У перыяд «14-й пяцігодкі», у адпаведнасці са стратэгічным планам краіны «пік выкідаў вугляроду і нейтралізацыя вугляроду», фотаэлектрычная прамысловасць прывядзе да выбуховага развіцця. Успышка фотаэлектрычнай прамысловасці "стварыла багацце" для ўсёй прамысловай ланцужкі. У гэтай асляпляльнай ланцугу фотаэлектрычнае шкло з'яўляецца незаменным звяном. Сёння, выступаючы за энергазберажэнне і ахову навакольнага асяроддзя, попыт на фотаэлектрычнае шкло расце з кожным днём, і існуе дысбаланс паміж попытам і прапановай. У той жа час кварцавы пясок з нізкім утрыманнем жалеза і звышбелы кварцавы пясок, важны матэрыял для фотаэлектрычнага шкла, таксама вырас, і цана вырасла, а прапанова недастатковая. Галіновыя эксперты прагназуюць, што кварцавы пясок з нізкім утрыманнем жалеза будзе мець доўгатэрміновы рост больш чым на 15% на працягу больш чым 10 гадоў. Пад моцным ветрам фотаэлектрыкі вытворчасць кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза прыцягнула вялікую ўвагу.
1. Кварцавы пясок для фотаэлектрычнага шкла
Фотаэлектрычнае шкло звычайна выкарыстоўваецца ў якасці герметычнай панэлі фотаэлектрычных модуляў і знаходзіцца ў непасрэдным кантакце са знешнім асяроддзем. Яго ўстойлівасць да атмасферных уздзеянняў, трываласць, святлопранікальнасць і іншыя паказчыкі гуляюць цэнтральную ролю ў тэрміне службы фотаэлектрычных модуляў і доўгатэрміновай эфектыўнасці вытворчасці энергіі. Іёны жалеза ў кварцавым пяску лёгка афарбоўваюцца, і для таго, каб забяспечыць высокую сонечную прапускальнасць арыгінальнага шкла, утрыманне жалеза ў фотаэлектрычным шкле ніжэй, чым у звычайным шкле, і ў кварцавым пяску з нізкім утрыманнем жалеза і высокай чысцінёй крэмнію і павінна выкарыстоўвацца нізкае ўтрыманне прымешак.
У цяперашні час у нашай краіне існуе некалькі высакаякасных кварцавых пяскоў з нізкім утрыманнем жалеза, якія лёгка здабываць, і яны ў асноўным распаўсюджаны ў Хэюань, Гуансі, Фэн'ян, Аньхой, Хайнань і іншых месцах. У будучыні з ростам вытворчых магутнасцей звышбелага рэльефнага шкла для сонечных батарэй высакаякасны кварцавы пясок з абмежаванай плошчай вытворчасці стане адносна дэфіцытным рэсурсам. Пастаўкі высакаякаснага і ўстойлівага кварцавага пяску ў будучыні абмяжуюць канкурэнтаздольнасць кампаній, якія вырабляюць фотаэлектрычнае шкло. Такім чынам, як эфектыўна знізіць утрыманне жалеза, алюмінія, тытана і іншых прымешак у кварцавым пяску і прыгатаваць кварцавы пясок высокай чысціні, з'яўляецца актуальнай тэмай для даследаванняў.
2. Вытворчасць кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза для фотаэлектрычнага шкла
2.1 Ачыстка кварцавага пяску для фотаэлектрычнага шкла
У цяперашні час традыцыйныя працэсы ачысткі кварца, якія спела прымяняюцца ў прамысловасці, уключаюць сартаванне, ачыстку, загартоўку вадой, шліфаванне, прасейванне, магнітную сепарацыю, гравітацыйную сепарацыю, флотацию, кіслотнае вымыванне, мікробнае вымыванне, высокатэмпературную дэгазацыю і г.д. Працэсы глыбокай ачысткі ўключаюць хлараваны абпал, апрамененую каляровую сартаванне, звышправодную магнітную сартаванне, высокатэмпературны вакуум і гэтак далей. Агульны працэс узбагачэння хатняй ачысткі кварцавага пяску таксама быў распрацаваны ад ранняга «шліфавання, магнітнай сепарацыі, прамывання» да «падзелу → грубага драбнення → кальцынацыі → гашэння вадой → драбнення → прасейвання → магнітнай сепарацыі → флотацыі → кіслаты. Працэс камбінаванага ўзбагачэння апусканне→мыццё→сушка ў спалучэнні з мікрахвалевай печчу, ультрагукам і іншымі сродкамі для папярэдняй ачысткі або дапаможнай ачысткі значна паляпшае эфект ачысткі. У сувязі з патрабаваннямі да фотаэлектрычнага шкла з нізкім утрыманнем жалеза, у асноўным укараняюцца даследаванні і распрацоўка метадаў выдалення кварцавага пяску.
Як правіла, жалеза існуе ў наступных шасці распаўсюджаных формах кварцавай руды:
① Існуюць у выглядзе дробных часціц у гліне або каалінізаваным палявым шпаце
②Прымацаваныя да паверхні часціцы кварца ў выглядзе плёнкі аксіду жалеза
③Жалезазмяшчальныя мінералы, такія як гематыт, магнетыт, спекулярыт, кініт і інш., або жалезазмяшчальныя мінералы, такія як слюда, амфібол, гранат і г.д.
④Ён знаходзіцца ў стане апускання або лінзы ўнутры часціц кварца
⑤ Існуюць у стане цвёрдага раствора ўнутры крышталя кварца
⑥ Пэўная колькасць другаснага жалеза будзе змешана ў працэсе драбнення і драбнення
Для эфектыўнага аддзялення мінералаў, якія змяшчаюць жалеза, ад кварца, неабходна спачатку высветліць стан прысутнасці прымешак жалеза ў кварцавай рудзе і выбраць разумны метад узбагачэння і працэс аддзялення для дасягнення выдалення прымешак жалеза.
(1) Працэс магнітнага падзелу
Працэс магнітнага падзелу можа ў найбольшай ступені выдаліць слабыя магнітныя мінералы-прымешкі, такія як гематыт, ліманіт і біятыт, уключаючы злучаныя часціцы. У залежнасці ад магнітнай сілы магнітную сепарацыю можна падзяліць на моцную магнітную сепарацыю і слабую магнітную сепарацыю. Для моцнага магнітнага падзелу звычайна выкарыстоўваецца мокры моцны магнітны сепаратар або магнітны сепаратар з высокім градыентам.
Наогул кажучы, кварцавы пясок, які змяшчае ў асноўным слабамагнітныя прымесныя мінералы, такія як ліманіт, гематыт, біятыт і г.д., можа быць абраны з дапамогай моцнамагнітнай машыны вільготнага тыпу пры значэнні вышэй за 8,0 × 105 А/м; Для моцнамагнітных мінералаў, у якіх дамінуе жалезная руда, лепш выкарыстоўваць для падзелу слабы магнітны апарат або сярэдні магнітны апарат. [2] У наш час з ужываннем магнітных сепаратараў з высокім градыентам і моцным магнітным полем магнітная сепарацыя і ачыстка былі значна палепшаны ў параўнанні з мінулым. Напрыклад, выкарыстанне моцнага магнітнага сепаратара з электрамагнітнай індукцыяй ролікавага тыпу для выдалення жалеза пад напружанасцю магнітнага поля 2,2 Тл можа паменшыць утрыманне Fe2O3 з 0,002% да 0,0002%.
(2) Працэс флотации
Флотацыя - гэта працэс падзелу мінеральных часціц праз розныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці на паверхні мінеральных часціц. Асноўная функцыя - выдаленне роднаснай мінеральнай слюды і палявога шпата з кварцавага пяску. Для флотационного падзелу жалезазмяшчальных мінералаў і кварца высвятленне формы ўзнікнення прымешак жалеза і формы размеркавання часціц кожнага памеру з'яўляецца ключом да выбару правільнага працэсу падзелу для выдалення жалеза. Большасць жалезазмяшчальных мінералаў маюць нулявую электрычную кропку вышэй за 5, якая станоўча зараджана ў кіслай асяроддзі і тэарэтычна падыходзіць для выкарыстання аніённых калектараў.
Тоўстая кіслата (мыла), гидрокарбилсульфонат або сульфат могуць быць выкарыстаны ў якасці аніённага калектара для флотации железооксидной руды. Пірыт можа быць флотацией пірыту з кварца ў асяроддзі пратручвання з дапамогай класічнага флотационного агента для ізабутылавага ксантогената і чорнага парашка бутыламіну (4:1). Дазавання складае каля 200 ppmw.
Флатацыя ільменіту звычайна выкарыстоўвае алеат натрыю (0,21 моль/л) у якасці флотационного агента для рэгулявання pH да 4~10. Хімічная рэакцыя адбываецца паміж іёнамі олеата і часціцамі жалеза на паверхні ільменіту для атрымання олеата жалеза, які хімічна адсарбуецца. Калектары фосфонавай кіслаты на аснове вуглевадародаў, распрацаваныя ў апошнія гады, маюць добрую селектыўнасць і прадукцыйнасць збору ільменіту.
(3) Працэс кіслотнага вылугавання
Асноўная мэта працэсу кіслотнага вылугавання - выдаліць растваральныя мінералы жалеза ў кіслотным растворы. Фактары, якія ўплываюць на ачышчальны эфект кіслотнага вылугавання, ўключаюць памер часціц кварцавага пяску, тэмпературу, час, тып кіслаты, канцэнтрацыю кіслаты, суадносіны цвёрдага рэчыва і вадкасці і г.д., а таксама павышэнне тэмпературы і раствора кіслаты. Канцэнтрацыя і памяншэнне радыуса часціц кварца можа павялічыць хуткасць вымывання і хуткасць вымывання Al. Эфект ачысткі адной кіслаты абмежаваны, а змешаная кіслата мае сінэргічны эфект, які можа значна павялічыць хуткасць выдалення прымешак, такіх як Fe і K. Распаўсюджанымі неарганічнымі кіслотамі з'яўляюцца HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 , H2C2O4, звычайна два або больш з іх змешваюць і выкарыстоўваюць у пэўнай прапорцыі.
Шчаўевая кіслата - гэта звычайна выкарыстоўваная арганічная кіслата для кіслотнага вылугавання. Ён можа ўтвараць адносна ўстойлівы комплекс з растворанымі іёнамі металу, і прымешкі лёгка вымываюцца. Ён мае такія перавагі, як нізкая дазоўка і высокая хуткасць выдалення жалеза. Некаторыя людзі выкарыстоўваюць ультрагук для ачысткі шчаўевай кіслаты і выявілі, што ў параўнанні са звычайным мяшаннем і ультрагукавым даследаваннем у рэзервуары ультрагукавое даследаванне мае самую высокую хуткасць выдалення Fe, колькасць шчаўевай кіслаты складае менш за 4 г/л, а хуткасць выдалення жалеза дасягае 75,4%.
Прысутнасць разведзенай кіслаты і плавікавай кіслаты можа эфектыўна выдаляць металічныя прымешкі, такія як Fe, Al, Mg, але колькасць плавікавай кіслаты неабходна кантраляваць, таму што плавікавая кіслата можа раз'ядаць часціцы кварца. Выкарыстанне розных відаў кіслот таксама ўплывае на якасць працэсу ачысткі. Сярод іх змешаная кіслата HCl і HF мае лепшы эфект апрацоўкі. Некаторыя людзі выкарыстоўваюць змешаны вымывальнік HCl і HF для ачысткі кварцавага пяску пасля магнітнай сепарацыі. У выніку хімічнага вымывання агульная колькасць прымешак складае 40,71 мкг/г, а чысціня SiO2 дасягае 99,993 мас.%.
(4) Мікробнае вымыванне
Мікраарганізмы выкарыстоўваюцца для вымывання тонкай плёнкі жалеза або насычэння жалезам паверхні часціц кварцавага пяску, што з'яўляецца нядаўна распрацаванай методыкай выдалення жалеза. Замежныя даследаванні паказалі, што выкарыстанне Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus і іншых мікраарганізмаў для вымывання жалеза на паверхні кварцавай плёнкі дасягнула добрых вынікаў, з якіх эфект вымывання жалеза Aspergillus niger аптымальны. Каэфіцыент выдалення Fe2O3 у асноўным перавышае 75%, а марка канцэнтрату Fe2O3 складае ўсяго 0,007%. І было ўстаноўлена, што эфект вымывання жалеза з папярэднім вырошчваннем большасці бактэрый і цвілі будзе лепшым.
2.2 Іншыя вынікі даследаванняў кварцавага пяску для фотаэлектрычнага шкла
Каб паменшыць колькасць кіслаты, паменшыць цяжкасці ачысткі сцёкавых вод і быць экалагічна чыстымі, Peng Shou [5] і інш. раскрыў метад падрыхтоўкі 10 праміле кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза без пратручвання: натуральны жылкавы кварц выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны і трохступеньчатае драбненне, першы этап драбнення і другі этап класіфікацыі могуць атрымаць зярністасць 0,1~0,7 мм ; пясок аддзяляецца першай стадыяй магнітнай сепарацыі і другой стадыяй моцнага магнітнага выдалення механічнага жалеза і жалезазмяшчальных мінералаў для атрымання пяску магнітнай сепарацыі; магнітная сепарацыя пяску атрымліваецца на другой стадыі флотацыі. Утрыманне Fe2O3 ніжэй за 10 частак на мільён кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза, флатацыя выкарыстоўвае H2SO4 у якасці рэгулятара, рэгулюе pH=2~3, выкарыстоўвае олеат натрыю і прапілендыямін на аснове какосавага алею ў якасці калектараў . Падрыхтаваны кварцавы пясок SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, адпавядае патрабаванням крамянёвай сыравіны, неабходнай для аптычнага шкла, шкла для фотаэлектрычных дысплеяў і кварцавага шкла.
З іншага боку, з вычарпаннем рэсурсаў высакаякаснага кварца шырокая ўвага прыцягнула ўсебаковае выкарыстанне рэсурсаў нізкага ўзроўню. Xie Enjun з China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. выкарыстаў хвасты кааліну для падрыхтоўкі кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза для фотаэлектрычнага шкла. Асноўны мінеральны склад фуцзяньскіх хвастоў кааліну - кварц, які змяшчае невялікую колькасць прымесных мінералаў, такіх як каалініт, лушчак і палявы шпат. Пасля таго, як хвасты кааліну апрацоўваюцца ў працэсе ўзбагачэння «драбненне-гідраўлічная класіфікацыя-магнітная сепарацыя-флотация», утрыманне часціц памерам 0,6~0,125 мм складае больш за 95%, SiO2 складае 99,62%, Al2O3 складае 0,065%, Fe2O3 з'яўляецца 92×10-6 дробны кварцавы пясок адпавядае патрабаванням якасці кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза для фотаэлектрычнага шкла.
Шао Вэйхуа і іншыя з Інстытута комплекснага выкарыстання мінеральных рэсурсаў Чжэнчжоў Кітайскай акадэміі геалагічных навук апублікавалі патэнт на вынаходніцтва: метад атрымання кварцавага пяску высокай чысціні з хвастоў кааліну. Этапы метаду: а. Хвасты кааліну выкарыстоўваюцца ў якасці сырой руды, якая пасля мяшання і ачысткі прасейваецца для атрымання матэрыялу +0,6 мм; б. Матэрыял +0,6 мм здрабняецца і класіфікуецца, а мінеральны матэрыял памерам 0,4 мм0,1 мм падвяргаецца аперацыі магнітнага падзелу. Каб атрымаць магнітныя і немагнітныя матэрыялы, немагнітныя матэрыялы ўводзяць у аперацыю гравітацыйнага падзелу для атрымання лёгкіх мінералаў і гравітацыйнага падзелу. цяжкія мінералы з гравітацыйнай сепарацыяй і лёгкія мінералы з гравітацыйнай сепарацыяй уводзяцца ў аперацыю перамалоння для прасейвання для атрымання мінералаў +0,1 мм; c.+0,1 мм Мінерал паступае на аперацыю флотации для атрымання флотационного канцэнтрату. Верхняя вада флотационного канцэнтрату выдаляецца, а затым пратручваецца ультрагукам, а затым прасейваецца, каб атрымаць буйны матэрыял +0,1 мм у выглядзе кварцавага пяску высокай чысціні. Спосаб вынаходкі дазваляе не толькі атрымліваць высакаякасныя прадукты з кварцавага канцэнтрату, але таксама мае кароткі час апрацоўкі, просты працэс, нізкае энергаспажыванне і высокую якасць атрыманага кварцавага канцэнтрату, які можа адпавядаць патрабаванням якасці высокай чысціні. кварц.
Каалінавыя хвасты ўтрымліваюць вялікую колькасць кварцавых рэсурсаў. Дзякуючы ўзбагачэнню, ачыстцы і глыбокай апрацоўцы, ён можа адпавядаць патрабаванням выкарыстання фотаэлектрычнай звышбелай шкляной сыравіны. Гэта таксама дае новую ідэю комплекснага выкарыстання рэсурсаў каалінавых хвастоў.
3. Агляд рынку кварцавага пяску з нізкім утрыманнем жалеза для фотаэлектрычнага шкла
З аднаго боку, у другой палове 2020 года вытворчыя магутнасці, абмежаваныя пашырэннем, не могуць справіцца з выбуховым попытам ва ўмовах высокага дабрабыту. Попыт і прапанова фотаэлектрычнага шкла не збалансаваны, а цана імкліва расце. Згодна з сумесным заклікам многіх кампаній, якія займаюцца вырабам фотаэлектрычных модуляў, у снежні 2020 года Міністэрства прамысловасці і інфармацыйных тэхналогій выдала дакумент, які растлумачвае, што праект фотаэлектрычнага рулоннага шкла можа не складаць план замены магутнасці. У адпаведнасці з новай палітыкай тэмпы росту вытворчасці фотаэлектрычнага шкла будуць пашыраны з 2021 года. Згодна з публічнай інфармацыяй, магутнасць рулоннага фотаэлектрычнага шкла з дакладным планам вытворчасці ў 21/22 годзе дасягне 22250/26590 т/сут. гадавы прырост 68,4/48,6%. Чакаецца, што ў выпадку палітыкі і гарантый з боку попыту фотаэлектрычны пясок прывядзе да бурнага росту.
Вытворчыя магутнасці фотаэлектрычнай шкляной прамысловасці на 2015-2022 гг
З іншага боку, значнае павелічэнне вытворчых магутнасцей фотаэлектрычнага шкла можа прывесці да таго, што пастаўкі крэмневага пяску з нізкім утрыманнем жалеза перавысяць прапанову, што, у сваю чаргу, абмяжоўвае фактычную вытворчасць вытворчых магутнасцей фотаэлектрычнага шкла. Паводле статыстыкі, з 2014 года ўнутраная вытворчасць кварцавага пяску ў маёй краіне ў цэлым крыху ніжэйшая за ўнутраны попыт, а попыт і прапанова падтрымліваюць жорсткі баланс.
У той жа час унутраных рэсурсаў кварца з нізкім утрыманнем жалеза ў маёй краіне мала, яны сканцэнтраваны ў Хэюані правінцыі Гуандун, Бэйхаі правінцыі Гуансі, Фэн'яне правінцыі Аньхой і Дунхаі правінцыі Цзянсу, і вялікую колькасць іх трэба імпартаваць.
Ультрабелы кварцавы пясок з нізкім утрыманнем жалеза з'яўляецца адным з важных відаў сыравіны (на яго долю прыпадае каля 25% кошту сыравіны) у апошнія гады. Цана таксама расла. У мінулым яна была каля 200 юаняў за тону на працягу доўгага часу. Пасля ўспышкі эпідэміі Q1 праз 20 гадоў ён знізіўся з высокага ўзроўню і ў цяперашні час падтрымлівае стабільную працу.
У 2020 годзе агульны попыт маёй краіны на кварцавы пясок складзе 90,93 мільёна тон, аб'ём вытворчасці складзе 87,65 мільёна тон, а чысты імпарт складзе 3,278 мільёна тон. Паводле публічнай інфармацыі, колькасць кварцавага каменя ў 100 кг расплаўленага шкла складае каля 72,2 кг. Згодна з бягучым планам пашырэння, павелічэнне магутнасці фотаэлектрычнага шкла ў 2021/2022 гадах можа дасягнуць 3,23/24500 т/сут. У адпаведнасці з гадавым аб'ёмам вытворчасці, разлічаным за 360-дзённы перыяд, агульны аб'ём вытворчасці будзе адпавядаць нядаўна ўзросламу попыту на нізкія -жалезісты кварцавы пясок 836/635 мільёнаў тон у год, гэта значыць новы попыт на кварцавы пясок з нізкім утрыманнем жалеза, выкліканы фотаэлектрычным шклом у 2021/2022 гадах, складзе агульны кварцавы пясок у 2020 годзе 9,2%/7,0% ад попыту . Улічваючы, што кварцавы пясок з нізкім утрыманнем жалеза складае толькі частку агульнага попыту на кварцавы пясок, ціск попыту і прапановы на крэмнезёмны пясок з нізкім утрыманнем жалеза, выкліканы буйнамаштабнымі інвестыцыямі ў магутнасці па вытворчасці фотаэлектрычнага шкла, можа быць значна большым, чым ціск на агульная прамысловасць кварцавага пяску.
— Артыкул з Powder Network
Час публікацыі: 11 снежня 2021 г