Wakati wa kipindi cha "Mpango wa Miaka Mitano wa 14", kulingana na mpango mkakati wa "kilele cha kaboni na kaboni isiyo na kaboni" wa nchi, tasnia ya voltaic itasababisha maendeleo makubwa. Kuzuka kwa tasnia ya voltaic "kumeunda utajiri" kwa mnyororo mzima wa viwanda. Katika mnyororo huu mzuri, glasi ya voltaic ni kiungo muhimu sana. Leo, ikitetea uhifadhi wa nishati na ulinzi wa mazingira, mahitaji ya glasi ya voltaic yanaongezeka siku hadi siku, na kuna usawa kati ya usambazaji na mahitaji. Wakati huo huo, mchanga wa quartz wenye chuma kidogo na nyeupe sana, nyenzo muhimu kwa glasi ya voltaic, pia umeongezeka, na bei imeongezeka na usambazaji hauna uhaba. Wataalamu wa tasnia wanatabiri kwamba mchanga wa quartz wenye chuma kidogo utakuwa na ongezeko la muda mrefu la zaidi ya 15% kwa zaidi ya miaka 10. Chini ya upepo mkali wa voltaic, uzalishaji wa mchanga wa quartz wenye chuma kidogo umevutia umakini mkubwa.
1. Mchanga wa Quartz kwa glasi ya voltaiki
Kioo cha fotovoltaic kwa ujumla hutumika kama paneli ya kufungia moduli za fotovoltaic, na huwasiliana moja kwa moja na mazingira ya nje. Upinzani wake wa hali ya hewa, nguvu, upitishaji wa mwanga na viashiria vingine vina jukumu muhimu katika maisha ya moduli za fotovoltaic na ufanisi wa uzalishaji wa umeme wa muda mrefu. Ioni za chuma kwenye mchanga wa quartz ni rahisi kuchorwa, na ili kuhakikisha upitishaji mwingi wa jua wa glasi asili, kiwango cha chuma cha glasi ya fotovoltaic ni cha chini kuliko kile cha glasi ya kawaida, na mchanga wa quartz wa chuma kidogo wenye usafi wa juu wa silicon na kiwango cha chini cha uchafu lazima utumike.
Kwa sasa, kuna mchanga mdogo wa quartz wenye ubora wa juu na chuma kidogo ambao ni rahisi kuchimba katika nchi yetu, na unasambazwa zaidi Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan na maeneo mengine. Katika siku zijazo, pamoja na ukuaji wa uwezo wa uzalishaji wa glasi nyeupe sana iliyochongwa kwa seli za jua, mchanga wa quartz wenye ubora wa juu na eneo dogo la uzalishaji utakuwa rasilimali adimu. Ugavi wa mchanga wa quartz wenye ubora wa juu na thabiti utazuia ushindani wa kampuni za glasi za photovoltaic katika siku zijazo. Kwa hivyo, jinsi ya kupunguza kwa ufanisi kiwango cha chuma, alumini, titani na vipengele vingine vya uchafu katika mchanga wa quartz na kuandaa mchanga wa quartz wenye usafi wa juu ni mada moto ya utafiti.
2. Uzalishaji wa mchanga wa quartz wenye chuma kidogo kwa ajili ya glasi ya photovoltaic
2.1 Utakaso wa Mchanga wa Quartz kwa Kioo cha Photovoltaic
Kwa sasa, michakato ya kitamaduni ya utakaso wa quartz ambayo inatumika kwa ukomavu katika tasnia ni pamoja na upangaji, kusugua, kuzima calcination-maji, kusaga, kuziba, utenganishaji wa sumaku, utenganishaji wa mvuto, kuelea, kuchuja asidi, kuchuja vijidudu, kuondoa gesi kwenye joto la juu, n.k., utakaso wa kina. Michakato ni pamoja na kuchoma klorini, upangaji wa rangi uliowashwa, upangaji wa sumaku unaoongoza, utupu wa joto la juu na kadhalika. Mchakato wa jumla wa utakaso wa mchanga wa quartz wa nyumbani pia umetengenezwa kutoka "kusaga mapema, utenganishaji wa sumaku, kuosha" hadi "kutenganisha → kuponda kwa nguvu → kuchuja → kuzima maji → kusaga → uchunguzi → kutenganisha sumaku → kuchuja → asidi. Mchakato wa pamoja wa uboreshaji wa kuzamisha → kuosha → kukausha, pamoja na microwave, ultrasonic na njia zingine za matibabu ya awali au utakaso msaidizi, huboresha sana athari ya utakaso. Kwa kuzingatia mahitaji ya chini ya chuma ya glasi ya photovoltaic, utafiti na maendeleo ya mbinu za kuondoa mchanga wa quartz huanzishwa hasa.
Kwa ujumla chuma kinapatikana katika aina sita zifuatazo za kawaida katika madini ya quartz:
① Zinapatikana katika umbo la chembe ndogo katika udongo au feldspar iliyokaushwa
②Imeunganishwa kwenye uso wa chembe za quartz katika mfumo wa filamu ya oksidi ya chuma
③Madini ya chuma kama vile hematite, magnetite, specularite, qinite, nk. au madini yenye chuma kama vile mica, amphibole, garnet, nk.
④Iko katika hali ya kuzamishwa au lenzi ndani ya chembe za quartz
⑤ Ipo katika hali ya myeyusho imara ndani ya fuwele ya quartz
⑥ Kiasi fulani cha chuma cha pili kitachanganywa katika mchakato wa kuponda na kusaga
Ili kutenganisha kwa ufanisi madini yenye chuma kutoka kwa quartz, ni muhimu kwanza kubaini hali ya kutokea kwa uchafu wa chuma katika madini ya quartz na kuchagua njia inayofaa ya uboreshaji na mchakato wa utenganishaji ili kufanikisha kuondolewa kwa uchafu wa chuma.
(1) Mchakato wa utenganishaji wa sumaku
Mchakato wa utengano wa sumaku unaweza kuondoa madini dhaifu ya uchafu wa sumaku kama vile hematite, limonite na biotite ikiwa ni pamoja na chembe zilizounganishwa kwa kiwango kikubwa zaidi. Kulingana na nguvu ya sumaku, utengano wa sumaku unaweza kugawanywa katika utengano mkali wa sumaku na utengano dhaifu wa sumaku. Utengano mkali wa sumaku kwa kawaida hutumia kitenganishi chenye nguvu cha sumaku chenye unyevunyevu au kitenganishi cha sumaku chenye gradient ya juu.
Kwa ujumla, mchanga wa quartz ulio na madini dhaifu ya uchafu wa sumaku kama vile limonite, hematite, biotite, n.k., unaweza kuchaguliwa kwa kutumia mashine ya sumaku yenye nguvu ya aina ya mvua kwa thamani ya juu ya 8.0×105A/m2; Kwa madini yenye nguvu ya sumaku inayotawaliwa na madini ya chuma, ni bora kutumia mashine dhaifu ya sumaku au mashine ya sumaku ya wastani kwa ajili ya kutenganisha. [2] Siku hizi, kwa kutumia vitenganishi vya sumaku vyenye nguvu ya gradient na gradient, utenganishaji na utakaso wa sumaku umeboreshwa sana ikilinganishwa na zamani. Kwa mfano, kutumia kitenganishi cha sumaku chenye nguvu cha roller ya sumaku ya aina ya 2.2T ili kuondoa chuma chini ya nguvu ya uwanja wa sumaku wa 2.2T kunaweza kupunguza kiwango cha Fe2O3 kutoka 0.002% hadi 0.0002%.
(2) Mchakato wa kuelea
Kuelea ni mchakato wa kutenganisha chembe za madini kupitia sifa tofauti za kimwili na kemikali kwenye uso wa chembe za madini. Kazi kuu ni kuondoa mica na feldspar zinazohusiana na madini kutoka kwenye mchanga wa quartz. Kwa ajili ya kutenganisha kuelea kwa madini na quartz zenye chuma, kujua aina ya kutokea kwa uchafu wa chuma na umbo la usambazaji wa kila ukubwa wa chembe ni ufunguo wa kuchagua mchakato sahihi wa kutenganisha kwa ajili ya kuondolewa kwa chuma. Madini mengi yenye chuma yana nukta ya umeme isiyozidi sifuri juu ya 5, ambayo ina chaji chanya katika mazingira yenye asidi, na yanafaa kinadharia kwa matumizi ya wakusanyaji wa anioniki.
Asidi ya mafuta (sabuni), hidrokaribil sulfonate au sulfate zinaweza kutumika kama kikusanyaji cha anioniki kwa ajili ya kuelea kwa madini ya oksidi ya chuma. Piriti inaweza kuwa kuelea kwa pyrite kutoka kwa quartz katika mazingira ya kuokota kwa kutumia wakala wa kawaida wa kuelea kwa isobutyl xanthate pamoja na unga mweusi wa butylamine (4:1). Kipimo ni takriban 200ppmw.
Kuelea kwa ilmenite kwa ujumla hutumia sodiamu oleate (0.21mol/L) kama wakala wa kuelea ili kurekebisha pH hadi 4 ~ 10. Mmenyuko wa kemikali hutokea kati ya ioni za oleate na chembe za chuma kwenye uso wa ilmenite ili kutoa oleate ya chuma, ambayo hufyonzwa na kemikali. Ioni za Oleate huweka ilmenite katika uwezo bora wa kuelea. Wakusanyaji wa asidi ya fosforasi wenye msingi wa hidrokaboni waliotengenezwa katika miaka ya hivi karibuni wana uteuzi mzuri na utendaji mzuri wa ukusanyaji kwa ilmenite.
(3) Mchakato wa kuondoa asidi
Madhumuni makuu ya mchakato wa kuondoa asidi ni kuondoa madini ya chuma yanayoyeyuka katika myeyusho wa asidi. Mambo yanayoathiri athari ya utakaso wa kuondoa asidi ni pamoja na ukubwa wa chembe za mchanga wa quartz, halijoto, muda, aina ya asidi, mkusanyiko wa asidi, uwiano wa kioevu-kioevu, n.k., na kuongeza halijoto na myeyusho wa asidi. Mkusanyiko na kupunguza kipenyo cha chembe za quartz kunaweza kuongeza kiwango cha kuondoa na kiwango cha kuondoa Al. Athari ya utakaso wa asidi moja ni mdogo, na asidi mchanganyiko ina athari ya ushirikiano, ambayo inaweza kuongeza sana kiwango cha kuondoa vipengele vya uchafu kama vile Fe na K. Asidi za kawaida zisizo za kikaboni ni HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, kwa ujumla mbili au zaidi huchanganywa na kutumika kwa uwiano fulani.
Asidi ya oxalic ni asidi ya kikaboni inayotumika sana kwa ajili ya kuondoa asidi. Inaweza kuunda mchanganyiko thabiti kwa kutumia ioni za metali zilizoyeyushwa, na uchafu huoshwa kwa urahisi. Ina faida za kipimo kidogo na kiwango cha juu cha kuondoa chuma. Baadhi ya watu hutumia ultrasound kusaidia kusafisha asidi ya oxalic, na waligundua kuwa ikilinganishwa na ultrasound ya kawaida ya kuchochea na tank, ultrasound ya probe ina kiwango cha juu zaidi cha kuondoa Fe, kiasi cha asidi ya oxalic ni chini ya 4g/L, na kiwango cha kuondoa chuma hufikia 75.4%.
Uwepo wa asidi iliyopunguzwa na asidi hidrofloriki unaweza kuondoa uchafu wa metali kama vile Fe, Al, Mg, lakini kiasi cha asidi hidrofloriki lazima kidhibitiwe kwa sababu asidi hidrofloriki inaweza kuharibu chembe za quartz. Matumizi ya aina tofauti za asidi pia huathiri ubora wa mchakato wa utakaso. Miongoni mwao, asidi mchanganyiko ya HCl na HF ina athari bora ya usindikaji. Baadhi ya watu hutumia wakala mchanganyiko wa uchujaji wa HCl na HF kusafisha mchanga wa quartz baada ya kutenganishwa kwa sumaku. Kupitia uchujaji wa kemikali, jumla ya vipengele vya uchafu ni 40.71μg/g, na usafi wa SiO2 ni wa juu kama 99.993wt%.
(4) Uvujaji wa vijidudu
Vijidudu hutumika kuondoa chuma chembamba chenye filamu au kuingiza chuma kwenye uso wa chembe za mchanga wa quartz, ambayo ni mbinu iliyotengenezwa hivi karibuni ya kuondoa chuma. Uchunguzi wa kigeni umeonyesha kuwa matumizi ya Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus na vijidudu vingine kwenye kuondoa chuma kwenye uso wa filamu ya quartz yamepata matokeo mazuri, ambayo athari ya Aspergillus niger kwenye kuondoa chuma ni bora zaidi. Kiwango cha kuondolewa kwa Fe2O3 kwa kiasi kikubwa ni zaidi ya 75%, na kiwango cha mkusanyiko wa Fe2O3 ni cha chini kama 0.007%. Na iligundulika kuwa athari ya kuondoa chuma pamoja na kulima bakteria na ukungu kabla ya kilimo itakuwa bora zaidi.
2.2 Maendeleo mengine ya utafiti wa mchanga wa quartz kwa glasi ya fotovoltaic
Ili kupunguza kiasi cha asidi, kupunguza ugumu wa matibabu ya maji taka, na kuwa rafiki kwa mazingira, Peng Shou [5] na wenzake walifichua njia ya kuandaa mchanga wa quartz wenye chuma kidogo cha 10ppm kwa mchakato usio wa kuchuja: quartz ya mshipa wa asili hutumika kama malighafi, na kusagwa kwa hatua tatu. Hatua ya kwanza ya kusaga na uainishaji wa hatua ya pili inaweza kupata mchanga wa 0.1 ~ 0.7mm; mchanga hutenganishwa na hatua ya kwanza ya utengano wa sumaku na hatua ya pili ya kuondolewa kwa sumaku kwa nguvu kwa madini ya chuma na chuma ili kupata mchanga wa utengano wa sumaku; utengano wa sumaku wa mchanga hupatikana kwa ueleaji wa hatua ya pili. Kiwango cha Fe2O3 ni chini ya 10ppm cha mchanga wa quartz wenye chuma kidogo cha 10ppm, ueleaji hutumia H2SO4 kama kidhibiti, hurekebisha pH=2~3, hutumia oleate ya sodiamu na propylene diamine inayotokana na mafuta ya nazi kama wakusanyaji. Mchanga wa quartz ulioandaliwa SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, unakidhi mahitaji ya malighafi za siliceous zinazohitajika kwa glasi ya macho, glasi ya kuonyesha ya fotoelectric, na glasi ya quartz.
Kwa upande mwingine, kutokana na kupungua kwa rasilimali za quartz zenye ubora wa juu, matumizi kamili ya rasilimali za kiwango cha chini yamevutia umakini mkubwa. Xie Enjun wa Taasisi ya Ubunifu na Utafiti wa Viwanda vya Uhandisi wa Kioo ya China Bengbu Glass Co., Ltd. alitumia mikia ya kaolin kuandaa mchanga wa quartz wenye chuma kidogo kwa ajili ya kioo cha photovoltaic. Muundo mkuu wa madini ya mikia ya kaolin ya Fujian ni quartz, ambayo ina kiasi kidogo cha madini yasiyosafishwa kama vile kaolinite, mica, na feldspar. Baada ya mikia ya kaolin kusindika kwa mchakato wa uboreshaji wa "uainishaji wa kusaga-hydraulic-separation-flotation ya sumaku", kiwango cha ukubwa wa chembe ya 0.6 ~ 0.125mm ni zaidi ya 95%, SiO2 ni 99.62%, Al2O3 ni 0.065%, Fe2O3 ni mchanga mwembamba wa quartz wa 92×10-6 unaokidhi mahitaji ya ubora wa mchanga wa quartz wenye chuma kidogo kwa ajili ya kioo cha photovoltaic.
Shao Weihua na wengine kutoka Taasisi ya Zhengzhou ya Matumizi Kamili ya Rasilimali za Madini, Chuo cha Sayansi ya Jiolojia cha China, walichapisha hati miliki ya uvumbuzi: njia ya kuandaa mchanga wa quartz wenye usafi wa hali ya juu kutoka kwa mikia ya kaolin. Hatua za mbinu: a. Mikia ya Kaolin hutumika kama madini ghafi, ambayo huchujwa baada ya kukorogwa na kusugwa ili kupata nyenzo ya +0.6mm; b. Nyenzo ya +0.6mm husagwa na kuainishwa, na nyenzo ya madini ya 0.4mm0.1mm hufanyiwa operesheni ya kutenganisha sumaku. Ili kupata nyenzo za sumaku na zisizo za sumaku, nyenzo zisizo za sumaku huingia katika operesheni ya kutenganisha mvuto ili kupata madini ya mwanga ya kutenganisha mvuto na madini mazito ya kutenganisha mvuto, na madini ya mwanga ya kutenganisha mvuto huingia katika operesheni ya kusaga upya ili kupata madini ya +0.1mm; c+0.1mm Madini huingia katika operesheni ya kuelea ili kupata mkusanyiko wa kuelea. Maji ya juu ya mkusanyiko wa kuelea huondolewa na kisha kuchujwa kwa kutumia ultrasonic, na kisha kuchujwa ili kupata nyenzo kubwa ya +0.1mm kama mchanga wa quartz wenye usafi wa hali ya juu. Mbinu ya uvumbuzi haiwezi tu kupata bidhaa za quartz zenye ubora wa juu, lakini pia ina muda mfupi wa usindikaji, mtiririko rahisi wa mchakato, matumizi ya chini ya nishati, na ubora wa juu wa quartz yenye ubora wa juu, ambayo inaweza kukidhi mahitaji ya ubora wa quartz yenye usafi wa hali ya juu.
Mikia ya Kaolin ina kiasi kikubwa cha rasilimali za quartz. Kupitia uboreshaji, utakaso na usindikaji wa kina, inaweza kukidhi mahitaji ya matumizi ya malighafi ya glasi nyeupe-nyeupe ya photovoltaic. Hii pia inatoa wazo jipya la matumizi kamili ya rasilimali za mikia ya kaolin.
3. Muhtasari wa soko la mchanga wa quartz wenye chuma kidogo kwa ajili ya glasi ya photovoltaic
Kwa upande mmoja, katika nusu ya pili ya 2020, uwezo wa uzalishaji uliopunguzwa upanuzi hauwezi kukabiliana na mahitaji ya kulipuka chini ya ustawi mkubwa. Ugavi na mahitaji ya glasi ya photovoltaic hayana usawa, na bei inapanda. Chini ya wito wa pamoja wa kampuni nyingi za moduli za photovoltaic, mnamo Desemba 2020, Wizara ya Viwanda na Teknolojia ya Habari ilitoa hati inayofafanua kwamba mradi wa glasi ya photovoltaic iliyokunjwa huenda usitengeneze mpango wa uingizwaji wa uwezo. Ikiathiriwa na sera mpya, kiwango cha ukuaji wa uzalishaji wa glasi ya photovoltaic kitapanuliwa kuanzia 2021. Kulingana na taarifa za umma, uwezo wa glasi ya photovoltaic iliyokunjwa yenye mpango wazi wa uzalishaji mnamo 21/22 utafikia 22250/26590t/d, ikiwa na kiwango cha ukuaji wa kila mwaka cha 68.4/48.6%. Katika kesi ya dhamana za sera na mahitaji, mchanga wa photovoltaic unatarajiwa kusababisha ukuaji wa kulipuka.
Uwezo wa uzalishaji wa sekta ya kioo cha photovoltaic 2015-2022
Kwa upande mwingine, ongezeko kubwa la uwezo wa uzalishaji wa glasi ya voltaiki ya mwanga linaweza kusababisha usambazaji wa mchanga wa silika wa chuma kidogo kuzidi usambazaji, ambayo huzuia uzalishaji halisi wa uwezo wa uzalishaji wa glasi ya voltaiki ya mwanga. Kulingana na takwimu, tangu 2014, uzalishaji wa mchanga wa quartz wa ndani wa nchi yangu kwa ujumla umekuwa chini kidogo kuliko mahitaji ya ndani, na usambazaji na mahitaji yamedumisha usawa thabiti.
Wakati huo huo, rasilimali za ndani za quartz zenye chuma kidogo nchini mwangu ni chache, zimejikita katika Heyuan ya Guangdong, Beihai ya Guangxi, Fengyang ya Anhui na Donghai ya Jiangsu, na kiasi kikubwa cha hizo kinahitaji kuagizwa kutoka nje.
Mchanga wa quartz mweupe sana wenye chuma kidogo ni mojawapo ya malighafi muhimu (ikichangia takriban 25% ya gharama ya malighafi) katika miaka ya hivi karibuni. Bei pia imekuwa ikipanda. Hapo awali, imekuwa karibu yuan 200/tani kwa muda mrefu. Baada ya kuzuka kwa janga la robo ya kwanza katika miaka 20, umeshuka kutoka kiwango cha juu, na kwa sasa unadumisha uendeshaji thabiti kwa sasa.
Mnamo 2020, mahitaji ya jumla ya mchanga wa quartz katika nchi yangu yatakuwa tani milioni 90.93, matokeo yatakuwa tani milioni 87.65, na uagizaji halisi utakuwa tani milioni 3.278. Kulingana na taarifa za umma, kiasi cha mawe ya quartz katika kilo 100 za glasi iliyoyeyushwa ni takriban kilo 72.2. Kulingana na mpango wa sasa wa upanuzi, ongezeko la uwezo wa glasi ya volteji ya mwanga mnamo 2021/2022 linaweza kufikia tani 3.23/24500/siku, kulingana na uzalishaji wa kila mwaka. Imehesabiwa kwa kipindi cha siku 360, jumla ya uzalishaji italingana na ongezeko jipya la mahitaji ya mchanga wa silika wa chuma cha chini wa tani milioni 836/635/mwaka, yaani, mahitaji mapya ya mchanga wa silika wa chuma cha chini ulioletwa na glasi ya volteji ya mwanga mnamo 2021/2022 yatachangia jumla ya mchanga wa quartz mnamo 2020 9.2%/7.0% ya mahitaji. Kwa kuzingatia kwamba mchanga wa silika wenye chuma kidogo huchangia sehemu tu ya mahitaji yote ya mchanga wa silika, shinikizo la usambazaji na mahitaji kwenye mchanga wa silika wenye chuma kidogo linalosababishwa na uwekezaji mkubwa wa uwezo wa uzalishaji wa glasi ya photovoltaic linaweza kuwa kubwa zaidi kuliko shinikizo kwenye tasnia ya jumla ya mchanga wa quartz.
—Makala kutoka kwa Mtandao wa Powder
Muda wa chapisho: Desemba-11-2021