"14 нче бишьеллык план" чорында, илнең "углерод пигы һәм углерод нейтраль" стратегик планы буенча, фотоэлектрик сәнәгате шартлаулы үсешкә китерәчәк. Фотоэлектрик сәнәгатенең башлануы бөтен сәнәгать чылбыры өчен "байлык тудырды". Бу күз явын алырлык чылбырда фотоэлектрик пыяла алыштыргысыз звено булып тора. Бүгенге көндә, энергияне саклау һәм әйләнә-тирә мохитне саклауны яклап, фотоэлектрик пыялага ихтыяҗ көннән-көн арта, һәм тәкъдим белән сорау арасында дисбаланс бар. Шул ук вакытта, фотоэлектрик пыяла өчен мөһим материал булган аз тимерле һәм ультра-ак кварц комы да артты, бәя артты һәм тәкъдим җитми. Тармак белгечләре аз тимерле кварц комының 10 елдан артык вакыт эчендә 15% тан артык озак вакытлы үсеш кичерәчәген фаразлыйлар. Фотоэлектрикның көчле җиле астында аз тимерле кварц комы җитештерү зур игътибар җәлеп итте.
1. Фотоэлектрик пыяла өчен кварц комы
Фотоэлектрик пыяла, гадәттә, фотоэлектрик модульләрнең капсуляция панеле буларак кулланыла һәм ул тышкы мохит белән турыдан-туры бәйләнештә була. Аның һава торышына чыдамлыгы, ныклыгы, яктылык үткәрүчәнлеге һәм башка күрсәткечләре фотоэлектрик модульләрнең хезмәт итүендә һәм озак вакытлы энергия җитештерү нәтиҗәлелегендә төп роль уйный. Кварц комындагы тимер ионнарын буяу җиңел, һәм оригиналь пыяланың югары кояш үткәрүчәнлеген тәэмин итү өчен, фотоэлектрик пыяланың тимер күләме гади пыяланыкына караганда түбәнрәк, һәм югары кремний сафлыгы һәм түбән катнашмалы түбән тимерле кварц комы кулланылырга тиеш.
Хәзерге вакытта безнең илдә җиңел казып алырга мөмкин булган югары сыйфатлы, аз тимерле кварц комнары аз, һәм алар, нигездә, Хэюань, Гуанси, Фэньян, Аньхой, Хайнань һәм башка урыннарда таралган. Киләчәктә, кояш батареялары өчен ультра-ак рельефлы пыяла җитештерү куәте арту белән, җитештерү мәйданы чикләнгән югары сыйфатлы кварц комы чагыштырмача сирәк чыганакка әйләнәчәк. Югары сыйфатлы һәм тотрыклы кварц комы белән тәэмин итү киләчәктә фотоэлектрик пыяла компанияләренең көндәшлеккә сәләтен чикләячәк. Шуңа күрә кварц комындагы тимер, алюминий, титан һәм башка катнашма элементларның күләмен ничек нәтиҗәле киметергә һәм югары чисталыклы кварц комын ничек әзерләргә - кайнар тикшеренү темасы.
2. Фотоэлектрик пыяла өчен аз тимерле кварц комы җитештерү
2.1 Фотоэлектрик пыяла өчен кварц комын чистарту
Хәзерге вакытта сәнәгатьтә кулланыла торган традицион кварц чистарту процессларына сортлау, чистарту, кальцинация-су белән сүндерү, тарту, иләкләү, магнит аеру, гравитация аеру, флотация, кислота белән селтеләү, микроблар белән селтеләү, югары температурада дегазацияләү һ.б. керә. Тирән чистарту процессларына хлор белән кыздыру, нурландыру белән төсләрне аеру, үтә үткәрүчән магнит аеру, югары температуралы вакуум һ.б. керә. Көнкүреш кварц комын чистартуның гомуми байыту процессы да башлангыч "тарту, магнит аеру, юу"дан алып "аеру → эре ваклау → кальцинация → су белән сүндерү → тарту → эләктерү → магнит аеру → флотация → кислотага кадәр" үсеш алган. Батыру → юу → киптерүнең берләштерелгән байыту процессы, микродулкынлы мич, ультратавыш һәм алдан эшкәртү яки ярдәмче чистарту өчен башка чаралар белән берлектә, чистарту эффектын шактый яхшырта. Фотоэлектрик пыяланың аз тимер таләп итүен исәпкә алып, кварц комын чыгару ысулларын тикшерү һәм эшләү, нигездә, кертелә.
Кварц мәгъдәнендә, гадәттә, тимер түбәндәге алты киң таралган формада очрый:
① Балчыкта яки каолинлаштырылган кыр шпатында вак кисәкчәләр рәвешендә була
②Кварц кисәкчәләре өслегенә тимер оксиды пленкасы рәвешендә беркетелгән
③Гематит, магнетит, спекулярит, цинит һ.б. кебек тимер минераллары яки слюда, амфибол, гранат һ.б. кебек тимерле минераллар.
④Ул кварц кисәкчәләре эченә чуму яки линза хәлендә
⑤ Кварц кристалы эчендә каты эремә хәлендә була
⑥ Вату һәм тарту процессында билгеле бер күләмдә икенчел тимер кушылачак
Тимер катнашмаларын кварцтан нәтиҗәле аеру өчен, башта кварц мәгъдәнендә тимер катнашмаларының барлыкка килү торышын ачыкларга һәм тимер катнашмаларын бетерү өчен акылга сыярлык байыту ысулын һәм аеру процессын сайларга кирәк.
(1) Магнит аеру процессы
Магнит аеру процессы гематит, лимонит һәм биотит кебек көчсез магнит катнашмасы минералларын, шул исәптән тоташкан кисәкчәләрне, иң зур күләмдә бетерә ала. Магнит көченә карап, магнит аеруны көчле магнит аеру һәм көчсез магнит аеруга бүлергә мөмкин. Көчле магнит аеру гадәттә дымлы көчле магнит аеру яки югары градиентлы магнит аеру ысулын куллана.
Гомумән алганда, лимонит, гематит, биотит һ.б. кебек нигездә көчсез магнит катнашмасы минералларын үз эченә алган кварц комын 8,0 × 105 А/м дан югарырак кыйммәттә дымлы типтагы көчле магнит машинасы ярдәмендә сайларга мөмкин; Тимер мәгъдәне өстенлек иткән көчле магнит минераллары өчен аеру өчен көчсез магнит машинасы яки уртача магнит машинасы куллану яхшырак. [2] Хәзерге вакытта югары градиентлы һәм көчле магнит кыры магнит сепараторларын куллану белән магнит аеру һәм чистарту элеккегә караганда сизелерлек яхшырды. Мәсәлән, 2,2 Т магнит кыры көчәнеше астында тимерне аеру өчен электромагнит индукция роликлы көчле магнит сепаратор куллану Fe2O3 эчтәлеген 0,002% тан 0,0002% ка кадәр киметергә мөмкин.
(2) Флотация процессы
Флотация - минераль кисәкчәләрне минераль кисәкчәләр өслегендәге төрле физик һәм химик үзлекләре аша аеру процессы. Төп функциясе - кварц комыннан бәйле минераль слюда һәм кыр шпатын аеру. Тимерле минералларны һәм кварцны флотация ярдәмендә аеру өчен, тимер катнашмаларының барлыкка килү формасын һәм һәр кисәкчә зурлыгының таралу формасын ачыклау тимерне аеру өчен дөрес аеру процессын сайлауның төп ачкычы булып тора. Күпчелек тимерле минералларның нуль электр ноктасы 5 тән югарырак, ул кислоталы мохиттә уңай зарядланган һәм теоретик яктан анион коллекторлар куллану өчен яраклы.
Май кислотасы (сабын), углеводород сульфонаты яки сульфат тимер оксиды мәгъдәнен флотацияләү өчен анион коллектор буларак кулланылырга мөмкин. Пирит - изобутил ксантат һәм бутиламин кара порошогы (4:1) өчен классик флотация агенты белән тозлау мохитендә кварцтан пиритны флотацияләү. Доза якынча 200 ppmw.
Ильменитны флотацияләүдә, гадәттә, рНны 4~10 га кадәр көйләү өчен флотация агенты буларак натрий олеаты (0,21 моль/л) кулланыла. Ильменит өслегендәге олеат ионнары һәм тимер кисәкчәләре арасында химик реакция бара, шуның нәтиҗәсендә тимер олеаты барлыкка килә, ул химик яктан адсорбцияләнә. Олеат ионнары ильменитны яхшырак йөзүчәнлек белән саклый. Соңгы елларда эшләнгән углеводород нигезендәге фосфон кислотасы коллекторлары ильменит өчен яхшы сайлап алучанлыкка һәм җыю сыйфатына ия.
(3) Кислота белән селтеләү процессы
Кислота белән селтеләү процессының төп максаты - кислота эремәсендәге эри торган тимер минералларын бетерү. Кислота белән селтеләүнең чистарту эффектына тәэсир итүче факторлар арасында кварц комы кисәкчәләренең зурлыгы, температурасы, вакыты, кислота төре, кислота концентрациясе, каты-сыек нисбәте һ.б., шулай ук температураны һәм кислота эремәсен арттыру бар. Кварц кисәкчәләренең концентрациясе һәм радиусын киметү Al ның селтеләү тизлеген һәм селтеләү тизлеген арттырырга мөмкин. Бер кислотаның чистарту эффекты чикләнгән, һәм катнаш кислота синергетик эффектка ия, бу Fe һәм K кебек катнашма элементларның бетерү тизлеген шактый арттырырга мөмкин. Органик булмаган кислоталар - HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, гадәттә аларның икесе яки аннан да күбрәге кушыла һәм билгеле бер пропорциядә кулланыла.
Оксалат кислотасы - кислота белән чистарту өчен еш кулланыла торган органик кислота. Ул эрегән металл ионнары белән чагыштырмача тотрыклы комплекс барлыкка китерә ала, һәм катнашмалар җиңел юыла. Аның түбән дозасы һәм югары тимерне чыгару тизлеге кебек өстенлекләре бар. Кайбер кешеләр оксалат кислотасын чистартуга ярдәм итү өчен УЗИ кулланалар һәм гадәти болгату һәм резервуар УЗИ белән чагыштырганда, зонд УЗИ иң югары Fe чыгару тизлегенә ия булуын, оксалат кислотасы күләменең 4 г/л дан кимрәк булуын һәм тимерне чыгару тизлегенең 75,4% ка җитүен ачыкладылар.
Суюлтылган кислота һәм фторлы водород кислотасы булу Fe, Al, Mg кебек металл катнашмаларын нәтиҗәле рәвештә бетерә ала, ләкин фторлы водород кислотасы күләмен контрольдә тотарга кирәк, чөнки фторлы водород кислотасы кварц кисәкчәләрен коррозиягә дучар итә ала. Төрле төр кислоталар куллану да чистарту процессының сыйфатына тәэсир итә. Алар арасында HCl һәм HF катнаш кислотасы иң яхшы эшкәртү эффектына ия. Кайбер кешеләр магнит аерудан соң кварц комын чистарту өчен HCl һәм HF катнаш лейкацияләү агентын кулланалар. Химик лейкацияләү аша катнаш элементларның гомуми күләме 40,71 мкг/г тәшкил итә, ә SiO2 сафлыгы 99,993% кадәр җитә.
(4) Микроблар белән чистарту
Микроорганизмнар юка пленкалы тимерне сыеклау яки кварц комы кисәкчәләре өслегендә тимерне сеңдерү өчен кулланыла, бу тимерне бетерү өчен күптән түгел эшләнгән ысул. Чит ил тикшеренүләре күрсәткәнчә, Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus һәм башка микроорганизмнарны кулланып, кварц пленкасы өслегендә тимерне сыеклау яхшы нәтиҗәләргә ирешкән, шуларның арасында Aspergillus niger тимерне сыеклау эффекты оптималь. Fe2O3 ны бетерү дәрәҗәсе күбесенчә 75% тан югарырак, ә Fe2O3 концентратының сыйфаты 0,007% тан түбән. Күпчелек бактерияләрне һәм гөмбәләрне алдан үстерү белән тимерне сыеклау эффекты яхшырак булачагы ачыкланган.
2.2 Фотоэлектрик пыяла өчен кварц комын өйрәнүнең башка алгарышы
Кислота күләмен киметү, канализация суларын чистарту кыенлыгын киметү һәм әйләнә-тирә мохиткә зыян китермәү өчен, Пэн Шоу [5] һ.б. 10 ppm аз тимерле кварц комын тозлаусыз әзерләү ысулын ачтылар: чимал буларак табигый тамырлы кварц кулланыла, һәм өч этаплы ваклау. Беренче этапта тарту һәм икенче этапта классификацияләү 0,1 ~ 0,7 мм ком алырга мөмкин; ком беренче этапта магнит аеру һәм икенче этапта механик тимер һәм тимерле минералларны көчле магнит белән аеру юлы белән аерыла, магнит аеру комын алу өчен; комны магнит аеру икенче этапта флотацияләү юлы белән алына. Fe2O3 эчтәлеге 10 ppm дан түбәнрәк, флотация H2SO4 регулятор буларак кулланыла, pH = 2 ~ 3 көйләнә, коллектор буларак натрий олеаты һәм кокос мае нигезендәге пропилен диамин кулланыла. Әзерләнгән кварц комы SiO2 ≥99,9%, Fe2O3 ≤10 ppm, оптик пыяла, фотоэлектрик дисплей пыяласы һәм кварц пыяласы өчен кирәкле кремний чималы таләпләренә туры килә.
Икенче яктан, югары сыйфатлы кварц ресурслары бетү белән, түбән сыйфатлы ресурсларны комплекслы куллану киң игътибарны җәлеп итте. China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. компаниясенең Се Эньцзюнь фотоэлектрик пыяла өчен аз тимерле кварц комы әзерләү өчен каолин калдыкларын кулланган. Фуцзянь каолин калдыкларының төп минераль составы - кварц, ул каолинит, слюда һәм кыр шпаты кебек аз күләмдә катнашма минералларны үз эченә ала. Каолин калдыклары "тарту-гидравлик классификация-магнит аеру-флотация" баету процессы белән эшкәртелгәннән соң, 0,6 ~ 0,125 мм кисәкчәләр зурлыгы 95% тан артык, SiO2 - 99,62%, Al2O3 - 0,065%, Fe2O3 - 92 × 10-6 вак кварц комы фотоэлектрик пыяла өчен аз тимерле кварц комы сыйфат таләпләренә туры килә.
Кытай Геология Фәннәре Академиясенең Чжэнчжоу минераль ресурсларны комплекслы куллану институтыннан Шао Вэйхуа һәм башкалар каолин калдыкларыннан югары сафлыклы кварц комын әзерләү ысулы турында уйлап табу патентын бастырып чыгардылар. Метод адымнары: а. Каолин калдыклары чимал руда буларак кулланыла, ул болгатылганнан һәм чистартылганнан соң +0,6 мм материал алу өчен иләкләнә; б. +0,6 мм материал тартыла һәм классификацияләнә, ә 0,4 мм 0,1 мм минераль материал магнит аеру операциясенә дучар ителә. Магнит һәм магнит булмаган материаллар алу өчен, магнит булмаган материаллар гравитация аеру операциясенә керә, җиңел минераллар гравитация аеру операциясенә керә, ә җиңел минераллар +0,1 мм минераллар алу өчен экранга кабат тарту операциясенә керә; в.+0,1 мм Минерал флотация концентратын алу өчен флотация операциясенә керә. Флотация концентратының өске суы алына, аннары ультратавыш ярдәмендә маринадлана, аннары +0,1 мм эре материал югары сафлыклы кварц комы буларак алыну өчен иләкләнә. Уйлап табу ысулы югары сыйфатлы кварц концентраты продуктларын гына түгел, ә кыска эшкәртү вакытын, гади процесс агымын, аз энергия куллануны һәм алынган кварц концентратының югары сыйфатын тәэмин итә, бу югары сафлыклы кварц сыйфат таләпләренә туры килә ала.
Каолин калдыкларында күп күләмдә кварц ресурслары бар. Байыту, чистарту һәм тирән эшкәртү аша ул фотоэлектрик ультра-ак пыяла чимал куллану таләпләренә туры килә ала. Бу шулай ук каолин калдыклары ресурсларын комплекслы куллану өчен яңа идея бирә.
3. Фотоэлектрик пыяла өчен аз тимерле кварц комы базарына күзәтү
Бер яктан, 2020 елның икенче яртысында, киңәю чикләнгән җитештерү куәте югары үсеш шартларында шартлаулы сорауны канәгатьләндерә алмый. Фотоэлектрик пыялага ихтыяҗ һәм тәкъдим тигезсез, ә бәя күтәрелә. Күп кенә фотоэлектрик модуль компанияләренең уртак чакыруы буенча, 2020 елның декабрендә Сәнәгать һәм мәгълүмати технологияләр министрлыгы фотоэлектрик пыяла проектының куәтне алыштыру планын төземәскә мөмкинлеген ачыклаган документ бастырып чыгарды. Яңа сәясәт йогынтысында фотоэлектрик пыяла җитештерүнең үсеш темплары 2021 елдан киңәйтеләчәк. Иҗтимагый мәгълүмат буенча, 21/22 елда җитештерү өчен ачык план белән пыяла пыяласының куәте көн саен 22250/26590т җитәчәк, еллык үсеш темплары 68,4/48,6% тәшкил итәчәк. Сәясәт һәм ихтыяҗ ягы гарантияләре очрагында, фотоэлектрик ком шартлаулы үсешкә китерер дип көтелә.
2015-2022 еллардагы фотоэлектрик пыяла сәнәгате җитештерү куәте
Икенче яктан, фотоэлектрик пыяла җитештерү куәтенең сизелерлек артуы түбән тимерле кремний комы тәкъдимен артып китәргә мөмкин, бу үз чиратында фотоэлектрик пыяла җитештерү куәтен чынлыкта чикли. Статистика буенча, 2014 елдан бирле минем илемдә эчке кварц комы җитештерү, гомумән алганда, эчке ихтыяҗдан бераз түбәнрәк булды, һәм тәкъдим һәм сорау тыгыз балансны саклап калды.
Шул ук вакытта, илемнең эчке аз тимерле кварцлы чүп-чар ресурслары аз, алар Гуандунның Хэюань, Гуансиның Бэйхай, Аньхойның Фэньян һәм Цзянсуның Дунхай шәһәрләрендә тупланган, һәм аларның зур күләмдәен импортларга кирәк.
Соңгы елларда түбән тимерле ультра-ак кварц комы мөһим чималларның берсе булып тора (чимал бәясенең якынча 25% ын тәшкил итә). Бәя дә арта бара. Элек ул күптән тоннасына 200 юань тирәсе иде. 20 ел эчендә 1 нче квартал эпидемиясе башланганнан соң, ул югары дәрәҗәдән төште, һәм хәзерге вакытта ул тотрыклы эшли.
2020 елда минем илнең кварц комына гомуми ихтыяҗы 90,93 миллион тонна, җитештерү күләме 87,65 миллион тонна, ә чиста импорт 3,278 миллион тонна тәшкил итәчәк. Иҗтимагый мәгълүматларга караганда, 100 кг эретелгән пыяладагы кварц ташы күләме якынча 72,2 кг тәшкил итә. Хәзерге киңәйтү планы буенча, 2021/2022 елларда фотоэлектрик пыяла җитештерү куәтен арттыру көненә 3,23/24500 т/т җитәргә мөмкин, еллык җитештерү күләме 360 көн эчендә исәпләнгән, гомуми җитештерү күләме елына 836/635 миллион тонна аз тимерле кремний комына яңа арткан ихтыяҗга туры киләчәк, ягъни 2021/2022 елларда фотоэлектрик пыяла китергән аз тимерле кремний комына яңа ихтыяҗ 2020 елда гомуми кварц комы күләменең 9,2%/7,0% тәшкил итәчәк. Тимер составындагы кремний комы гомуми кремний комына ихтыяҗның бер өлешен генә тәшкил итүен исәпкә алганда, фотоэлектрик пыяла җитештерү куәтләренә зур күләмдә инвестицияләр кертү нәтиҗәсендә тимер составындагы кремний комына тәкъдим һәм сорау басымы гомуми кварц комы сәнәгатенә басымнан күпкә югарырак булырга мөмкин.
—Powder Network мәкаләсе
Бастырылган вакыты: 2021 елның 11 декабре