“14-nji bäşýyllyk meýilnama” döwründe, ýurduň “uglerod depesi we uglerod neýtral” strategik meýilnamasyna laýyklykda, fotowoltaik senagaty partlamaly ösüşe getirer. Fotowoltaik senagatynyň döremegi tutuş senagat zynjyry üçin “baýlyk döretdi”. Bu ajaýyp zynjyrda fotowoltaik aýna aýrylmaz halka bolup durýar. Häzirki wagtda energiýany tygşytlamak we daşky gurşawy goramak ugrunda göreşýän fotowoltaik aýna islegi gün-günden artýar we teklip bilen islegiň arasynda deňsizlik bar. Şol bir wagtyň özünde, fotowoltaik aýna üçin möhüm material bolan az demirli we ultra ak kwars çägesi hem ýokarlandy we bahasy ýokarlandy we teklip ýetmezçilik edýär. Pudak bilermenleri az demirli kwars çägesiniň 10 ýyldan gowrak wagtlap 15% -den gowrak uzak möhletli ösüşe eýe boljakdygyny çaklaýarlar. Fotowoltaikiň güýçli şemaly astynda az demirli kwars çägesiniň önümçiligi köp üns çekdi.
1. Fotowoltaik aýna üçin kwars çägesi
Fotowoltaik aýna, adatça, fotowoltaik modullaryň kapsulasiýasy paneli hökmünde ulanylýar we daşarky gurşaw bilen gönüden-göni gatnaşykda bolýar. Onuň howa şertlerine çydamlylygy, güýji, ýagtylyk geçirijiligi we beýleki görkezijileri fotowoltaik modullaryň ömründe we uzak möhletli energiýa öndürmek netijeliliginde esasy rol oýnaýar. Kwars çägesindäki demir ionlaryny boýamak aňsat we asyl aýnanyň ýokary gün geçirijiligini üpjün etmek üçin fotowoltaik aýnanyň demir mukdary adaty aýnadan pes, şeýle hem ýokary kremniý arassalygy we pes garyndylyk mukdary bolan az demirli kwars çägesi ulanylmaly.
Häzirki wagtda ýurdumyzda gazyp almak aňsat bolan ýokary hilli az demirli kwars çägeleri az we olar esasan Heýuan, Guangsi, Fengýan, Anhui, Haýnan we beýleki ýerlerde ýaýradylýar. Geljekde, gün batareýalary üçin ultra ak reňkli relyefli aýnanyň önümçilik kuwwatynyň ösmegi bilen, önümçilik meýdany çäkli bolan ýokary hilli kwars çägesi deňeşdirme boýunça gyt çeşmä öwrüler. Ýokary hilli we durnukly kwars çägesiniň üpjünçiligi geljekde fotowoltaik aýna kompaniýalarynyň bäsdeşligini çäklendirer. Şonuň üçin kwars çägesinde demir, alýumin, titan we beýleki garyndy elementleriniň mukdaryny nädip netijeli azaltmak we ýokary arassa kwars çägesini taýýarlamak gyzgyn ylmy-barlag temasydyr.
2. Fotowoltaik aýna üçin az demirli kwars çägesiniň öndürilişi
2.1 Fotowoltaik aýna üçin kwars çägesini arassalamak
Häzirki wagtda senagatda giňden ulanylýan däp bolan kwars arassalaýyş proseslerine sortlamak, arassalamak, kalsinasiýa-suw bilen söndürmek, üwemek, elemek, magnit bölmek, grawitasiýa bölmek, flotasiýa, kislota bilen ýuwmak, mikroblar bilen ýuwmak, ýokary temperatura degazasiýa we ş.m. girýär. Çuňňur arassalaýyş proseslerine hlorly bişirmek, şöhlelendirilen reňkli sortlamak, ýokary geçirijilikli magnit sortlamak, ýokary temperatura wakuum we ş.m. girýär. Öý kwars çägesini arassalamagyň umumy baýlaşdyrmak prosesi hem irki "üwemek, magnit bölmek, ýuwmak" döwründen "bölmek → iri ezmek → kalsinasiýa → suw bilen söndürmek → üwemek → elemek → magnit bölmek → flotasiýa → kislota çenli ösdürildi. Mikrotolkunly peç, ultrases we beýleki öňünden arassalamak ýa-da kömekçi arassalamak serişdeleri bilen utgaşdyrylan baýlaşdyrmak prosesi → ýuwmak → guratmak, arassalamak täsirini ep-esli gowulandyrýar. Fotowoltaik aýnanyň az demir talaplaryny göz öňünde tutup, kwars çägesini aýyrmak usullaryny öwrenmek we işläp düzmek, esasan, ornaşdyrylýar.
Umuman, demir kwars magdanynda aşakdaky alty umumy görnüşde bolýar:
① Toýunda ýa-da kaolinleşdirilen dala şpatynda ownuk bölejikler görnüşinde bar
②Demir oksidi plýonkasy görnüşinde kwars bölejikleriniň ýüzüne berkidilen
③Gematit, magnetit, spekulýarit, kinit ýaly demir minerallary ýa-da slýuda, amfibol, granat ýaly demir saklaýan minerallar.
④Kwars bölejikleriniň içine çümdüriliş ýa-da linza ýagdaýyndadyr
⑤ Kwars kristalynyň içinde gaty ergin ýagdaýynda bar
⑥ Owradyş we üwemek prosesinde belli bir mukdarda ikinji derejeli demir garyşdyrylar
Demir saklaýan minerallary kwartsdan netijeli bölmek üçin, ilki bilen kwarts magdanynda demir garyndylarynyň ýüze çykma ýagdaýyny anyklamak we demir garyndylaryny aýyrmak üçin peýdaly baýlaşdyrmak usulyny we bölmek prosesini saýlamak zerurdyr.
(1) Magnit bölmek prosesi
Magnit bölmek prosesi gematit, limonit we biotit ýaly gowşak magnit garyndysy minerallaryny, şol sanda birleşen bölejikleri iň ýokary derejede aýryp bilýär. Magnit güýjüne görä, magnit bölmek güýçli magnit bölmek we gowşak magnit bölmek bolup biler. Güýçli magnit bölmek adatça çygly güýçli magnit bölüjini ýa-da ýokary gradientli magnit bölüjini ulanýar.
Umuman aýdylanda, esasan limonit, gematit, biotit ýaly gowşak magnit garyndysy minerallaryny öz içine alýan kwars çägesi 8.0 × 105A/m-den ýokary gymmatda çygly görnüşli güýçli magnit maşyny ulanyp saýlanyp bilner; Demir magdany agdyklyk edýän güýçli magnit minerallary üçin bölmek üçin gowşak magnit maşyny ýa-da orta magnit maşyny ulanmak has gowudyr. [2] Häzirki wagtda ýokary gradientli we güýçli magnit meýdany magnit bölüjileriniň ulanylmagy bilen magnit bölmek we arassalamak öňki bilen deňeşdirilende ep-esli gowulaşdy. Mysal üçin, 2.2T magnit meýdanynyň güýjünden aşak demiri aýyrmak üçin elektromagnit induksiýa rolikli güýçli magnit bölüjini ulanmak Fe2O3-iň mukdaryny 0.002% -den 0.0002% -e çenli azaldyp biler.
(2) Flotasiýa prosesi
Flotasiýa mineral bölejikleriniň ýüzündäki dürli fiziki we himiki häsiýetler arkaly mineral bölejiklerini bölmek prosesidir. Esasy funksiýa kwars çägesinden degişli mineral slýudany we feldispaty aýyrmakdyr. Demir saklaýan minerallary we kwarsy flotasiýa arkaly bölmek üçin, demir garyndylarynyň ýüze çykma görnüşini we her bir bölejik ululygynyň paýlanyş görnüşini tapmak, demir aýyrmak üçin degişli bölmek prosesini saýlamagyň açarydyr. Demir saklaýan minerallaryň köpüsinde 5-den ýokary nol elektrik nokady bar, ol kislotaly gurşawda oňyn zarýadlanýar we nazaryýet taýdan anion kollektorlaryny ulanmak üçin amatlydyr.
Ýag kislotasy (sabyn), gidrokarbil sulfonat ýa-da sulfat demir oksidi magdanynyň flotasiýasy üçin anion kollektor hökmünde ulanylyp bilner. Pirit, izobutil ksantat we butilamin gara poroşogy (4:1) üçin nusgawy flotasiýa agenti bilen kwarsdan piritiň duzlama gurşawynda flotasiýasy bolup biler. Doza takmynan 200ppmw.
Ilmenidiň flotasiýasy, adatça, pH-ny 4 ~ 10-a çenli sazlamak üçin flotasiýa agenti hökmünde natriý oleatyny (0,21mol/L) ulanýar. Ilmenidiň ýüzünde oleat ionlary bilen demir bölejikleriniň arasynda himiki reaksiýa bolup, demir oleat öndürilýär, ol himiki taýdan adsorbsiýa edilýär. Oleat ionlary ilmeniti has gowy suwda saklaýar. Soňky ýyllarda işlenip düzülen uglewodorod esasly fosfon turşusy kollektorlary ilmenit üçin gowy selektiwlige we ýygnamak ukybyna eýedir.
(3) Kislota bilen ýuwulma prosesi
Kislota bilen ýuwmak prosesiniň esasy maksady kislota ergininde ereýän demir minerallaryny aýyrmakdyr. Kislota bilen ýuwmagyň arassalaýyş täsirine täsir edýän faktorlar kwars çägesiniň bölejikleriniň ululygyny, temperaturasyny, wagtyny, kislota görnüşini, kislotanyň konsentrasiýasyny, gaty-suwuk gatnaşygyny we ş.m. öz içine alýar we temperaturany we kislota erginini ýokarlandyrýar. Kwars bölejikleriniň konsentrasiýasy we radiusyny azaltmak Al-iň ýuwmak tizligini we ýuwmak tizligini ýokarlandyryp biler. Bir kislotanyň arassalaýyş täsiri çäkli we garyşyk kislotanyň sinergetik täsiri bar, bu bolsa Fe we K ýaly garyndy elementleriniň aýrylma tizligini ep-esli ýokarlandyryp biler. Umumy organiki däl kislotalar HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4 bolup, adatça olaryň ikisi ýa-da birnäçesi garyşdyrylýar we belli bir gatnaşykda ulanylýar.
Oksalat turşusy kislotany ýuwmak üçin giňden ulanylýan organiki turşudyr. Ol ereýän metal ionlary bilen deňeşdirme boýunça durnukly kompleks emele getirip bilýär we hapaçylyklar aňsatlyk bilen ýuwulýar. Onuň pes dozasy we ýokary demir aýyrmak tizligi ýaly artykmaçlyklary bar. Käbir adamlar oksalat turşusyny arassalamaga kömek etmek üçin ultrases ulanýarlar we adaty garyşdyrma we tank ultrases bilen deňeşdirilende, zond ultrasesiň Fe aýyrmak tizliginiň iň ýokarydygyny, oksalat turşusynyň mukdarynyň 4g/L-den azdygyny we demir aýyrmak tizliginiň 75,4% -e ýetýändigini anykladylar.
Suwuk kislotanyň we gidroftor kislotasynyň bolmagy Fe, Al, Mg ýaly metal garyndylaryny netijeli aýyryp biler, ýöne gidroftor kislotasynyň mukdaryny gözegçilikde saklamak gerek, sebäbi gidroftor kislotasy kwars bölejiklerini poslap biler. Dürli görnüşli kislotalaryň ulanylmagy hem arassalamak prosesiniň hiline täsir edýär. Olaryň arasynda HCl we HF garyşyk kislotasy iň gowy gaýtadan işlemek täsirine eýedir. Käbir adamlar magnit bölünişinden soň kwars çägesini arassalamak üçin HCl we HF garyşyk leýwirleýji serişde ulanýarlar. Himiki leýwirleýji serişde arkaly garyndy elementleriniň umumy mukdary 40,71μg/g, SiO2-niň arassalygy bolsa 99,993wt% -e çenli ýokarydyr.
(4) Mikroblaryň lewlemesi
Mikroorganizmler kwars çäge bölejikleriniň ýüzünde demri siňdirmek ýa-da demri siňdirmek üçin ulanylýar, bu bolsa demri aýyrmak üçin ýakynda işlenip düzülen usuldyr. Daşary ýurt barlaglary kwars çäge bölejikleriniň ýüzünde demri siňdirmek üçin Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus we beýleki mikroorganizmleriň ulanylmagynyň gowy netijeleri berendigini görkezdi, şol sanda Aspergillus niger demri siňdirmek üçin iň gowy täsir edýär. Fe2O3-iň aýrylma tizligi esasan 75% -den ýokary, Fe2O3 konsentratynyň derejesi bolsa 0,007% -e çenli pes. Şeýle hem, demri bakteriýalaryň we küýzeleriň köpüsini öňünden ösdürip ýetişdirmek bilen siňdirmegiň täsiriniň has gowy boljakdygy anyklandy.
2.2 Fotowoltaik aýna üçin kwars çägesiniň beýleki ylmy-barlag işleriniň öňegidişligi
Kislotanyň mukdaryny azaltmak, lagym suwlaryny arassalamagyň kynçylygyny azaltmak we ekologiýa taýdan arassa bolmak üçin Peng Şou [5] we beýlekiler 10ppm az demirli kwarts çägesini duzlamaýan usul bilen taýýarlamak usulyny açdylar: tebigy damarly kwarts çig mal hökmünde ulanylýar we üç tapgyrly owradylýar. Birinji tapgyr owradylýar we ikinji tapgyr klassifikasiýa 0,1 ~ 0,7 mm çäge alýar; çäge birinji tapgyrda magnit bölmek we ikinji tapgyrda mehaniki demir we demir saklaýan minerallary güýçli magnit aýyrmak arkaly bölünýär we magnit bölmek çägesini alýar; çäge magnit bölmek ikinji tapgyrda flotasiýa arkaly alynýar. Fe2O3 mukdary 10ppm az demirli kwarts çägesinden pes, flotasiýa düzgünleşdiriji hökmünde H2SO4 ulanýar, pH=2 ~ 3 sazlaýar, kollektor hökmünde natriý oleat we kokos ýagyna esaslanýan propilen diamin ulanylýar. Taýýarlanan kwarts çägesi SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, optiki aýna, fotoelektrik displeý aýnasy we kwarts aýnasy üçin zerur bolan kremniýli çig malyň talaplaryna laýyk gelýär.
Beýleki tarapdan, ýokary hilli kwarts serişdeleriniň azalmagy bilen, pes derejeli serişdeleriň toplumlaýyn ulanylmagy giň üns çekdi. Hytaýyň gurluşyk materiallary Bengbu aýna senagaty dizaýn we ylmy-barlag institutynyň kompaniýasyndan Sýe Enjun fotowoltaik aýna üçin az demirli kwarts çägesini taýýarlamak üçin kaolin galyndylaryny ulandy. Fujian kaolin galyndylarynyň esasy mineral düzümi kwarts bolup, onuň düzüminde kaolinit, slýuda we dala şpaty ýaly az mukdarda garyndy minerallary bar. Kaolin galyndylary "üwemek-gidrawliki klassifikasiýa-magnit bölmek-flotasiýa" baýlaşdyrmak prosesi arkaly gaýtadan işlenenden soň, 0,6 ~ 0,125 mm bölejik ölçegleriniň mukdary 95% -den uly bolýar, SiO2 99,62%, Al2O3 0,065%, Fe2O3 92 × 10-6 inçe kwarts çägesi fotowoltaik aýna üçin az demirli kwarts çägesiniň hil talaplaryna laýyk gelýär.
Hytaýyň Geologiýa Ylymlary Akademiýasynyň Çžençžou mineral baýlyklaryny toplumlaýyn ulanmak institutynyň Şao Weýhua we beýlekiler kaolin galyndylaryndan ýokary arassa kwars çägesini taýýarlamak üçin oýlap tapyş patentini çap etdiler. Usulyň ädimleri: a. Kaolin galyndylary çig magdan hökmünde ulanylýar, ol +0.6 mm material almak üçin garyşdyrylandan we arassalanandan soň elenýär; b. +0.6 mm material üwelip, klassifikasiýa edilýär we 0.4 mm 0.1 mm mineral material magnit bölmek operasiýasyna sezewar edilýär. Magnit we magnit däl materiallary almak üçin magnit däl materiallar agyrlyk bölmek operasiýasyna girýär we agyrlyk bölmek ýeňil minerallary we agyrlyk bölmek agyr minerallary almak üçin elemek operasiýasyna girýär we agyrlyk bölmek ýeňil minerallary +0.1 mm mineral almak üçin gaýtadan üwemek operasiýasyna girýär; c.+0.1 mm Mineral flotasiýa konsentratyny almak üçin flotasiýa operasiýasyna girýär. Flotasiýa konsentratynyň ýokarky suwy aýrylýar we soňra ultrases arkaly duzlanýar, soňra bolsa +0.1 mm iri material ýokary arassa kwars çägesi hökmünde almak üçin elenýär. Oýlap tapyş usuly diňe bir ýokary hilli kwars konsentrat önümlerini almak bilen çäklenmän, eýsem gysga gaýtadan işlemek wagtyna, ýönekeý proses akymyna, az energiýa sarp edilişine we ýokary hilli kwars konsentratyna eýe bolup, ýokary arassa kwarsyň hil talaplaryna laýyk gelip bilýär.
Kaolin galyndylary köp mukdarda kwars serişdelerini öz içine alýar. Baýlaşdyrmak, arassalamak we çuňňur gaýtadan işlemek arkaly fotowoltaik ultra ak aýna çig mallaryny ulanmak talaplaryna laýyk gelip biler. Bu, şeýle hem kaolin galyndylarynyň toplumlaýyn ulanylmagy üçin täze pikir döredýär.
3. Fotowoltaik aýna üçin az demirli kwars çägesiniň bazaryna syn
Bir tarapdan, 2020-nji ýylyň ikinji ýarymynda giňelmek bilen çäklendirilen önümçilik kuwwaty ýokary gülläp ösüş şertlerinde partlaýjy islegiň öwezini dolup bilmeýär. Fotowoltaik aýnanyň teklibi we islegi deňagramly däl we bahasy ýokarlanýar. Köp fotowoltaik modul kompaniýalarynyň bilelikdäki çagyryşy esasynda, 2020-nji ýylyň dekabrynda Senagat we maglumat tehnologiýalary ministrligi fotowoltaik rulon aýna taslamasynyň kuwwatlylygy çalşyrmak meýilnamasyny düzüp bilmejekdigini düşündirýän resminama çykardy. Täze syýasatdan täsirlenip, fotowoltaik aýna önümçiliginiň ösüş depgini 2021-nji ýyldan başlap giňeldiler. Jemgyýetçilik maglumatlaryna görä, 21/22-nji ýylda önümçilik üçin aýdyň meýilnama bilen rulon fotowoltaik aýnanyň kuwwaty 22250/26590t/güne ýeter we ýyllyk ösüş depgini 68,4/48,6% bolar. Syýasat we isleg tarapynyň kepillikleri ýagdaýynda fotowoltaik gumuň partlaýjy ösüşe getirmegine garaşylýar.
2015-2022-nji ýyllar aralygynda fotowoltaik aýna senagatynyň önümçilik kuwwaty
Beýleki tarapdan, fotowoltaik aýnanyň önümçilik kuwwatynyň ep-esli artmagy az demirli kremniý çägesiniň üpjünçiliginiň üpjünçiligiň artmagyna sebäp bolup biler, bu bolsa öz gezeginde fotowoltaik aýnanyň önümçilik kuwwatynyň hakyky önümçiligini çäklendirýär. Statistika maglumatlaryna görä, 2014-nji ýyldan bäri meniň ýurdumyň içerki kwars çägesiniň önümçiligi, umuman, içerki islegden birneme pes boldy we teklip bilen isleg berk deňagramlylygy saklady.
Şol bir wagtyň özünde, meniň ýurdumyň içerki az demirli kwarts çaýkan çeşmeleri az, olar Guangdongyň Heýuan, Guangsi welaýatynyň Beýhaý, Anhuý welaýatynyň Fengýan we Jiangsu welaýatynyň Donghaý şäherlerinde jemlenen we olaryň köp mukdaryny import etmek zerurdyr.
Soňky ýyllarda demiri az bolan ultra ak kwars çägesi möhüm çig mallaryň biridir (çig malyň bahasynyň takmynan 25% -ni düzýär). Bahasy hem ýokarlanýar. Geçmişde ol uzak wagtlap bir tonna üçin 200 ýuan töwereginde boldy. 20 ýylda 1-nji çärýek epidemiýasynyň ýaýramagyndan soň, ol ýokary derejeden aşaklady we häzirki wagtda durnukly işini saklaýar.
2020-nji ýylda meniň ýurdumyň kwars çägesine bolan umumy islegi 90,93 million tonna, önümçiligi 87,65 million tonna we arassa importy 3,278 million tonna bolar. Jemgyýetçilik maglumatlaryna görä, 100 kg ereýän aýnadaky kwars daşynyň mukdary takmynan 72,2 kg. Häzirki giňeltme meýilnamasyna görä, 2021/2022-nji ýyllarda fotowoltaik aýnanyň kuwwatynyň artmagy 3,23/24500t/güne ýetip biler, ýyllyk önümçilik 360 günlük döwürde hasaplananda, umumy önümçilik az demirli kwars çägesine bolan täze artan islege ýylda 836/635 million tonna deň bolar, ýagny 2021/2022-nji ýyllarda fotowoltaik aýna tarapyndan getirilýän az demirli kwars çägesine bolan täze isleg 2020-nji ýylda umumy kwars çägesiniň islegiň 9,2% / 7,0% -ni düzer. Demiri az bolan kremniý çägesiniň umumy kremniý çägesine bolan islegiň diňe bir bölegini düzýändigini göz öňünde tutup, fotowoltaik aýna önümçilik kuwwatyna uly möçberli maýa goýumlarynyň sebäp bolýan demiri az bolan kremniý çägesine bolan isleg we teklip basyşy, umumy kwars çägesi senagatyna edilýän basyşdan has ýokary bolup biler.
—Powder Network-den makala
Ýerleşdirilen wagty: 2021-nji ýylyň 11-nji dekabry