“14-р таван жил”-ийн хугацаанд тус улсын “нүүрстөрөгчийн оргил ба нүүрстөрөгчийн саармаг” стратеги төлөвлөгөөний дагуу фотоволтайкийн үйлдвэрлэл тэсрэлттэй хөгжилд хүргэнэ. Фотоволтайкийн үйлдвэрлэлийн дэгдэлт нь бүхэл бүтэн аж үйлдвэрийн гинжин хэлхээнд "баялгийг бий болгосон". Энэхүү гялалзсан гинжин хэлхээнд фотоволтайк шил нь зайлшгүй холбоос юм. Өнөөдөр эрчим хүч хэмнэж, байгаль орчныг хамгаалахыг уриалж байгаа фотоволтайк шилний эрэлт хэрэгцээ өдрөөс өдөрт нэмэгдэж, эрэлт нийлүүлэлтийн тэнцвэргүй байдал үүсээд байна. Үүний зэрэгцээ фотоволтайк шилний чухал материал болох төмрийн агууламж багатай, хэт цагаан кварцын элс ч нэмэгдэж, үнэ нь нэмэгдэж, нийлүүлэлт хомсдсон байна. Аж үйлдвэрийн мэргэжилтнүүд төмрийн агууламж багатай кварцын элс нь урт хугацааны туршид 10 гаруй жилийн хугацаанд 15% -иас дээш өснө гэж таамаглаж байна. Фотоволтайкийн хүчтэй салхины дор төмрийн агууламж багатай кварцын элс үйлдвэрлэх нь олны анхаарлыг татсан.
1. Фотоволтайк шилэнд зориулсан кварцын элс
Фотоволтайк шилийг ерөнхийдөө фотоволтайк модулиудын бүрхүүл болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь гадаад орчинтой шууд харьцдаг. Түүний цаг агаарын эсэргүүцэл, хүч чадал, гэрлийн дамжуулалт болон бусад үзүүлэлтүүд нь фотоволтайк модулиудын ашиглалтын хугацаа, урт хугацааны эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн үр ашигт гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Кварцын элсэнд агуулагдах төмрийн ионууд нь будахад хялбар бөгөөд анхны шилний нарны цацрагийг өндөр нэвтрүүлэх чадварыг хангахын тулд фотоволтайк шилний төмрийн агууламж энгийн шилнээс бага, төмрийн агууламж багатай, цахиурын цэвэршилт өндөртэй кварцын элс байдаг. мөн хольц багатай байх ёстой.
Одоогийн байдлаар манай улсад олборлоход хялбар сайн чанарын төмрийн агууламж багатай кварцын элс цөөхөн байгаа бөгөөд голчлон Хэюань, Гуанси, Фэньян, Аньхуй, Хайнан болон бусад газарт тархсан байна. Цаашид нарны зайд зориулсан хэт цагаан товойлгон шилний үйлдвэрлэлийн хүчин чадал нэмэгдэхийн хэрээр үйлдвэрлэлийн хязгаарлагдмал талбайтай, өндөр чанарын кварцын элс нь харьцангуй хомс нөөц болно. Чанартай, тогтвортой кварцын элсний нийлүүлэлт нь ирээдүйд фотоволтайк шил үйлдвэрлэгч компаниудын өрсөлдөх чадварыг хязгаарлах болно. Тиймээс кварцын элсэнд агуулагдах төмөр, хөнгөн цагаан, титан болон бусад хольцын элементүүдийг хэрхэн үр дүнтэй бууруулах, өндөр цэвэршилттэй кварцын элс бэлтгэх нь судалгааны халуун сэдэв юм.
2. Фотоволтайк шилэнд зориулсан төмөр багатай кварцын элс үйлдвэрлэх
2.1 Фотоволтайк шилний кварцын элсийг цэвэршүүлэх
Одоогийн байдлаар аж үйлдвэрт боловсорч гүйцсэн уламжлалт кварц цэвэршүүлэх процессууд нь ангилах, цэвэрлэх, шохойжуулах-усыг бөхөөх, нунтаглах, шигших, соронзон ялгах, гравитацийн аргаар ялгах, флотаци, хүчиллэг уусгалт, бичил биетээр уусгах, өндөр температурт хийгүйжүүлэх гэх мэт орно. гүн цэвэршүүлэх Процессууд нь хлоржуулсан шарж, цацраг туяагаар өнгө ялгах, хэт дамжуулагч соронзон ангилах, өндөр температурт вакуум гэх мэт. Дотоодын кварцын элсийг цэвэршүүлэх ерөнхий баяжуулах процессыг мөн эрт үеийн "нунтаглах, соронзон ялгах, угаах" -аас эхлээд "салах → том ширхэгтэй бутлах → шохойжуулах → ус бөхөөх → нунтаглах → шигших → соронзон ялгах → хөвүүлэн баяжуулах → хүчил болгох хосолсон баяжуулах процессыг боловсруулсан болно. Усанд дүрэх→угаах→хатаах нь богино долгионы, хэт авианы болон бусад төрлийн урьдчилсан болон туслах цэвэрлэгээний хэрэгсэлтэй хослуулан цэвэршүүлэх нөлөөг ихээхэн сайжруулдаг. Фотоволтайк шилний төмрийн хэрэгцээ багатай тул кварцын элсийг зайлуулах аргыг судлах, хөгжүүлэх ажлыг голчлон нэвтрүүлж байна.
Ерөнхийдөө төмөр нь кварцын хүдэрт дараах зургаан нийтлэг хэлбэрээр байдаг.
① Шавар эсвэл каолинжуулсан хээрийн жоншны нарийн ширхэгт тоосонцор хэлбэрээр оршдог
②Төмрийн ислийн хальс хэлбэрээр кварцын хэсгүүдийн гадаргуу дээр наалддаг
③Гематит, магнетит, спекулярит, кинит гэх мэт төмрийн эрдэс эсвэл гялтгануур, амфибол, анар гэх мэт төмөр агуулсан эрдэс бодис.
④Энэ нь кварцын тоосонцор дотор дүрэх эсвэл линзний төлөвт байна
⑤ Кварцын талст дотор хатуу уусмалын төлөвт оршино
⑥ Бутлах, нунтаглах явцад тодорхой хэмжээний хоёрдогч төмрийг холино
Төмөр агуулсан ашигт малтмалыг кварцаас үр дүнтэй ялгахын тулд эхлээд кварцын хүдэр дэх төмрийн хольцын төлөв байдлыг шалгаж, төмрийн хольцыг арилгахын тулд баяжуулах арга, ялгах аргыг сонгох шаардлагатай.
(1) Соронзон салгах үйл явц
Соронзон ялгах процесс нь гематит, лимонит, биотит зэрэг сул соронзон хольцыг, түүний дотор нийлсэн тоосонцорыг хамгийн их хэмжээгээр арилгаж чадна. Соронзон хүч чадлын дагуу соронзон тусгаарлалтыг хүчтэй соронзон тусгаарлалт ба сул соронзон тусгаарлалт гэж хувааж болно. Хүчтэй соронзон тусгаарлагч нь ихэвчлэн нойтон хүчтэй соронзон тусгаарлагч эсвэл өндөр градиент соронзон тусгаарлагчийг ашигладаг.
Ерөнхийдөө лимонит, гематит, биотит гэх мэт сул соронзон хольцтой эрдэс агуулсан кварцын элсийг нойтон төрлийн хүчтэй соронзон машин ашиглан 8.0×105А/м-ээс дээш утгаар сонгож болно; Төмрийн хүдэр давамгайлсан хүчтэй соронзон ашигт малтмалын хувьд сул соронзон машин эсвэл дунд зэргийн соронзон машиныг салгах нь дээр. [2] Өнөө үед өндөр градиент, хүчтэй соронзон орны соронзон тусгаарлагчийг ашигласнаар соронзон салгах, цэвэршүүлэх нь өмнөх үетэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц сайжирсан. Жишээлбэл, цахилгаан соронзон индукцийн булны төрлийн хүчтэй соронзон тусгаарлагчийг ашиглан төмрийг 2.2Т соронзон орны хүч чадлын дор зайлуулах нь Fe2O3-ийн агууламжийг 0.002% -иас 0.0002% хүртэл бууруулж болно.
(2) Флотацийн процесс
Флотаци гэдэг нь ашигт малтмалын тоосонцорыг янз бүрийн физик, химийн шинж чанараар нь ялгах үйл явц юм. Гол үүрэг нь кварцын элснээс холбогдох ашигт малтмалын гялтгануур, хээрийн жоншийг зайлуулах явдал юм. Төмөр агуулсан ашигт малтмал, кварцыг флотацийн аргаар ялгахын тулд төмрийн хольцын үүсэх хэлбэр, тоосонцрын хэмжээ тус бүрийн тархалтын хэлбэрийг олж мэдэх нь төмрийг зайлуулах зөв ялгах процессыг сонгох түлхүүр юм. Ихэнх төмөр агуулсан эрдсүүд 5-аас дээш цахилгааны тэг цэгтэй, хүчиллэг орчинд эерэг цэнэгтэй, онолын хувьд анионик коллектор ашиглахад тохиромжтой.
Тосны хүчил (саван), гидрокарбил сульфонат эсвэл сульфатыг төмрийн ислийн хүдрийг флотаци хийх анионик цуглуулагч болгон ашиглаж болно. Пирит нь изобутил ксантат ба бутиламин хар нунтаг (4:1)-ийн сонгодог флотацийн бодисоор даршилсан орчинд кварцаас авсан пиритийг хөвүүлэн баяжуулж болно. Тун нь ойролцоогоор 200ppmw байна.
Ильменитийн флотаци нь ерөнхийдөө натрийн олеатыг (0.21 моль/л) рН-ийг 4-10 болгон тохируулахын тулд флотацийн бодис болгон ашигладаг. Ильменитын гадаргуу дээрх олеатын ион ба төмрийн хэсгүүдийн хооронд химийн урвал явагддаг бөгөөд энэ нь химийн шингээлттэй төмрийн олеат үүсгэдэг. Сүүлийн жилүүдэд бүтээгдсэн нүүрсустөрөгчид суурилсан фосфоны хүчлийн коллекторууд нь ильменитийг сонгох, цуглуулах чадвар сайтай.
(3) Хүчиллэг уусгах үйл явц
Хүчиллэг уусгах үйл явцын гол зорилго нь хүчиллэг уусмал дахь уусдаг төмрийн эрдсийг зайлуулах явдал юм. Хүчиллэг уусгалтын цэвэршүүлэх нөлөөнд нөлөөлөх хүчин зүйлүүд нь кварцын элсний ширхэгийн хэмжээ, температур, хугацаа, хүчлийн төрөл, хүчлийн концентраци, хатуу-шингэний харьцаа гэх мэт, температур, хүчиллэг уусмалыг нэмэгдүүлдэг. Кварцын тоосонцорыг баяжуулах, радиусыг багасгах нь Al-ийн уусгалт болон уусалтын хурдыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Нэг хүчлийн цэвэршүүлэх нөлөө хязгаарлагдмал бөгөөд холимог хүчил нь синергетик нөлөөтэй тул Fe, K зэрэг хольцын элементүүдийг зайлуулах хурдыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Нийтлэг органик бус хүчлүүд нь HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4 юм. , H2C2O4, ерөнхийдөө хоёр буюу түүнээс дээш нь хольж, тодорхой хувь хэмжээгээр хэрэглэдэг.
Оксалийн хүчил нь хүчил уусгахад түгээмэл хэрэглэгддэг органик хүчил юм. Энэ нь ууссан металлын ионуудтай харьцангуй тогтвортой цогцолбор үүсгэж, хольцыг амархан угаадаг. Энэ нь бага тун, төмрийг зайлуулах өндөр хурдтай давуу талтай. Зарим хүмүүс оксалийн хүчлийг цэвэршүүлэхэд туслах зорилгоор хэт авиан ашигладаг бөгөөд ердийн хутгах ба савны хэт авиантай харьцуулахад датчикийн хэт авиан нь Fe-ийг хамгийн их зайлуулдаг, оксалийн хүчлийн хэмжээ 4г/л-ээс бага, төмрийг зайлуулах хурд нь хүрдэг болохыг тогтоожээ. 75.4%.
Шингэрүүлсэн хүчил ба фторын хүчил агуулагдах нь Fe, Al, Mg зэрэг металлын хольцыг үр дүнтэй арилгах боломжтой боловч фторын хүчил нь кварцын хэсгүүдийг зэврүүлж болзошгүй тул түүний хэмжээг хянах шаардлагатай. Өөр өөр төрлийн хүчил хэрэглэх нь цэвэршүүлэх үйл явцын чанарт нөлөөлдөг. Тэдгээрийн дотроос HCl ба HF-ийн холимог хүчил нь хамгийн сайн боловсруулалтын нөлөөтэй байдаг. Зарим хүмүүс соронзон аргаар ялгасны дараа кварцын элсийг цэвэршүүлэхийн тулд HCl ба HF холимог уусгагчийг ашигладаг. Химийн аргаар уусгах замаар хольцын элементүүдийн нийт хэмжээ 40.71μг/г, SiO2-ийн цэвэршилт нь 99.993wt% хүрдэг.
(4) Микробоор уусгах
Бичил биетүүд нь нимгэн хальсан төмрийг уусгах эсвэл кварцын элсний тоосонцор дээр төмрийг шингээхэд ашигладаг бөгөөд энэ нь төмрийг зайлуулах сүүлийн үед боловсруулсан арга юм. Гадаадын судалгаагаар кварцын хальсан дээрх төмрийг уусгахад Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus болон бусад бичил биетүүдийг хэрэглэснээр сайн үр дүнд хүрсэн бөгөөд үүний үр дүнд Aspergillus niger төмрийг уусгах нь оновчтой байдаг. Fe2O3-ийн ялгаралт нь ихэвчлэн 75% -иас дээш, Fe2O3 баяжмалын агуулга нь 0.007% хүртэл бага байдаг. Мөн төмрийг ихэнх бактери, хөгц мөөгөнцөрийг урьдчилан өсгөвөрлөж уусган уусгах нь илүү үр дүнтэй болох нь тогтоогдсон.
2.2 Фотоволтайк шилний кварцын элсний судалгааны бусад явц
Хүчиллэгийн хэмжээг багасгах, бохир ус цэвэрлэх хүндрэлийг багасгах, байгаль орчинд ээлтэй байхын тулд Пэн Шоу [5] нар. 10ppm бага төмрийн агууламжтай кварцын элсийг даршилдаггүй аргаар бэлтгэх аргыг танилцуулав: байгалийн судалтай кварцыг түүхий эд болгон ашигладаг бөгөөд гурван үе шаттай бутлах, Нэгдүгээр шатны нунтаглах ба хоёрдугаар шатны ангиллаар 0.1 ~ 0.7 мм нунтаг авах боломжтой. ; шороог соронзон тусгаарлах элс авахын тулд механик төмөр, төмөр агуулсан эрдсийг хүчтэй соронзон аргаар зайлуулах эхний үе шат, хоёр дахь үе шатанд тусгаарлагдсан; элсний соронзон тусгаарлалтыг 2-р шатны флотацийн аргаар олж авдаг Fe2O3-ийн агууламж 10ppm-ээс бага төмрийн агууламжтай кварц элс, флотаци нь H2SO4-ийг зохицуулагчаар ашигладаг, pH=2~3-ийг тохируулдаг, коллектор болгон натрийн олеат, кокосын тосонд суурилсан пропилен диаминыг ашигладаг. . Бэлтгэсэн кварцын элс SiO2≥99.9% Fe2O3≤10ppm нь оптик шил, фотоэлектрик дэлгэцийн шил, кварцын шил зэрэгт шаардагдах цахиурлаг түүхий эдийн шаардлагыг хангасан байна.
Нөгөөтэйгүүр, өндөр чанарын кварцын нөөц шавхагдаж байгаа энэ үед бага зэрэглэлийн нөөцийг цогцоор нь ашиглах нь олны анхаарлыг татаж байна. БНХАУ-ын Барилгын материалын Бенгбу шилний үйлдвэрлэлийн зураг төсөл судалгааны хүрээлэнгийн Ши Энжүн компани каолин хаягдлаар төмрийн агууламж багатай кварцын элсийг фотоволтайк шилэнд бэлтгэсэн. Фүжяний каолин хаягдлын үндсэн эрдэс найрлага нь каолинит, гялтгануур, хээрийн жонш зэрэг бага хэмжээний хольцгүй эрдэс агуулсан кварц юм. Каолины хаягдлыг “нунтаглах-гидравлик ангилал-соронзон ялгах-флотаци” баяжуулах процессоор боловсруулсны дараа 0.6~0.125мм ширхэгийн хэмжээ 95%-иас их, SiO2 99.62%, Al2O3 0.065%, Fe2O3 байна. 92×10-6 нарийн ширхэгтэй кварцын элс нь фотоволтайк шилний төмөр багатай кварцын элсний чанарын шаардлагад нийцдэг.
Хятадын Геологийн Шинжлэх Ухааны Академийн Жэнжоугийн Ашигт малтмалын иж бүрэн ашиглалтын хүрээлэнгийн Шао Вэйхуа болон бусад хүмүүс каолины хаягдлаас өндөр цэвэршилттэй кварцын элс бэлтгэх арга хэмээх шинэ бүтээлийн патентыг нийтлэв. Аргын алхамууд: a. Каолин хаягдлыг түүхий хүдэр болгон ашиглаж, хутгаж, цэвэрлэсний дараа +0.6мм материал гаргаж авдаг; б. +0.6мм материалыг нунтаглаж, ангилж, 0.4мм0.1мм-ийн ашигт малтмалын материалыг соронзон аргаар ялгах үйл ажиллагаанд оруулдаг , Соронзон ба соронзон бус материалыг олж авахын тулд соронзон бус материалууд нь таталцлын хүчийг ялгах үйл ажиллагаанд орж, хөнгөн ашигт малтмал болон гравитацийн аргаар ялгах хүнд ашигт малтмал, хүндийн хүчний аргаар ялгах хөнгөн ашигт малтмал нь +0.1мм эрдсийг авахын тулд дахин нунтаглах ажиллагаанд ордог; в.+0.1мм Ашигт малтмал нь флотацийн баяжмалыг авахын тулд флотацийн үйл ажиллагаанд ордог. Флотацийн баяжмалын дээд усыг зайлуулж, дараа нь хэт авианы аргаар даршилж, дараа нь шигших замаар өндөр цэвэршилттэй кварцын элс шиг +0.1мм том ширхэгтэй материалыг гаргаж авдаг. Шинэ бүтээлийн арга нь өндөр чанарын кварцын баяжмалын бүтээгдэхүүн авахаас гадна боловсруулах хугацаа богино, процессын энгийн урсгал, эрчим хүч бага зарцуулдаг, олж авсан кварцын баяжмалын өндөр чанартай, өндөр цэвэршилттэй чанарын шаардлагыг хангаж чаддаг. кварц.
Каолин хаягдал нь кварцын нөөцийг их хэмжээгээр агуулдаг. Баяжуулах, цэвэршүүлэх, гүн боловсруулах замаар фотоволтайк хэт цагаан шилний түүхий эдийг ашиглах шаардлагыг хангаж чадна. Энэ нь мөн каолины хаягдлын нөөцийг цогцоор нь ашиглах шинэ санааг бий болгож байна.
3. Фотоволтайк шилний төмрийн агууламж багатай кварцын элсний зах зээлийн тойм
Нэг талаас, 2020 оны хоёрдугаар хагаст, өсөлтийн хязгаарлагдмал үйлдвэрлэлийн хүчин чадал нь өндөр хөгжил цэцэглэлтийн үед тэсрэх эрэлтийг даван туулж чадахгүй. Фотоволтайк шилний эрэлт нийлүүлэлт тэнцвэргүй болж, үнэ нь өссөөр байна. Олон тооны фотоволтайк модулийн компаниудын хамтарсан уриалгын дагуу 2020 оны 12-р сард Үйлдвэр, мэдээллийн технологийн яамнаас фотоволтайк цувисан шилний төсөл хүчин чадлыг солих төлөвлөгөө гаргахгүй байж магадгүй гэсэн баримт бичгийг гаргасан. Шинэ бодлогод нөлөөлсөн фотоволтайк шилний үйлдвэрлэлийн өсөлтийн хурд 2021 оноос нэмэгдэнэ.Олон нийтийн мэдээллээр 21/22-нд үйлдвэрлэх тодорхой төлөвлөгөөтэй фотоволтайк шилний хүчин чадал өдөрт 22250/26590тн, жилийн өсөлтийн хурд 68.4/48.6%. Бодлого болон эрэлтийн баталгааны хувьд фотоволтайк элс тэсрэх өсөлтийг бий болгоно гэж үзэж байна.
2015-2022 фотоволтайк шилэн үйлдвэрлэлийн хүчин чадал
Нөгөөтэйгүүр, фотоволтайк шилний үйлдвэрлэлийн хүчин чадал мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн нь төмрийн агууламж багатай цахиурын элсний нийлүүлэлт нийлүүлэлтээсээ давж, улмаар фотоволтайк шил үйлдвэрлэх хүчин чадлыг бодитоор хязгаарлаж байна. Статистикийн мэдээгээр 2014 оноос хойш манай улсын дотоодын кварцын элсний үйлдвэрлэл ерөнхийдөө дотоодын эрэлтээсээ бага зэрэг буурч, эрэлт, нийлүүлэлтийн тэнцвэрт байдал тогтвортой байна.
Үүний зэрэгцээ манай улсын дотоодын төмрийн агууламж багатай кварцын шороон ордын нөөц хомс, Гуандуны Хэюань, Гуансигийн Бэйхай, Аньхуйн Фэньян, Жянсүгийн Дунхайд төвлөрч, их хэмжээгээр импортлох шаардлагатай байна.
Төмөр багатай хэт цагаан кварцын элс нь сүүлийн жилүүдэд чухал түүхий эдүүдийн нэг (түүхий эдийн зардлын 25 орчим хувийг эзэлдэг) юм. Үнэ ч өссөөр байна. Өнгөрсөн хугацаанд 200 юань/тонн орчим болоод удаж байна. 20 жилийн дараа 1-р улирлын тахал дэгдэлт гарснаас хойш өндөр түвшнээс унаж, одоогоор тогтвортой үйл ажиллагаагаа явуулж байна.
2020 онд манай улсын кварцын элсний нийт хэрэгцээ 90.93 сая тонн, гарц 87.65 сая тонн, цэвэр импорт 3.278 сая тонн байна. Олон нийтийн мэдээллийн дагуу 100 кг хайлсан шилэнд кварцын чулууны хэмжээ 72.2 кг орчим байдаг. Одоогийн өргөтгөлийн төлөвлөгөөний дагуу 2021/2022 онд фотоволтайк шилний хүчин чадлын өсөлт 3.23/24500 тонн/д хүрч магадгүй бөгөөд 360 хоногийн хугацаанд тооцоолсон жилийн үйлдвэрлэлийн дагуу нийт үйлдвэрлэл нь шинээр нэмэгдсэн бага хэмжээний эрэлт хэрэгцээтэй тохирч байна. -төмрийн цахиурт элс 836/635 сая тонн/жил, өөрөөр хэлбэл 2021/2022 онд фотоволтайк шилээр авчирсан төмрийн агууламж багатай цахиурт элсний шинэ эрэлт нь 2020 онд нийт кварцын элсний хэрэгцээний 9.2%/7.0 хувийг бүрдүүлнэ. . Төмрийн агууламж багатай цахиурт элс нь цахиурын элсний нийт эрэлтийн нэг хэсгийг л эзэлдэг тул фотоволтайк шил үйлдвэрлэх хүчин чадалд их хэмжээний хөрөнгө оруулалт хийснээс үүдэн төмрийн агууламж багатай цахиурт элсний эрэлт, нийлүүлэлтийн дарамт шахалтаас хамаагүй өндөр байх магадлалтай. кварцын элсний үйлдвэрлэлийн нийт .
— Нунтаг сүлжээний нийтлэл
Шуудангийн цаг: 2021 оны 12-р сарын 11