другой стороны, с истощением ресурсов высококачественного кварца всеобщее внимание привлекло всестороннее использование низкоконечных ресурсов.Се Эньцзюнь из China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. использовала хвосты каолина для приготовления кварцевого песка с низким содержанием железа для производства фотогальванического стекла.Основным минеральным составом каолиновых хвостов Фуцзянь является кварц, который содержит небольшое количество примесных минералов, таких как каолинит, слюда и полевой шпат.После того, как хвосты каолина перерабатываются в процессе обогащения «измельчение-гидравлическая классификация-магнитная сепарация-флотация», содержание частиц размером 0,6–0,125 мм превышает 95%, SiO2 составляет 99,62%, Al2O3 составляет 0,065%, Fe2O3 составляет Мелкий кварцевый песок 92×10-6 соответствует требованиям к качеству кварцевого песка с низким содержанием железа для фотогальванического стекла.
Шао Вейхуа и другие из Чжэнчжоуского института комплексного использования минеральных ресурсов Китайской академии геологических наук опубликовали патент на изобретение: способ получения высокочистого кварцевого песка из каолиновых хвостов.Этапы метода: а.Каолиновые хвосты используются в качестве сырой руды, которую просеивают после перемешивания и очистки для получения материала +0,6 мм;б.Материал +0,6 мм измельчается и классифицируется, а минеральный материал размером 0,4 мм0,1 мм подвергается операции магнитной сепарации. Для получения магнитных и немагнитных материалов немагнитные материалы проходят операцию гравитационного разделения для получения легких минералов гравитационного разделения и тяжелые минералы гравитационного разделения и легкие минералы гравитационного разделения вступают в операцию повторного измельчения для просеивания для получения минералов +0,1 мм;c.+0,1 мм Минерал поступает на флотацию для получения флотационного концентрата.Верхнюю воду из флотационного концентрата удаляют, а затем травят ультразвуком, а затем просеивают для получения крупного материала размером 0,1 мм в виде кварцевого песка высокой чистоты.Способ изобретения позволяет не только получать высококачественные продукты из кварцевого концентрата, но также имеет короткое время обработки, простую технологическую схему, низкое потребление энергии и высокое качество полученного кварцевого концентрата, который может соответствовать требованиям качества высокой чистоты. кварц.
Каолиновые хвосты содержат большое количество ресурсов кварца.Благодаря обогащению, очистке и глубокой переработке он может соответствовать требованиям к использованию сырья для фотоэлектрического ультрабелого стекла.Это также дает новую идею комплексного использования ресурсов каолиновых хвостов.
3. Обзор рынка кварцевого песка с низким содержанием железа для производства фотогальванического стекла.
С одной стороны, во второй половине 2020 года производственные мощности, ограниченные расширением, не могут справиться с взрывоопасным спросом в условиях высокого благосостояния.Спрос и предложение на фотогальваническое стекло несбалансированы, а цена стремительно растет.По совместному призыву многих компаний, производящих фотоэлектрические модули, в декабре 2020 года Министерство промышленности и информационных технологий выпустило документ, разъясняющий, что в рамках проекта фотоэлектрического прокатного стекла не может быть сформулирован план замены мощностей.Под влиянием новой политики темпы роста производства фотоэлектрического стекла будут увеличены с 2021 года. Согласно общедоступной информации, мощность проката фотоэлектрического стекла при четком плане производства на 21/22 достигнет 22250/26590 т/сут, при годовой темп роста 68,4/48,6%.Ожидается, что в случае политики и гарантий со стороны спроса фотоэлектрический песок приведет к взрывному росту.
2015-2022 производственные мощности фотоэлектрической стекольной промышленности
С другой стороны, существенное увеличение производственных мощностей по производству фотогальванического стекла может привести к тому, что предложение кварцевого песка с низким содержанием железа превысит предложение, что, в свою очередь, ограничит фактическое производство производственных мощностей по производству фотогальванического стекла.Согласно статистике, с 2014 года внутреннее производство кварцевого песка в моей стране, как правило, было немного ниже, чем внутренний спрос, а спрос и предложение поддерживали жесткий баланс.
В то же время внутренние россыпные ресурсы кварца с низким содержанием железа в моей стране ограничены, они сосредоточены в Хэюань провинции Гуандун, Бэйхай провинции Гуанси, Фэнъян провинции Аньхой и Дунхай провинции Цзянсу, и большое их количество необходимо импортировать.
Ультрабелый кварцевый песок с низким содержанием железа является одним из важных сырьевых материалов (на долю которого приходится около 25% стоимости сырья) в последние годы.Цена тоже росла.В прошлом она долгое время составляла около 200 юаней за тонну.После вспышки эпидемии Q1 за 20 лет она упала с высокого уровня и в настоящее время пока сохраняет стабильную работу.
В 2020 году общий спрос моей страны на кварцевый песок составит 90,93 млн тонн, объем производства - 87,65 млн тонн, а чистый импорт - 3,278 млн тонн.Согласно общедоступной информации, количество кварцевого камня в 100 кг расплавленного стекла составляет около 72,2 кг.В соответствии с текущим планом расширения, увеличение мощности фотоэлектрического стекла в 2021/2022 году может достичь 3,23/24500 т/сутки, в соответствии с годовым производством. -железистый кварцевый песок 836/635 млн т/год, то есть новый спрос на кварцевый песок с низким содержанием железа, вызванный фотогальваническим стеклом в 2021/2022 гг., будет составлять общий кварцевый песок в 2020 г. 9,2%/7,0% спроса .Учитывая, что на кварцевый песок с низким содержанием железа приходится лишь часть общего спроса на кварцевый песок, давление спроса и предложения на кварцевый песок с низким содержанием железа, вызванное крупномасштабными инвестициями в производственные мощности фотоэлектрического стекла, может быть намного выше, чем давление на общая промышленность кварцевого песка.
—Статья из Powder Network
Время публикации: 11 декабря 2021 г.