نظرة عامة على الإنتاج والسوق لرمل الكوارتز منخفض الحديد للزجاج الكهروضوئي

خلال فترة "الخطة الخمسية الرابعة عشرة" ، وفقًا للخطة الإستراتيجية "لذروة الكربون ومحايدة الكربون" للبلاد ، ستؤدي صناعة الخلايا الكهروضوئية إلى تطور هائل.أدى اندلاع الصناعة الكهروضوئية إلى "خلق ثروة" للسلسلة الصناعية بأكملها.في هذه السلسلة المبهرة ، يعتبر الزجاج الكهروضوئي رابطًا لا غنى عنه.اليوم ، من خلال الدعوة إلى الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة ، يتزايد الطلب على الزجاج الكهروضوئي يومًا بعد يوم ، وهناك اختلال في التوازن بين العرض والطلب.في الوقت نفسه ، ارتفع أيضًا رمل الكوارتز منخفض الحديد والأبيض للغاية ، وهو مادة مهمة للزجاج الكهروضوئي ، وزاد السعر ونقص المعروض.يتوقع خبراء الصناعة أن رمل الكوارتز منخفض الحديد سيكون له زيادة طويلة الأجل بأكثر من 15 ٪ لأكثر من 10 سنوات.في ظل الرياح القوية للطاقة الكهروضوئية ، اجتذب إنتاج رمل الكوارتز منخفض الحديد الكثير من الاهتمام.

1. رمل الكوارتز للزجاج الكهروضوئي

يستخدم الزجاج الكهروضوئي بشكل عام كلوحة تغليف للوحدات الكهروضوئية ، وهو على اتصال مباشر بالبيئة الخارجية.تلعب مقاومة الطقس والقوة ونفاذية الضوء والمؤشرات الأخرى دورًا رئيسيًا في حياة الوحدات الكهروضوئية وكفاءة توليد الطاقة على المدى الطويل.من السهل صبغ أيونات الحديد في رمل الكوارتز ، ولضمان النفاذية العالية للشمس للزجاج الأصلي ، يكون محتوى الحديد في الزجاج الكهروضوئي أقل من محتوى الزجاج العادي ، ورمل الكوارتز منخفض الحديد بنقاوة عالية من السيليكون ويجب استخدام محتوى منخفض النجاسة.

في الوقت الحاضر ، هناك عدد قليل من رمال الكوارتز عالية الجودة منخفضة الحديد التي يسهل تعدينها في بلدنا ، ويتم توزيعها بشكل أساسي في هيوان ، وقوانغشي ، وفنغيانغ ، وآنهوي ، وهاينان وأماكن أخرى.في المستقبل ، مع نمو الطاقة الإنتاجية للزجاج المنقوش شديد البياض للخلايا الشمسية ، ستصبح رمال الكوارتز عالية الجودة ذات مساحة الإنتاج المحدودة موردًا نادرًا نسبيًا.سيؤدي توفير رمل الكوارتز عالي الجودة والمستقر إلى تقييد القدرة التنافسية لشركات الزجاج الكهروضوئي في المستقبل.لذلك ، فإن كيفية تقليل محتوى الحديد والألمنيوم والتيتانيوم وعناصر الشوائب الأخرى بشكل فعال في رمل الكوارتز وإعداد رمل الكوارتز عالي النقاء هو موضوع بحث ساخن.

2. إنتاج رمل الكوارتز منخفض الحديد للزجاج الكهروضوئي

2.1 تنقية رمل الكوارتز للزجاج الكهروضوئي

في الوقت الحاضر ، تشمل عمليات تنقية الكوارتز التقليدية التي يتم تطبيقها بشكل ناضج في الصناعة الفرز ، والغسل ، والتبريد بالماء ، والطحن ، والغربلة ، والفصل المغناطيسي ، وفصل الجاذبية ، والتعويم ، وترشيح الأحماض ، والترشيح الميكروبي ، وإزالة الغاز بدرجة حرارة عالية ، وما إلى ذلك ، تشمل عمليات التنقية العميقة التحميص بالكلور وفرز الألوان المشععة والفرز المغناطيسي فائق التوصيل والفراغ بدرجة حرارة عالية وما إلى ذلك.تم أيضًا تطوير عملية الإثراء العامة لتنقية رمل الكوارتز المنزلي من "الطحن ، والفصل المغناطيسي ، والغسيل" إلى "الفصل ← التكسير الخشن ← التكليس ← التبريد بالماء ← الطحن ← الفرز ← الفصل المغناطيسي ← التعويم ← الحمض عملية الإثراء المشتركة من الغمر ← الغسيل ← التجفيف ، جنبًا إلى جنب مع الميكروويف والموجات فوق الصوتية وغيرها من وسائل المعالجة المسبقة أو التنقية الإضافية ، يحسن تأثير التنقية بشكل كبير.نظرًا لمتطلبات الحديد المنخفضة للزجاج الكهروضوئي ، يتم تقديم البحث والتطوير لطرق إزالة رمل الكوارتز بشكل أساسي.

يوجد الحديد بشكل عام في الأشكال الستة الشائعة التالية في خام الكوارتز:

توجد على شكل جسيمات دقيقة في الطين أو الفلسبار الكاولين
تعلق على سطح جزيئات الكوارتز على شكل فيلم أكسيد الحديد
③ معادن الحديد مثل الهيماتيت ، والمغنتيت ، والبراكولاريت ، والكينيت ، وما إلى ذلك ، أو المعادن المحتوية على الحديد مثل الميكا ، والأمفيبول ، والعقيق ، إلخ.
④ إنه في حالة غمر أو عدسة داخل جزيئات الكوارتز
موجود في حالة المحلول الصلب داخل بلورة الكوارتز
⑥ سيتم خلط كمية معينة من الحديد الثانوي في عملية التكسير والطحن

لفصل المعادن المحتوية على الحديد عن الكوارتز بشكل فعال ، من الضروري التأكد أولاً من حالة حدوث شوائب الحديد في خام الكوارتز واختيار طريقة إثراء معقولة وعملية فصل لتحقيق إزالة شوائب الحديد.

(1) عملية الفصل المغناطيسي

يمكن لعملية الفصل المغناطيسي إزالة معادن الشوائب المغناطيسية الضعيفة مثل الهيماتيت والليمونيت والبيوتايت بما في ذلك الجسيمات الملتصقة إلى أقصى حد.وفقًا للقوة المغناطيسية ، يمكن تقسيم الفصل المغناطيسي إلى فصل مغناطيسي قوي وفصل مغناطيسي ضعيف.عادة ما يعتمد الفصل المغناطيسي القوي على فاصل مغناطيسي قوي مبلل أو فاصل مغناطيسي عالي التدرج.

بشكل عام ، يمكن اختيار رمل الكوارتز الذي يحتوي بشكل أساسي على معادن شائبة مغناطيسية ضعيفة مثل الليمونيت ، والهيماتيت ، والبيوتايت ، وما إلى ذلك ، باستخدام آلة مغناطيسية قوية من النوع الرطب بقيمة أعلى من 8.0 × 105 أمبير / م ؛بالنسبة للمعادن المغناطيسية القوية التي يسيطر عليها خام الحديد ، من الأفضل استخدام آلة مغناطيسية ضعيفة أو آلة مغناطيسية متوسطة للفصل.[2] في الوقت الحاضر ، مع تطبيق فواصل مغناطيسية ذات مجال مغناطيسي قوي وعالي التدرج ، تم تحسين الفصل المغناطيسي والتنقية بشكل ملحوظ مقارنة بالماضي.على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي استخدام فاصل مغناطيسي قوي من نوع أسطوانة الحث الكهرومغناطيسي لإزالة الحديد تحت قوة المجال المغناطيسي 2.2T إلى تقليل محتوى Fe2O3 من 0.002٪ إلى 0.0002٪.

(2) عملية التعويم

التعويم هو عملية فصل الجزيئات المعدنية من خلال الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة على سطح الجزيئات المعدنية.وتتمثل الوظيفة الرئيسية في إزالة الميكا المعدنية والفلسبار من رمل الكوارتز.بالنسبة لفصل التعويم بين المعادن المحتوية على الحديد والكوارتز ، فإن معرفة شكل حدوث شوائب الحديد وشكل توزيع كل حجم جسيم هو المفتاح لاختيار عملية فصل مناسبة لإزالة الحديد.تحتوي معظم المعادن المحتوية على الحديد على نقطة كهربائية صفرية أعلى من 5 ، وهي مشحونة إيجابياً في بيئة حمضية ، ومناسبة نظريًا لاستخدام المجمعات الأنيونية.

يمكن استخدام الأحماض الدهنية (الصابون) أو الهيدروكربيل سلفونات أو الكبريتات كمجمع أنيوني لتعويم خام أكسيد الحديد.يمكن أن يكون البيريت تعويمًا للبيريت من الكوارتز في بيئة تخليل باستخدام عامل التعويم الكلاسيكي لإيزوبوتيل زانثات بالإضافة إلى مسحوق أسود بوتيل أمين (4: 1).الجرعة حوالي 200ppmw.

يستخدم تعويم الإلمنيت عمومًا أوليات الصوديوم (0.21 مول / لتر) كعامل تعويم لضبط الرقم الهيدروجيني إلى 4 ~ 10.يحدث تفاعل كيميائي بين أيونات أوليات وجزيئات الحديد على سطح الإلمنيت لإنتاج أوليات الحديد ، والتي يتم امتصاصها كيميائياً أيونات أوليات تحافظ على الإلمنيت مع قابلية أفضل للطفو.تتميز مجمعات حمض الفوسفونيك القائمة على الهيدروكربون والتي تم تطويرها في السنوات الأخيرة بانتقائية جيدة وأداء تجميع جيد للإلمنيت.

(3) عملية ترشيح الحمض

الغرض الرئيسي من عملية الترشيح الحمضي هو إزالة معادن الحديد القابلة للذوبان في المحلول الحمضي.تشمل العوامل التي تؤثر على تأثير التنقية لغسل الحمض حجم حبيبات رمل الكوارتز ، ودرجة الحرارة ، والوقت ، ونوع الحمض ، وتركيز الحمض ، ونسبة السائل إلى الحالة الصلبة ، وما إلى ذلك ، وزيادة درجة الحرارة والمحلول الحمضي.يمكن أن يؤدي تركيز جزيئات الكوارتز وتقليل نصف قطرها إلى زيادة معدل الترشيح ومعدل ترشيح Al.تأثير التنقية لحمض واحد محدود ، والحمض المختلط له تأثير تآزري ، والذي يمكن أن يزيد بشكل كبير من معدل إزالة عناصر الشوائب مثل Fe و K. الأحماض غير العضوية الشائعة هي HF ، H2SO4 ، HCl ، HNO3 ، H3PO4 ، HClO4 ، H2C2O4 ، بشكل عام ، يتم خلط اثنين أو أكثر منهم واستخدامهم بنسبة معينة.

حمض الأكساليك هو حمض عضوي شائع الاستخدام لترشيح الحمض.يمكن أن يشكل معقدًا مستقرًا نسبيًا مع أيونات المعادن المذابة ، ويتم غسل الشوائب بسهولة.يتميز بجرعة منخفضة ومعدل مرتفع لإزالة الحديد.يستخدم بعض الأشخاص الموجات فوق الصوتية للمساعدة في تنقية حمض الأكساليك ، ووجدوا أنه بالمقارنة مع التحريك التقليدي والموجات فوق الصوتية للدبابات ، فإن الموجات فوق الصوتية للمسبار لديها أعلى معدل لإزالة الحديد ، وكمية حمض الأكساليك أقل من 4 جم / لتر ، ويصل معدل إزالة الحديد 75.4٪.

يمكن أن يؤدي وجود حمض الهيدروفلوريك المخفف وحمض الهيدروفلوريك إلى إزالة الشوائب المعدنية بشكل فعال مثل Fe ، Al ، Mg ، ولكن يجب التحكم في كمية حمض الهيدروفلوريك لأن حمض الهيدروفلوريك يمكن أن يؤدي إلى تآكل جزيئات الكوارتز.يؤثر استخدام أنواع مختلفة من الأحماض أيضًا على جودة عملية التنقية.من بينها ، يكون للحمض المختلط لـ HCl و HF أفضل تأثير معالجة.يستخدم بعض الأشخاص عامل ترشيح مختلط HCl و HF لتنقية رمل الكوارتز بعد الفصل المغناطيسي.من خلال الترشيح الكيميائي ، الكمية الإجمالية لعناصر الشوائب هي 40.71 ميكروغرام / غرام ، ونقاء SiO2 يصل إلى 99.993٪ بالوزن.

(4) الترشيح الجرثومي

تُستخدم الكائنات الحية الدقيقة في ترشيح الحديد ذي الأغشية الرقيقة أو تشريب الحديد على سطح جزيئات رمل الكوارتز ، وهي تقنية تم تطويرها مؤخرًا لإزالة الحديد.أظهرت الدراسات الأجنبية أن استخدام Aspergillus niger و Penicillium و Pseudomonas و Polymyxin Bacillus وغيرها من الكائنات الحية الدقيقة لتصفية الحديد على سطح طبقة الكوارتز قد حقق نتائج جيدة ، والتي من خلالها تأثير الرشاشيات السوداء لتصفية الحديد بشكل مثالي.معدل إزالة Fe2O3 في الغالب أعلى من 75٪ ، ودرجة تركيز Fe2O3 منخفضة تصل إلى 0.007٪.ووجد أن تأثير نض الحديد مع الزراعة المسبقة لمعظم البكتيريا والعفن سيكون أفضل.

2.2 التقدم البحثي الآخر لرمل الكوارتز للزجاج الكهروضوئي

من أجل تقليل كمية الحمض وتقليل صعوبة معالجة مياه الصرف الصحي والحفاظ على البيئة ، Peng Shou [5] et al.تم الكشف عن طريقة لتحضير رمل كوارتز منخفض الحديد 10 جزء في المليون من خلال عملية غير تخليل: يتم استخدام الكوارتز الطبيعي كمواد خام ، وثلاث مراحل للتكسير ، ويمكن أن تحصل المرحلة الأولى من الطحن وتصنيف المرحلة الثانية على 0.1 ~ 0.7 مم حصى ؛يتم فصل الحبيبات عن طريق المرحلة الأولى من الفصل المغناطيسي والمرحلة الثانية من الإزالة المغناطيسية القوية للحديد الميكانيكي والمعادن الحاملة للحديد للحصول على رمال الفصل المغناطيسي ؛يتم الحصول على الفصل المغناطيسي للرمل عن طريق التعويم في المرحلة الثانية محتوى Fe2O3 أقل من 10 جزء في المليون من رمل الكوارتز منخفض الحديد ، ويستخدم التعويم H2SO4 كمنظم ، ويضبط الرقم الهيدروجيني = 2 ~ 3 ، ويستخدم أوليات الصوديوم وزيت جوز الهند بروبيلين ديامين كمجمعات .يلبي رمل الكوارتز المحضر SiO2≥99.9٪ ، Fe2O3≤10ppm ، متطلبات المواد الخام السيليسية المطلوبة للزجاج البصري ، وزجاج العرض الكهروضوئي ، وزجاج الكوارتز.

من ناحية أخرى ، مع استنفاد موارد الكوارتز عالية الجودة ، اجتذب الاستخدام الشامل للموارد المنخفضة الجودة اهتمامًا واسع النطاق.استخدمت شركة Xie Enjun من شركة Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co.، Ltd. مخلفات الكاولين لإعداد رمل الكوارتز منخفض الحديد للزجاج الكهروضوئي.التركيب المعدني الرئيسي لمخلفات فوجيان الكاولين هو الكوارتز ، والذي يحتوي على كمية صغيرة من معادن الشوائب مثل الكاولين والميكا والفلدسبار.بعد معالجة مخلفات الكاولين من خلال عملية إثراء "الطحن - التصنيف الهيدروليكي - الفصل المغناطيسي - التعويم" ، محتوى 0.6 ~ 0.125 مم حجم الجسيمات أكبر من 95٪ ، SiO2 99.62٪ ، Al2O3 هو 0.065٪ ، Fe2O3 هو 92 × 10-6 رمل الكوارتز الناعم يلبي متطلبات الجودة لرمل الكوارتز منخفض الحديد للزجاج الكهروضوئي.
نشر Shao Weihua وآخرون من معهد Zhengzhou للاستخدام الشامل للموارد المعدنية ، الأكاديمية الصينية للعلوم الجيولوجية ، براءة اختراع: طريقة لتحضير رمل الكوارتز عالي النقاء من مخلفات الكاولين.خطوات الطريقة: أ.تُستخدم مخلفات الكاولين كخام خام ، يتم نخله بعد تقليبه وتنقيته للحصول على + 0.6 مم من المادة ؛ب.+ 0.6 مم مادة مطحونة ومصنفة ، وتخضع مادة معدنية 0.4 مم 0.1 مم لعملية فصل مغناطيسي ، للحصول على مواد مغناطيسية وغير مغناطيسية ، تدخل المواد غير المغناطيسية عملية فصل الجاذبية للحصول على معادن ضوء فصل الجاذبية و تدخل المعادن الثقيلة لفصل الجاذبية ، والمعادن الخفيفة بفصل الجاذبية في عملية إعادة الطحن للفحص للحصول على + 0.1 مم من المعادن ؛ج. + 0.1 مم يدخل المعدن في عملية التعويم للحصول على مركز التعويم.تتم إزالة الماء العلوي لتركيز التعويم ثم يتم تخليله بالموجات فوق الصوتية ، ثم نخله للحصول على + 0.1 مم مادة خشنة كرمل كوارتز عالي النقاء.لا يمكن لطريقة الاختراع الحصول على منتجات مركز كوارتز عالية الجودة فحسب ، بل تتميز أيضًا بوقت معالجة قصير ، وتدفق عملية بسيط ، واستهلاك منخفض للطاقة ، وجودة عالية لمركز الكوارتز الذي تم الحصول عليه ، والذي يمكن أن يلبي متطلبات الجودة عالية النقاء كوارتز.

تحتوي مخلفات الكاولين على كمية كبيرة من موارد الكوارتز.من خلال الإثراء ، التنقية والمعالجة العميقة ، يمكنها تلبية متطلبات استخدام المواد الخام الزجاجية البيضاء الفائقة الكهروضوئية.يوفر هذا أيضًا فكرة جديدة للاستخدام الشامل لموارد نفايات الكاولين.

3. نظرة عامة على السوق لرمل الكوارتز منخفض الحديد للزجاج الكهروضوئي

من ناحية أخرى ، في النصف الثاني من عام 2020 ، لا تستطيع الطاقة الإنتاجية المقيدة بالتوسع مواجهة الطلب الهائل في ظل الازدهار المرتفع.العرض والطلب على الزجاج الكهروضوئي غير متوازن ، والسعر يرتفع.في إطار الدعوة المشتركة للعديد من شركات الوحدات الكهروضوئية ، في ديسمبر 2020 ، أصدرت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات وثيقة توضح أن مشروع الزجاج المدلفن الكهروضوئي قد لا يصوغ خطة لاستبدال السعة.متأثرًا بالسياسة الجديدة ، سيتم توسيع معدل نمو إنتاج الزجاج الكهروضوئي اعتبارًا من عام 2021. وفقًا للمعلومات العامة ، ستصل قدرة الزجاج الكهروضوئي المدرفل مع خطة واضحة للإنتاج في 21/22 إلى 22250/26590 طن / يوم ، مع معدل نمو سنوي 68.4 / 48.6٪.في حالة الضمانات المتعلقة بالسياسات وجانب الطلب ، من المتوقع أن تؤدي الرمال الكهروضوئية إلى نمو هائل.

2015-2022 الطاقة الإنتاجية لصناعة الزجاج الكهروضوئية

من ناحية أخرى ، قد تتسبب الزيادة الكبيرة في الطاقة الإنتاجية للزجاج الكهروضوئي في زيادة المعروض من رمال السيليكا منخفضة الحديد ، مما يؤدي بدوره إلى تقييد الإنتاج الفعلي للطاقة الكهروضوئية لإنتاج الزجاج.وفقًا للإحصاءات ، منذ عام 2014 ، كان إنتاج رمل الكوارتز المحلي في بلدي أقل بشكل طفيف من الطلب المحلي ، وحافظ العرض والطلب على توازن ضيق.

في الوقت نفسه ، فإن موارد غرينية الكوارتز المحلية منخفضة الحديد في بلدي شحيحة ، وتتركز في هيوان بمقاطعة قوانغدونغ وبيهاي في قوانغشي وفنغيانغ آنهوي ودونغهاي في جيانغسو ، ويلزم استيراد كمية كبيرة منها.

يعتبر رمل الكوارتز منخفض الحديد أحد المواد الخام المهمة (يمثل حوالي 25 ٪ من تكلفة المواد الخام) في السنوات الأخيرة.السعر كان يرتفع أيضا.في الماضي ، كان يبلغ حوالي 200 يوان / طن لفترة طويلة.بعد تفشي وباء Q1 في 20 عامًا ، انخفض من مستوى عالٍ ، وهو يحافظ حاليًا على عمل مستقر في الوقت الحالي.

في عام 2020 ، سيكون الطلب الإجمالي لبلدي على رمل الكوارتز 90.93 مليون طن ، وسيكون الناتج 87.65 مليون طن ، وسيصل صافي الواردات إلى 3.278 مليون طن.وفقًا للمعلومات العامة ، تبلغ كمية حجر الكوارتز في 100 كجم من الزجاج المصهور حوالي 72.2 كجم.وفقًا لخطة التوسع الحالية ، قد تصل زيادة سعة الزجاج الكهروضوئي في 2021/2022 إلى 3.23 / 24500 طن / يوم ، وفقًا للإنتاج السنوي المحسوب على مدار 360 يومًا ، سيتوافق إجمالي الإنتاج مع الطلب المتزايد حديثًا على المنتجات المنخفضة - رمال السيليكا الحديدية التي تبلغ 836/635 مليون طن / سنة ، أي أن الطلب الجديد على رمل السيليكا منخفض الحديد الناتج عن الزجاج الكهروضوئي في 2021/2022 سوف يمثل إجمالي رمل الكوارتز في عام 2020 9.2٪ / 7.0٪ من الطلب .بالنظر إلى أن رمال السيليكا منخفضة الحديد لا تمثل سوى جزء من إجمالي الطلب على رمال السيليكا ، فإن ضغط العرض والطلب على رمال السيليكا منخفضة الحديد الناجم عن الاستثمار على نطاق واسع في قدرة إنتاج الزجاج الكهروضوئي قد يكون أعلى بكثير من الضغط على رمل السيليكا. صناعة رمل الكوارتز الشاملة.

—مقالة من شبكة مسحوق