"14-besh yillik reja" davrida, mamlakatning "uglerod cho'qqisi va uglerod neytral" strategik rejasiga ko'ra, fotovoltaik sanoati portlovchi rivojlanishga olib keladi. Fotovoltaik sanoatining avj olishi butun sanoat zanjiri uchun "boylik yaratdi". Ushbu ajoyib zanjirda fotovoltaik oynalar ajralmas bo'g'in hisoblanadi. Bugungi kunda energiya tejash va atrof-muhitni muhofaza qilishni targ'ib qilib, fotovoltaik oynalarga talab kundan-kunga ortib bormoqda va talab va taklif o'rtasida nomutanosiblik mavjud. Shu bilan birga, fotovoltaik oynalar uchun muhim material bo'lgan kam temirli va ultra oq kvarts qumi ham oshdi va narx oshdi va taklif yetishmayapti. Sanoat mutaxassislari kam temirli kvarts qumi 10 yildan ortiq vaqt davomida 15% dan ortiq uzoq muddatli o'sishga ega bo'lishini bashorat qilmoqdalar. Fotovoltaikning kuchli shamoli ostida kam temirli kvarts qumi ishlab chiqarish katta e'tiborni tortdi.
1. Fotovoltaik shisha uchun kvarts qumi
Fotovoltaik oynalar odatda fotovoltaik modullarning kapsulalash paneli sifatida ishlatiladi va u tashqi muhit bilan bevosita aloqada bo'ladi. Uning ob-havoga chidamliligi, kuchi, yorug'lik o'tkazuvchanligi va boshqa ko'rsatkichlari fotovoltaik modullarning ishlash muddati va uzoq muddatli energiya ishlab chiqarish samaradorligida markaziy rol o'ynaydi. Kvarts qumidagi temir ionlarini bo'yash oson va asl oynaning yuqori quyosh o'tkazuvchanligini ta'minlash uchun fotovoltaik oynaning temir miqdori oddiy oynaga qaraganda pastroq bo'ladi va yuqori kremniy tozaligi va past aralashmalar miqdoriga ega kam temirli kvarts qumidan foydalanish kerak.
Hozirgi vaqtda mamlakatimizda qazib olish oson bo'lgan yuqori sifatli kam temirli kvarts qumlari kam va ular asosan Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Xaynan va boshqa joylarda tarqalgan. Kelajakda quyosh batareyalari uchun ultra oq rangli bo'rttirma oynalar ishlab chiqarish quvvatining o'sishi bilan cheklangan ishlab chiqarish maydoniga ega yuqori sifatli kvarts qumi nisbatan kam uchraydigan resursga aylanadi. Yuqori sifatli va barqaror kvarts qumi yetkazib berish kelajakda fotovoltaik shisha kompaniyalarining raqobatbardoshligini cheklaydi. Shuning uchun kvarts qumidagi temir, alyuminiy, titan va boshqa aralashmalar elementlarining miqdorini samarali ravishda kamaytirish va yuqori tozalikdagi kvarts qumini tayyorlash dolzarb tadqiqot mavzusidir.
2. Fotovoltaik shisha uchun kam temirli kvarts qumi ishlab chiqarish
2.1 Fotovoltaik shisha uchun kvarts qumini tozalash
Hozirgi vaqtda sanoatda yetuk qo'llaniladigan an'anaviy kvarts tozalash jarayonlari saralash, tozalash, kalsinatsiya-suv bilan sovutish, maydalash, elakdan o'tkazish, magnit ajratish, gravitatsiya ajratish, flotatsiya, kislota bilan yuvish, mikrobial yuvish, yuqori haroratli gazsizlantirish va boshqalarni o'z ichiga oladi. Chuqur tozalash jarayonlari xlorli qovurish, nurlantirish ostida rang ajratish, o'ta o'tkazuvchan magnit ajratish, yuqori haroratli vakuum va boshqalarni o'z ichiga oladi. Maishiy kvarts qumini tozalashning umumiy boyitish jarayoni ham dastlabki "maydalash, magnit ajratish, yuvish" dan "ajratish → qo'pol maydalash → kalsinatsiya → suv bilan sovutish → maydalash → saralash → magnit ajratish → flotatsiya → kislota" gacha rivojlangan. Mikroto'lqinli, ultratovushli va boshqa oldindan tozalash yoki yordamchi tozalash vositalari bilan birgalikda cho'milish → yuvish → quritishning birlashtirilgan boyitish jarayoni tozalash effektini sezilarli darajada yaxshilaydi. Fotovoltaik oynaning kam temir talablarini hisobga olgan holda, kvarts qumini olib tashlash usullarini tadqiq qilish va ishlab chiqish asosan joriy etilmoqda.
Odatda temir kvarts rudasida quyidagi oltita keng tarqalgan shaklda mavjud:
① Loy yoki kaolinlangan dala shpatida mayda zarrachalar shaklida mavjud
②Kvarts zarralari yuzasiga temir oksidi plyonkasi shaklida biriktirilgan
③Gematit, magnetit, spekulyarit, kinit va boshqalar kabi temir minerallari yoki slyuda, amfibol, granat va boshqalar kabi temir o'z ichiga olgan minerallar.
④Kvarts zarralari ichida botirish yoki linza holatida bo'ladi
⑤ Kvarts kristalining ichida qattiq eritma holatida mavjud
⑥ Maydalash va maydalash jarayonida ma'lum miqdorda ikkilamchi temir aralashtiriladi
Temir o'z ichiga olgan minerallarni kvartsdan samarali ajratish uchun avval kvarts rudasida temir aralashmalarining paydo bo'lish holatini aniqlash va temir aralashmalarini olib tashlash uchun oqilona boyitish usuli va ajratish jarayonini tanlash kerak.
(1) Magnit ajratish jarayoni
Magnit ajratish jarayoni gematit, limonit va biotit kabi zaif magnit aralashma minerallarini, shu jumladan birlashgan zarrachalarni eng katta darajada olib tashlashi mumkin. Magnit kuchiga ko'ra, magnit ajratish kuchli magnit ajratish va kuchsiz magnit ajratishga bo'linishi mumkin. Kuchli magnit ajratish odatda nam kuchli magnit ajratgich yoki yuqori gradientli magnit ajratgichdan foydalanadi.
Umuman olganda, asosan limonit, gematit, biotit va boshqalar kabi kuchsiz magnit aralashma minerallarini o'z ichiga olgan kvarts qumi 8,0 × 105A/m dan yuqori qiymatda nam turdagi kuchli magnit mashina yordamida tanlanishi mumkin; Temir rudasi ustunlik qiladigan kuchli magnit minerallar uchun ajratish uchun kuchsiz magnit mashinadan yoki o'rta magnit mashinadan foydalanish yaxshiroqdir. [2] Hozirgi kunda yuqori gradientli va kuchli magnit maydonli magnit ajratgichlarni qo'llash orqali magnit ajratish va tozalash avvalgiga nisbatan sezilarli darajada yaxshilandi. Masalan, 2,2T magnit maydon kuchi ostida temirni olib tashlash uchun elektromagnit induksion rolikli kuchli magnit ajratgichdan foydalanish Fe2O3 tarkibini 0,002% dan 0,0002% gacha kamaytirishi mumkin.
(2) Flotatsiya jarayoni
Flotatsiya - bu mineral zarrachalar yuzasida turli xil fizik va kimyoviy xususiyatlar orqali mineral zarrachalarni ajratish jarayoni. Asosiy vazifasi kvarts qumidan tegishli mineral slyuda va dala shpatini olib tashlashdir. Temir o'z ichiga olgan minerallar va kvartsni flotatsiya orqali ajratish uchun temir aralashmalarining paydo bo'lish shaklini va har bir zarracha hajmining tarqalish shaklini aniqlash temirni olib tashlash uchun to'g'ri ajratish jarayonini tanlashning kalitidir. Ko'pgina temir o'z ichiga olgan minerallar 5 dan yuqori nol elektr nuqtasiga ega, bu kislotali muhitda musbat zaryadlangan va nazariy jihatdan anion kollektorlaridan foydalanish uchun mos keladi.
Yog 'kislotasi (sovun), karbid sulfonat yoki sulfat temir oksidi rudasini flotatsiya qilish uchun anion kollektor sifatida ishlatilishi mumkin. Pirit - bu izobutil ksantat va butilamin qora kukuni (4:1) uchun klassik flotatsiya agenti bilan tuzlash muhitida kvartsdan olingan piritni flotatsiya qilish. Doza taxminan 200 ppmw.
Ilmenitning flotatsiyasi odatda pH ni 4 ~ 10 ga sozlash uchun flotatsiya agenti sifatida natriy oleat (0,21 mol/L) dan foydalanadi. Ilmenit yuzasida oleat ionlari va temir zarralari o'rtasida kimyoviy reaksiya sodir bo'lib, temir oleat hosil bo'ladi, u kimyoviy adsorbsiyalanadi. Oleat ionlari ilmenitni yaxshiroq suzuvchanlik bilan ushlab turadi. So'nggi yillarda ishlab chiqilgan uglevodorod asosidagi fosfon kislotasi kollektorlari ilmenit uchun yaxshi selektivlik va yig'ish ko'rsatkichlariga ega.
(3) Kislota bilan eritish jarayoni
Kislota bilan eritish jarayonining asosiy maqsadi kislota eritmasida eriydigan temir minerallarini olib tashlashdir. Kislota bilan eritishning tozalash ta'siriga ta'sir qiluvchi omillar kvarts qumi zarrachalarining kattaligi, harorati, vaqti, kislota turi, kislota konsentratsiyasi, qattiq-suyuqlik nisbati va boshqalarni o'z ichiga oladi va harorat va kislota eritmasini oshiradi. Kvarts zarrachalarining konsentratsiyasi va radiusini kamaytirish Al ning eritish tezligi va eritish tezligini oshirishi mumkin. Bitta kislotaning tozalash ta'siri cheklangan va aralash kislota sinergetik ta'sirga ega, bu Fe va K kabi nopoklik elementlarini olib tashlash tezligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Keng tarqalgan noorganik kislotalar HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4 bo'lib, odatda ulardan ikkitasi yoki undan ko'pi aralashtiriladi va ma'lum bir nisbatda ishlatiladi.
Oksalat kislotasi kislotani eritish uchun keng tarqalgan organik kislotadir. U erigan metall ionlari bilan nisbatan barqaror kompleks hosil qilishi mumkin va aralashmalar osongina yuvilib ketadi. Uning afzalliklari past dozada va yuqori temirni olib tashlash tezligida. Ba'zi odamlar oksalat kislotasini tozalashga yordam berish uchun ultratovushdan foydalanadilar va an'anaviy aralashtirish va tank ultratovushiga nisbatan zond ultratovushida eng yuqori Fe olib tashlash tezligi, oksalat kislotasi miqdori 4 g/L dan kam va temirni olib tashlash darajasi 75,4% ga yetishi aniqlandi.
Suyultirilgan kislota va gidroflorik kislotaning mavjudligi Fe, Al, Mg kabi metall aralashmalarini samarali ravishda yo'q qilishi mumkin, ammo gidroflorik kislota miqdorini nazorat qilish kerak, chunki gidroflorik kislota kvarts zarralarini zanglashi mumkin. Turli xil kislotalardan foydalanish tozalash jarayonining sifatiga ham ta'sir qiladi. Ular orasida HCl va HF aralash kislotasi eng yaxshi ishlov berish effektiga ega. Ba'zi odamlar magnit ajratishdan keyin kvarts qumini tozalash uchun HCl va HF aralash eritish vositasidan foydalanadilar. Kimyoviy eritish orqali aralashma elementlarining umumiy miqdori 40,71 mkg/g ni tashkil qiladi va SiO2 ning sofligi 99,993% gacha yetadi.
(4) Mikrobial eritmalar bilan yuvish
Mikroorganizmlar kvarts qumi zarralari yuzasida yupqa plyonkali temirni eritib yuborish yoki temirni singdirish uchun ishlatiladi, bu temirni olib tashlashning yaqinda ishlab chiqilgan usuli hisoblanadi. Xorijiy tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kvarts plyonkasi yuzasida temirni eritib yuborish uchun Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus va boshqa mikroorganizmlardan foydalanish yaxshi natijalarga erishdi, ulardan Aspergillus niger temirni eritib yuborish effekti eng yaxshi. Fe2O3 ni olib tashlash darajasi asosan 75% dan yuqori va Fe2O3 konsentratining darajasi 0,007% gacha past. Va ko'pgina bakteriyalar va mog'orlarni oldindan kultivatsiya qilish bilan temirni eritib yuborish effekti yaxshiroq bo'lishi aniqlandi.
2.2 Fotovoltaik shisha uchun kvarts qumining boshqa tadqiqotlari
Kislota miqdorini kamaytirish, oqava suvlarni tozalash qiyinligini kamaytirish va ekologik toza bo'lish uchun Peng Shou [5] va boshqalar 10 ppm kam temirli kvarts qumini tuzlamasdan tayyorlash usulini ochib berishdi: tabiiy tomirli kvarts xom ashyo sifatida ishlatiladi va uch bosqichli maydalash. Birinchi bosqich maydalash va ikkinchi bosqich tasnifi 0,1 ~ 0,7 mm grit olishi mumkin; grit magnit ajratishning birinchi bosqichi va mexanik temir va temirli minerallarni kuchli magnit bilan olib tashlashning ikkinchi bosqichi orqali magnit ajratish qumini olish uchun ajratiladi; qumni magnit ajratish ikkinchi bosqich flotatsiyasi orqali olinadi. Fe2O3 miqdori 10 ppm kam temirli kvarts qumidan past, flotatsiya regulyator sifatida H2SO4 dan foydalanadi, pH = 2 ~ 3 ni sozlaydi, kollektor sifatida natriy oleat va kokos moyiga asoslangan propilen diamindan foydalanadi. Tayyorlangan kvarts qumi SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10 ppm, optik oynalar, fotoelektrik displey oynalari va kvarts oynalari uchun zarur bo'lgan kremniyli xom ashyo talablariga javob beradi.
Boshqa tomondan, yuqori sifatli kvarts resurslarining kamayishi bilan, past darajadagi resurslardan kompleks foydalanish keng e'tiborni tortdi. China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. kompaniyasining Xie Enjun kompaniyasi fotovoltaik oynalar uchun kam temirli kvarts qumini tayyorlash uchun kaolin qoldiqlaridan foydalangan. Fujian kaolin qoldiqlarining asosiy mineral tarkibi kvarts bo'lib, u tarkibida kaolinit, slyuda va dala shpati kabi oz miqdordagi aralashma minerallari mavjud. Kaolin qoldiqlari "maydalash-gidravlik tasniflash-magnit ajratish-flotatsiya" boyitish jarayoni bilan qayta ishlangandan so'ng, 0,6 ~ 0,125 mm zarracha hajmi 95% dan katta, SiO2 99,62%, Al2O3 0,065%, Fe2O3 92 × 10-6 mayda kvarts qumi fotovoltaik oynalar uchun kam temirli kvarts qumining sifat talablariga javob beradi.
Xitoy Geologiya fanlari akademiyasining Zhengzhou mineral resurslardan kompleks foydalanish institutidan Shao Veyxua va boshqalar ixtiro patentini e'lon qilishdi: kaolin chiqindilaridan yuqori tozalikdagi kvarts qumini tayyorlash usuli. Usul bosqichlari: a. Kaolin chiqindilari xom ruda sifatida ishlatiladi, u aralashtirilgandan va +0,6 mm material olish uchun ishqalangandan so'ng elakdan o'tkaziladi; b. +0,6 mm material maydalanadi va tasniflanadi va 0,4 mm 0,1 mm mineral material magnit ajratish operatsiyasiga duchor qilinadi. Magnit va magnit bo'lmagan materiallarni olish uchun magnit bo'lmagan materiallar tortishish ajratish operatsiyasiga kiradi, yengil minerallar esa tortishish ajratish usulida qayta maydalash operatsiyasiga kiradi, yengil minerallar esa +0,1 mm minerallarni olish uchun elakdan o'tkaziladi; c.+0,1 mm Mineral flotatsiya konsentratini olish uchun flotatsiya operatsiyasiga kiradi. Flotatsiya konsentratining yuqori suvi olib tashlanadi va keyin ultratovush yordamida tuzlanadi, so'ngra +0,1 mm qo'pol materialni yuqori tozalikdagi kvarts qumi sifatida olish uchun elakdan o'tkaziladi. Ushbu ixtiro usuli nafaqat yuqori sifatli kvarts konsentrati mahsulotlarini olish imkonini beradi, balki qisqa ishlov berish vaqti, oddiy jarayon oqimi, kam energiya sarfi va olingan kvarts konsentratining yuqori sifatiga ega bo'lib, yuqori toza kvartsning sifat talablariga javob beradi.
Kaolin chiqindilari katta miqdorda kvarts resurslarini o'z ichiga oladi. Boyitish, tozalash va chuqur qayta ishlash orqali u fotovoltaik ultra oq shisha xom ashyosidan foydalanish talablariga javob berishi mumkin. Bu shuningdek, kaolin chiqindilari resurslaridan kompleks foydalanish uchun yangi g'oyani taqdim etadi.
3. Fotovoltaik shisha uchun kam temirli kvarts qumi bozoriga umumiy nuqtai nazar
Bir tomondan, 2020 yilning ikkinchi yarmida kengayish bilan cheklangan ishlab chiqarish quvvati yuqori farovonlik sharoitida portlovchi talabni qondira olmaydi. Fotovoltaik oynaga talab va taklif muvozanatsiz va narx ko'tarilmoqda. Ko'plab fotovoltaik modul kompaniyalarining qo'shma chaqirig'iga binoan, 2020 yil dekabr oyida Sanoat va axborot texnologiyalari vazirligi fotovoltaik prokat shisha loyihasi quvvatni almashtirish rejasini tuzmasligi mumkinligini aniqlovchi hujjatni e'lon qildi. Yangi siyosat ta'sirida fotovoltaik oyna ishlab chiqarishning o'sish sur'ati 2021 yildan boshlab kengaytiriladi. Ommaviy ma'lumotlarga ko'ra, 21/22 da ishlab chiqarish uchun aniq rejaga ega prokat fotovoltaik oynaning quvvati 22250/26590t/kunga yetadi, yillik o'sish sur'ati 68,4/48,6% ni tashkil qiladi. Siyosat va talab tomoni kafolatlari holatida fotovoltaik qum portlovchi o'sishni boshlashi kutilmoqda.
2015-2022 yillarda fotovoltaik shisha sanoati ishlab chiqarish quvvati
Boshqa tomondan, fotovoltaik oynalar ishlab chiqarish quvvatining sezilarli darajada oshishi kam temirli kremniy qumi ta'minotining taklifdan oshib ketishiga olib kelishi mumkin, bu esa o'z navbatida fotovoltaik oynalar ishlab chiqarish quvvatining haqiqiy ishlab chiqarilishini cheklaydi. Statistikaga ko'ra, 2014-yildan beri mamlakatimning ichki kvarts qumi ishlab chiqarishi odatda ichki talabdan biroz pastroq bo'lib, talab va taklif o'rtasida muvozanat saqlanib qolgan.
Shu bilan birga, mamlakatimning mahalliy kam temirli kvartsli toshqin resurslari kam, ular Guangdongning Heyuan, Guangxining Beixay, Anhuining Fengyang va Jiangsuning Dongxay shaharlarida to'plangan va ularning katta qismini import qilish kerak.
So'nggi yillarda temir miqdori kam bo'lgan ultra oq kvarts qumi muhim xom ashyolardan biri hisoblanadi (xom ashyo narxining taxminan 25% ni tashkil qiladi). Narxi ham oshib bormoqda. Ilgari u uzoq vaqt davomida tonnasiga 200 yuan atrofida bo'lgan. 20 yil ichida 1-chorak epidemiyasi boshlanganidan keyin u yuqori darajadan tushib ketdi va hozircha barqaror ishlamoqda.
2020-yilda mamlakatimning kvarts qumiga bo'lgan umumiy talabi 90,93 million tonnani, ishlab chiqarish hajmi 87,65 million tonnani va sof import hajmi 3,278 million tonnani tashkil qiladi. Ommaviy ma'lumotlarga ko'ra, 100 kg eritilgan oynadagi kvarts toshining miqdori taxminan 72,2 kg ni tashkil qiladi. Amaldagi kengaytirish rejasiga ko'ra, 2021/2022-yillarda fotovoltaik oynaning quvvatini oshirish 3,23/24500t/kunga yetishi mumkin, yillik ishlab chiqarishga ko'ra, 360 kunlik davrda hisoblangan umumiy ishlab chiqarish yiliga 836/635 million tonna kam temirli kremniy qumiga bo'lgan yangi talabga mos keladi, ya'ni 2021/2022-yillarda fotovoltaik oyna tomonidan olib kelingan kam temirli kremniy qumiga bo'lgan yangi talab 2020-yilda umumiy kvarts qumiga bo'lgan talabning 9,2%/7,0% ni tashkil qiladi. Kam temirli kremniy qumi umumiy kremniy qumiga bo'lgan talabning faqat bir qismini tashkil qilishini hisobga olsak, fotovoltaik shisha ishlab chiqarish quvvatiga keng ko'lamli investitsiyalar natijasida kam temirli kremniy qumiga bo'lgan talab va taklif bosimi umumiy kvarts qumi sanoatiga bo'lgan bosimdan ancha yuqori bo'lishi mumkin.
—Powder Network’dan maqola
Nashr vaqti: 2021-yil 11-dekabr