「第14次5か年計画」期間中、国の「炭素ピークおよび炭素中立」戦略計画によれば、太陽光発電産業は爆発的な発展につながるでしょう。太陽光発電産業の勃発は、産業チェーン全体に「富を生み出しました」。このまばゆいばかりのチェーンでは、太陽光発電ガラスは不可欠なリンクです。今日、省エネと環境保護を提唱し、太陽光発電ガラスの需要は日々増加しており、需要と供給のバランスが崩れています。同時に、太陽光発電ガラスの重要な材料である低鉄・超白色の石英砂も上昇し、価格が上昇し、供給が不足しています。業界の専門家は、低鉄石英砂は10年以上にわたって15％以上の長期的な増加があると予測しています。太陽光発電の強風の中、低鉄石英砂の製造が注目されています。
1.太陽光発電ガラス用石英砂
太陽光発電ガラスは、一般的に太陽光発電モジュールのカプセル化パネルとして使用され、外部環境と直接接触しています。その耐候性、強度、光透過率、およびその他の指標は、太陽光発電モジュールの寿命と長期的な発電効率において中心的な役割を果たします。石英砂中の鉄イオンは染色しやすく、元のガラスの高い太陽光透過率を確保するために、光起電性ガラスの鉄含有量は通常のガラスよりも低く、シリコン純度の高い低鉄石英砂ですまた、低不純物含有量を使用する必要があります。
現在、我が国では採掘しやすい高品質の低鉄石英砂は少なく、主に河源、広西、鳳陽、安徽、海南などに分布しています。将来的には、太陽電池用の超白色エンボスガラスの生産能力の拡大に伴い、生産面積が限られた高品質の石英砂は比較的希少な資源となるでしょう。高品質で安定した石英砂の供給は、将来の太陽光発電ガラス会社の競争力を制限します。したがって、石英砂中の鉄、アルミニウム、チタン、その他の不純物元素の含有量を効果的に減らし、高純度の石英砂を調製する方法は、ホットな研究トピックです。
2.太陽光発電ガラス用の低鉄石英砂の製造
2.1太陽光発電ガラス用の石英砂の精製
現在、業界で成熟して適用されている従来の石英精製プロセスには、選別、スクラビング、焼成水急冷、粉砕、ふるい分け、磁気分離、重力分離、浮選、酸浸出、微生物浸出、高温脱気などがあります。深層精製プロセスには、塩素化ロースト、照射カラーソーティング、超伝導磁気ソーティング、高温真空などが含まれます。家庭用石英砂精製の一般的な選鉱プロセスも、初期の「粉砕、磁気分離、洗浄」から「分離→粗粉砕→焼成→水焼却→粉砕→スクリーニング→磁気分離→浮選→酸」に発展しました。浸漬→洗浄→乾燥をマイクロ波、超音波、その他の前処理または補助精製手段と組み合わせることで、精製効果が大幅に向上します。光起電性ガラスの低鉄要求を考慮して、石英砂除去法の研究開発が主に紹介されています。
一般に、鉄は石英鉱石に次の6つの一般的な形態で存在します。
①粘土またはカオリン化長石に微粒子の形で存在する
②石英粒子の表面に酸化鉄膜の形で付着
③赤鉄鉱、磁鉄鉱、スペキュラライト、キナイトなどの鉄鉱物、または雲母、角閃石、ガーネットなどの鉄含有鉱物。
④石英粒子内に液浸またはレンズの状態です
⑤水晶の中に固溶体の状態で存在する
✧粉砕・粉砕工程で一定量の二次鉄が混入します
鉄含有鉱物を石英から効果的に分離するには、まず石英鉱石中の鉄不純物の発生状態を確認し、合理的な選鉱方法と分離プロセスを選択して鉄不純物を除去する必要があります。
（1）磁気分離プロセス
磁気分離プロセスは、結合粒子を含むヘマタイト、リモナイト、黒雲母などの弱い磁性不純物鉱物を最大限に除去することができます。磁気の強さによって、磁気分離は強い磁気分離と弱い磁気分離に分けることができます。強磁気分離は通常、湿式強磁気分離器または高勾配磁気分離器を採用しています。
一般的に言えば、褐鉄鉱、赤鉄鉱、黒雲母などの弱磁性不純物鉱物を主に含む石英砂は、8.0×105A/mを超える値の湿式強磁性機を使用して選択できます。鉄鉱石が優勢な強磁性鉱物の場合は、弱磁性機または中磁性機を使用して分離することをお勧めします。[2]現在、高勾配で強力な磁場磁気分離器の適用により、磁気分離と精製はこれまでに比べて大幅に改善されています。たとえば、電磁誘導ローラータイプの強力な磁気分離器を使用して2.2Tの磁場強度で鉄を除去すると、Fe2O3の含有量を0.002％から0.0002％に減らすことができます。
（2）浮選プロセス
浮選は、鉱物粒子の表面のさまざまな物理的および化学的特性によって鉱物粒子を分離するプロセスです。主な機能は、関連する鉱物雲母と長石を石英砂から取り除くことです。鉄含有鉱物と石英の浮選分離では、鉄不純物の発生形態と各粒度の分布形態を知ることが、鉄除去の適切な分離プロセスを選択するための鍵となります。ほとんどの鉄含有鉱物は、酸性環境で正に帯電し、理論的には陰イオンコレクターの使用に適した、5を超えるゼロ電気点を持っています。
酪酸（石鹸）、スルホン酸ヒドロカルビルまたは硫酸塩は、酸化鉄鉱石の浮選用の陰イオンコレクターとして使用できます。黄鉄鉱は、キサントゲン酸イソブチルと黒色火薬（4：1）の古典的な浮選剤を使用して、ピクルス環境で石英から黄鉄鉱を浮選させることができます。投与量は約200ppmwです。
イルメナイトの浮選では、通常、浮選剤としてオレイン酸ナトリウム（0.21mol / L）を使用して、pHを4〜10に調整します。イルメナイトの表面にあるオレイン酸イオンと鉄粒子の間で化学反応が起こり、化学的に吸着されたオレイン酸鉄が生成されます。オレイン酸イオンは、イルメナイトの浮遊性を向上させます。近年開発された炭化水素ベースのホスホン酸コレクターは、イルメナイトに対して優れた選択性と収集性能を備えています。
（3）酸浸出プロセス
酸浸出プロセスの主な目的は、酸性溶液中の可溶性鉄鉱物を除去することです。酸浸出の浄化効果に影響を与える要因には、石英砂の粒度、温度、時間、酸の種類、酸濃度、固液比などがあり、温度と酸性溶液が増加します。石英粒子の濃縮と半径の縮小は、Alの浸出速度と浸出速度を増加させる可能性があります。単一の酸の精製効果は限られており、混合酸には相乗効果があり、FeやKなどの不純物元素の除去率を大幅に高めることができます。一般的な無機酸はHF、H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4、HClO4です。 、H2C2O4、一般的にそれらの2つ以上が混合され、特定の割合で使用されます。
シュウ酸は、酸浸出に一般的に使用される有機酸です。溶解した金属イオンと比較的安定した錯体を形成することができ、不純物は簡単に洗い流されます。投与量が少なく、鉄の除去率が高いという利点があります。一部の人々はシュウ酸の精製を支援するために超音波を使用し、従来の攪拌およびタンク超音波と比較して、プローブ超音波が最も高いFe除去率を持ち、シュウ酸の量が4g / L未満であり、鉄除去率が75.4％。
希酸とフッ化水素酸の存在は、Fe、Al、Mgなどの金属不純物を効果的に除去できますが、フッ化水素酸は石英粒子を腐食させる可能性があるため、フッ化水素酸の量を制御する必要があります。さまざまな種類の酸の使用も、精製プロセスの品質に影響を与えます。その中で、HClとHFの混合酸が最高の処理効果を発揮します。一部の人々は、磁気分離後に石英砂を精製するためにHClとHFの混合浸出剤を使用します。化学的浸出により、不純物元素の総量は40.71μg/ g、SiO2の純度は99.993wt％と高くなっています。
（4）微生物浸出
微生物は、最近開発された鉄除去技術である石英砂粒子の表面に薄膜鉄を浸出させたり、鉄を含浸させたりするために使用されます。外国の研究では、アスペルギルスニガー、ペニシリウム、シュードモナス、ポリミキシンバチルス、およびその他の微生物を使用して、石英フィルムの表面に鉄を浸出させることが良好な結果を達成し、その中でアスペルギルスニガーの浸出鉄の効果が最適であることが示されています。Fe2O3の除去率はほとんど75％を超えており、Fe2O3濃縮物のグレードは0.007％と低くなっています。そして、ほとんどのバクテリアやカビの前培養による鉄の浸出の効果がより良いことがわかりました。
2.2太陽光発電ガラス用石英砂のその他の研究の進歩
酸の量を減らし、下水処理の難しさを減らし、そして環境に優しいために、Peng Shou [5]etal。非ピクルス法で10ppmの低鉄石英砂を調製する方法を開示しました：天然鉱脈石英を原料として使用し、3段階の粉砕、第1段階の粉砕と第2段階の分類は0.1〜0.7mmのグリットを得ることができます;グリットは、磁気分離の第1段階と、機械的鉄および鉄含有鉱物の強力な磁気除去の第2段階によって分離され、磁気分離砂が得られます。砂の磁気分離は、第2段階の浮選によって得られますFe2O3含有量は10ppmの低鉄石英砂より低く、浮選はレギュレーターとしてH2SO4を使用し、pH = 2〜3を調整し、コレクターとしてオレイン酸ナトリウムとココナッツオイルベースのプロピレンジアミンを使用します。調製した石英砂SiO2≥99.9％、Fe2O3≤10ppmは、光学ガラス、光電ディスプレイガラス、石英ガラスに必要な珪質原料の要件を満たしています。
一方、高品質のクォーツ資源の枯渇に伴い、ローエンドの資源を総合的に活用することが注目されています。中国建材BengbuGlassIndustry Design and Research Institute Co.、Ltd.のXie Enjunは、カオリン尾鉱を使用して、太陽光発電ガラス用の低鉄石英砂を準備しました。福建省のカオリン尾鉱の主な鉱物組成は石英で、カオリナイト、雲母、長石などの不純物鉱物が少量含まれています。カオリン尾鉱が「粉砕-水力分類-磁気分離-浮選」の選鉱プロセスによって処理された後、0.6〜0.125mmの粒子サイズの含有量は95％を超え、SiO2は99.62％、Al2O3は0.065％、Fe2O3は92×10-6の細かい石英砂は、光起電性ガラス用の低鉄石英砂の品質要件を満たしています。
中国地質科学院の鄭州鉱物資源包括的利用研究所のShaoWeihuaらは、発明特許を公開しました。これは、カオリン尾鉱から高純度の石英砂を調製する方法です。メソッドの手順は次のとおりです。カオリン尾鉱は生鉱石として使用され、攪拌およびスクラブ後にふるいにかけられ、+0.6mmの材料が得られます。b。+ 0.6mmの材料を粉砕して分類し、0.4mm0.1mmの鉱物材料を磁気分離操作にかけます。磁性および非磁性材料を取得するために、非磁性材料は重力分離操作に入り、重力分離軽鉱物を取得します。重力分離重鉱物、および重力分離軽鉱物は、+ 0.1mmの鉱物を得るためにスクリーニングするために、再粉砕操作に入ります。c。+0.1mm鉱物は浮選操作に入り、浮選濃縮物を取得します。浮選濃縮物の上部水を除去し、超音波でピクルスにした後、ふるいにかけて、高純度の石英砂として+0.1mmの粗い材料を取得します。本発明の方法は、高品質の石英精鉱製品を得ることができるだけでなく、短い処理時間、単純なプロセスフロー、低エネルギー消費、および高純度の品質要件を満たすことができる高品質の得られた石英精鉱を有する。石英。
カオリン尾鉱には大量の石英資源が含まれています。選鉱、精製、深加工により、太陽光発電の超白色ガラス原料の使用要件を満たすことができます。これはまた、カオリン尾鉱資源の包括的な利用のための新しいアイデアを提供します。
3.太陽光発電ガラス用低鉄石英砂の市場概要
一方で、2020年下半期には、拡大に制約のある生産能力は、高い繁栄の下での爆発的な需要に対応できなくなります。太陽光発電ガラスの需給が不均衡で、価格が高騰しています。多くの太陽光発電モジュール会社の共同の呼びかけの下で、2020年12月に、工業情報化部は、太陽光発電圧延ガラスプロジェクトが容量交換計画を策定しない可能性があることを明確にする文書を発行しました。新しい政策の影響を受けて、太陽光発電ガラスの生産の成長率は2021年から拡大されます。公開情報によると、21/22の生産計画が明確な圧延太陽光発電ガラスの生産能力は22250 / 26590t/dに達します。年間成長率は68.4/48.6％。政策と需要側の保証の場合、太陽光発電砂は爆発的な成長の先駆けとなることが期待されています。
2015-2022太陽光発電ガラス業界の生産能力
一方、光起電力ガラスの生産能力が大幅に増加すると、低鉄ケイ砂の供給が供給を上回り、実際の光起電力ガラスの生産能力が制限される可能性があります。統計によると、2014年以降、我が国の国内石英砂生産量は国内需要を若干下回っており、需給はタイトなバランスを保っています。
同時に、私の国の国内の低鉄石英配置資源は不足しており、広東省の河源、広西チワン族自治区の北海、安徽省の鳳陽、江蘇省の東海に集中しており、大量に輸入する必要があります。
近年、低鉄の超白色石英砂が重要な原料（原料コストの約25％を占める）のひとつとなっています。価格も上昇しています。過去には、長い間200元/トン程度でした。第1四半期の流行が20年で発生した後、高水準から落ち込み、現在も当面安定した運用を維持しています。
2020年には、私の国の石英砂の総需要は9,093万トン、生産量は8,765万トン、純輸入量は32億7,800万トンになります。公開情報によると、100kgの溶融ガラスに含まれる石英石の量は約72.2kgです。現在の拡張計画によると、2021/2022年の光起電性ガラスの容量増加は3.23 / 24500t / dに達する可能性があります。年間生産量によると、360日間で計算すると、総生産量は新たに増加した低需要に対応します。 -鉄珪砂836/6億3500万トン/年、つまり、2021/2022年に光起電ガラスによってもたらされた低鉄珪砂の新たな需要は、2020年の石英砂全体の需要の9.2％/ 7.0％を占める。 。低鉄ケイ砂が総ケイ砂需要の一部しか占めていないことを考えると、光起電性ガラス生産能力の大規模投資によって引き起こされる低鉄ケイ砂の需給圧力は、全体的な石英砂産業。
-PowderNetworkの記事
投稿時間：2021年12月11日