Gjatë periudhës së "Planit të 14-të Pesëvjeçar", sipas planit strategjik të vendit "pika e karbonit dhe neutraliteti i karbonit", industria fotovoltaike do të çojë në një zhvillim shpërthyes. Shpërthimi i industrisë fotovoltaike ka "krijuar pasuri" për të gjithë zinxhirin industrial. Në këtë zinxhir verbues, qelqi fotovoltaik është një hallkë e domosdoshme. Sot, duke mbrojtur ruajtjen e energjisë dhe mbrojtjen e mjedisit, kërkesa për qelq fotovoltaik po rritet dita-ditës dhe ekziston një çekuilibër midis ofertës dhe kërkesës. Në të njëjtën kohë, rëra kuarci me përmbajtje të ulët hekuri dhe ultra e bardhë, një material i rëndësishëm për qelqin fotovoltaik, është rritur gjithashtu, dhe çmimi është rritur dhe furnizimi është në mungesë. Ekspertët e industrisë parashikojnë se rëra kuarci me përmbajtje të ulët hekuri do të ketë një rritje afatgjatë prej më shumë se 15% për më shumë se 10 vjet. Nën erën e fortë të fotovoltaikës, prodhimi i rërës kuarci me përmbajtje të ulët hekuri ka tërhequr shumë vëmendje.
1. Rërë kuarci për qelq fotovoltaik
Qelqi fotovoltaik përdoret përgjithësisht si panel kapsulimi i moduleve fotovoltaike dhe është në kontakt të drejtpërdrejtë me mjedisin e jashtëm. Rezistenca ndaj motit, forca, transmetimi i dritës dhe tregues të tjerë luajnë një rol qendror në jetëgjatësinë e moduleve fotovoltaike dhe efikasitetin afatgjatë të gjenerimit të energjisë. Jonet e hekurit në rërën e kuarcit janë të lehta për t'u ngjyrosur dhe, për të siguruar transmetim të lartë diellor të qelqit origjinal, përmbajtja e hekurit të qelqit fotovoltaik është më e ulët se ajo e qelqit të zakonshëm, dhe duhet të përdoret rërë kuarci me përmbajtje të ulët hekuri me pastërti të lartë silikoni dhe përmbajtje të ulët papastërtish.
Aktualisht, në vendin tonë ka pak rërë kuarci me përmbajtje të ulët hekuri dhe cilësi të lartë që nxirren lehtësisht, dhe ato shpërndahen kryesisht në Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan dhe vende të tjera. Në të ardhmen, me rritjen e kapacitetit të prodhimit të qelqit të stampuar ultra të bardhë për qelizat diellore, rëra kuarci me cilësi të lartë me sipërfaqe të kufizuar prodhimi do të bëhet një burim relativisht i rrallë. Furnizimi me rërë kuarci me cilësi të lartë dhe të qëndrueshme do të kufizojë konkurrueshmërinë e kompanive të qelqit fotovoltaik në të ardhmen. Prandaj, mënyra e reduktimit në mënyrë efektive të përmbajtjes së hekurit, aluminit, titanit dhe elementëve të tjerë të papastërtive në rërën kuarci dhe përgatitja e rërës kuarci me pastërti të lartë është një temë e nxehtë kërkimore.
2. Prodhimi i rërës kuarci me përmbajtje të ulët hekuri për qelq fotovoltaik
2.1 Pastrimi i rërës së kuarcit për qelq fotovoltaik
Aktualisht, proceset tradicionale të pastrimit të kuarcit që aplikohen gjerësisht në industri përfshijnë klasifikimin, fërkimin, shuarjen me kalcinim në ujë, bluarjen, sitëzimin, ndarjen magnetike, ndarjen me gravitet, flotacionin, shpëlarjen me acid, shpëlarjen mikrobike, degazizimin në temperaturë të lartë, etj., proceset e pastrimit të thellë përfshijnë pjekjen me klor, klasifikimin me ngjyra të rrezatuara, klasifikimin magnetik superpërçues, vakumin në temperaturë të lartë e kështu me radhë. Procesi i përgjithshëm i pasurimit të pastrimit të rërës së kuarcit vendas është zhvilluar gjithashtu nga "bluarja, ndarja magnetike, larja" e hershme deri te "ndarja → thërrmimi i trashë → kalcinimi → shuarja me ujë → bluarja → sitja → ndarja magnetike → flotacioni → acidi". Procesi i kombinuar i pasurimit i zhytjes → larjes → tharjes, i kombinuar me mikrovalë, tejzanor dhe mjete të tjera për paratrajtim ose pastrim ndihmës, përmirëson shumë efektin e pastrimit. Duke pasur parasysh kërkesat e ulëta të hekurit të qelqit fotovoltaik, kryesisht prezantohen kërkimet dhe zhvillimi i metodave të heqjes së rërës së kuarcit.
Në përgjithësi, hekuri ekziston në gjashtë format e mëposhtme të zakonshme në xeherorin e kuarcit:
① Ekzistojnë në formën e grimcave të imëta në argjilë ose feldspat të kaolinizuar
② I bashkangjitur në sipërfaqen e grimcave të kuarcit në formën e një filmi oksid hekuri
③ Minerale hekuri si hematiti, magnetiti, spekulariti, kiniti etj., ose minerale që përmbajnë hekur si mika, amfiboli, granati etj.
④Është në gjendje zhytjeje ose lente brenda grimcave të kuarcit
⑤ Ekzistojnë në gjendje të tretësirës së ngurtë brenda kristalit të kuarcit
⑥ Një sasi e caktuar hekuri sekondar do të përzihet në procesin e thërrmimit dhe bluarjes
Për të ndarë në mënyrë efektive mineralet që përmbajnë hekur nga kuarci, është e nevojshme së pari të përcaktohet gjendja e pranisë së papastërtive të hekurit në xeherorin e kuarcit dhe të zgjidhet një metodë e arsyeshme pasurimi dhe procesi ndarjeje për të arritur heqjen e papastërtive të hekurit.
(1) Procesi i ndarjes magnetike
Procesi i ndarjes magnetike mund të largojë mineralet me papastërti të dobëta magnetike si hematiti, limoniti dhe biotiti, duke përfshirë grimcat e bashkuara në masën më të madhe. Sipas forcës magnetike, ndarja magnetike mund të ndahet në ndarje të fortë magnetike dhe ndarje të dobët magnetike. Ndarja e fortë magnetike zakonisht përdor ndarës të lagësht të fortë magnetik ose ndarës magnetik me gradient të lartë.
Në përgjithësi, rëra e kuarcit që përmban kryesisht minerale me papastërti të dobëta magnetike si limoniti, hematiti, biotiti, etj., mund të zgjidhet duke përdorur një makinë magnetike të fortë të tipit të lagësht në një vlerë mbi 8.0×105A/m; Për mineralet magnetike të forta të dominuara nga xeherori i hekurit, është më mirë të përdoret një makinë magnetike e dobët ose një makinë magnetike mesatare për ndarje. [2] Në ditët e sotme, me aplikimin e ndarësve magnetikë me gradient të lartë dhe fushë magnetike të fortë, ndarja dhe pastrimi magnetik janë përmirësuar ndjeshëm krahasuar me të kaluarën. Për shembull, përdorimi i një ndarësi magnetik të fortë të tipit me rul induksioni elektromagnetik për të hequr hekurin nën forcën e fushës magnetike 2.2T mund të zvogëlojë përmbajtjen e Fe2O3 nga 0.002% në 0.0002%.
(2) Procesi i flotacionit
Flotacioni është një proces i ndarjes së grimcave minerale nëpërmjet vetive të ndryshme fizike dhe kimike në sipërfaqen e grimcave minerale. Funksioni kryesor është heqja e mikës dhe feldspatit mineral përkatës nga rëra e kuarcit. Për ndarjen me flotacion të mineraleve që përmbajnë hekur dhe kuarcit, zbulimi i formës së shfaqjes së papastërtive të hekurit dhe formës së shpërndarjes së secilës madhësi grimce është çelësi për zgjedhjen e një procesi të duhur ndarjeje për heqjen e hekurit. Shumica e mineraleve që përmbajnë hekur kanë një pikë elektrike zero mbi 5, e cila është e ngarkuar pozitivisht në një mjedis acid dhe teorikisht e përshtatshme për përdorimin e kolektorëve anionikë.
Acidi yndyror (sapuni), sulfonati hidrokarbil ose sulfati mund të përdoren si kolektor anionik për flotacionin e xehes së oksidit të hekurit. Piriti mund të flotohet nga piriti nga kuarci në një mjedis turshie me agjentin klasik të flotacionit për izobutil ksantat plus pluhur të zi butilamine (4:1). Doza është rreth 200 ppmw.
Flotacioni i ilmenitit në përgjithësi përdor oleat natriumi (0.21mol/L) si agjent flotacioni për të rregulluar pH-in në 4~10. Një reaksion kimik ndodh midis joneve oleate dhe grimcave të hekurit në sipërfaqen e ilmenitit për të prodhuar oleat hekuri, i cili është i adsorbuar kimikisht. Jonet oleate e mbajnë ilmenitin me një aftësi më të mirë lundruese. Kolektorët e acidit fosfonik me bazë hidrokarbure të zhvilluar vitet e fundit kanë selektivitet dhe performancë të mirë mbledhjeje për ilmenitin.
(3) Procesi i shpëlarjes me acid
Qëllimi kryesor i procesit të shpëlarjes me acid është heqja e mineraleve të tretshme të hekurit në tretësirën acide. Faktorët që ndikojnë në efektin e pastrimit të shpëlarjes me acid përfshijnë madhësinë e grimcave të rërës së kuarcit, temperaturën, kohën, llojin e acidit, përqendrimin e acidit, raportin e ngurtë-lëng, etj., dhe rritjen e temperaturës dhe tretësirës acide. Përqendrimi dhe zvogëlimi i rrezes së grimcave të kuarcit mund të rrisë shkallën e shpëlarjes dhe shkallën e shpëlarjes së Al. Efekti i pastrimit të një acidi të vetëm është i kufizuar, dhe acidi i përzier ka një efekt sinergjik, i cili mund të rrisë shumë shkallën e heqjes së elementëve të papastërtive si Fe dhe K. Acidet inorganike të zakonshme janë HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, përgjithësisht dy ose më shumë prej tyre përzihen dhe përdoren në një proporcion të caktuar.
Acidi oksalik është një acid organik i përdorur zakonisht për shpëlarjen e acidit. Ai mund të formojë një kompleks relativisht të qëndrueshëm me jonet metalike të tretura, dhe papastërtitë lahen lehtësisht. Ai ka avantazhet e dozës së ulët dhe shkallës së lartë të heqjes së hekurit. Disa njerëz përdorin ultratinguj për të ndihmuar në pastrimin e acidit oksalik, dhe kanë zbuluar se krahasuar me ultratingujt konvencionalë të përzierjes dhe ultratingujt e rezervuarit, ultratingujt e sondës kanë shkallën më të lartë të heqjes së Fe, sasia e acidit oksalik është më pak se 4g/L, dhe shkalla e heqjes së hekurit arrin 75.4%.
Prania e acidit të holluar dhe acidit fluorik hidrogjenor mund të largojë në mënyrë efektive papastërtitë metalike si Fe, Al, Mg, por sasia e acidit fluorik hidrogjenor duhet të kontrollohet sepse acidi fluorik hidrogjenor mund të korrodojë grimcat e kuarcit. Përdorimi i llojeve të ndryshme të acideve ndikon gjithashtu në cilësinë e procesit të pastrimit. Midis tyre, acidi i përzier i HCl dhe HF ka efektin më të mirë të përpunimit. Disa njerëz përdorin agjentë të përzier të shpëlarjes HCl dhe HF për të pastruar rërën e kuarcit pas ndarjes magnetike. Nëpërmjet shpëlarjes kimike, sasia totale e elementëve të papastërtisë është 40.71μg/g, dhe pastërtia e SiO2 është deri në 99.993% në peshë.
(4) Shpëlarja mikrobike
Mikroorganizmat përdoren për të shpëlarë hekurin me film të hollë ose për të impregnuar hekurin në sipërfaqen e grimcave të rërës së kuarcit, e cila është një teknikë e zhvilluar së fundmi për heqjen e hekurit. Studimet e huaja kanë treguar se përdorimi i Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus dhe mikroorganizmave të tjerë për të shpëlarë hekurin në sipërfaqen e filmit të kuarcit ka arritur rezultate të mira, nga të cilat efekti i shpëlarjes së hekurit nga Aspergillus niger është optimal. Shkalla e heqjes së Fe2O3 është kryesisht mbi 75%, dhe shkalla e koncentratit të Fe2O3 është aq e ulët sa 0.007%. Dhe u zbulua se efekti i shpëlarjes së hekurit me para-kultivimin e shumicës së baktereve dhe myqeve do të ishte më i mirë.
2.2 Progres tjetër kërkimor i rërës kuarci për qelq fotovoltaik
Për të zvogëluar sasinë e acidit, për të zvogëluar vështirësinë e trajtimit të ujërave të zeza dhe për të qenë miqësor ndaj mjedisit, Peng Shou [5] et al. zbuluan një metodë për përgatitjen e rërës kuarci me përmbajtje të ulët hekuri 10 ppm me anë të një procesi pa turshi: kuarci natyral me vena përdoret si lëndë e parë dhe thërrmimi në tre faza. Bluarja e fazës së parë dhe klasifikimi i fazës së dytë mund të marrin 0.1~0.7 mm zhavorr; zhavorri ndahet nga faza e parë e ndarjes magnetike dhe faza e dytë e heqjes së fortë magnetike të hekurit mekanik dhe mineraleve që përmbajnë hekur për të marrë rërë ndarëse magnetike; ndarja magnetike e rërës merret nga faza e dytë e flotacionit, përmbajtja e Fe2O3 është më e ulët se 10 ppm rërë kuarci me përmbajtje të ulët hekuri, flotacioni përdor H2SO4 si rregullator, rregullon pH=2~3, përdor oleat natriumi dhe propilen diaminë me bazë vaji kokosi si mbledhës. Rëra kuarci e përgatitur SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, plotëson kërkesat e lëndëve të para silicore të nevojshme për qelq optik, qelq ekrani fotoelektrik dhe qelq kuarci.
Nga ana tjetër, me pakësimin e burimeve të kuarcit me cilësi të lartë, shfrytëzimi gjithëpërfshirës i burimeve të nivelit të ulët ka tërhequr vëmendje të gjerë. Xie Enjun i Institutit të Dizajnit dhe Kërkimit të Industrisë së Qelqit Bengbu të Kinës, përdori mbetjet e kaolinës për të përgatitur rërë kuarci me përmbajtje të ulët hekuri për qelq fotovoltaik. Përbërja kryesore minerale e mbetjeve të kaolinës në Fujian është kuarci, i cili përmban një sasi të vogël mineralesh papastërtish si kaoliniti, mika dhe feldspati. Pasi mbetjet e kaolinës përpunohen me anë të procesit të pasurimit të "bluarjes-klasifikimit hidraulik-ndarjes magnetike-flotimit", përmbajtja e grimcave 0.6~0.125 mm është më e madhe se 95%, SiO2 është 99.62%, Al2O3 është 0.065%, Fe2O3 është rërë kuarci e imët 92×10-6 që plotëson kërkesat e cilësisë së rërës së kuarcit me përmbajtje të ulët hekuri për qelq fotovoltaik.
Shao Weihua dhe të tjerë nga Instituti Zhengzhou i Shfrytëzimit Gjithëpërfshirës të Burimeve Minerale, Akademia Kineze e Shkencave Gjeologjike, publikuan një patentë shpikjeje: një metodë për përgatitjen e rërës së kuarcit me pastërti të lartë nga mbetjet e kaolinës. Hapat e metodës: a. Mbetjet e kaolinës përdoren si xeheror i papërpunuar, i cili sitet pasi të jetë përzier dhe fërkuar për të marrë material +0.6 mm; b. Materiali +0.6 mm bluhet dhe klasifikohet, dhe materiali mineral 0.4 mm0.1 mm i nënshtrohet operacionit të ndarjes magnetike. Për të marrë materiale magnetike dhe jo-magnetike, materialet jo-magnetike hyjnë në operacionin e ndarjes gravitacionale për të marrë mineralet e lehta të ndarjes gravitacionale dhe mineralet e rënda të ndarjes gravitacionale, dhe mineralet e lehta të ndarjes gravitacionale hyjnë në operacionin e ribluarjes për të situr për të marrë mineralet +0.1 mm; c. Minerali +0.1 mm hyn në operacionin e flotacionit për të marrë koncentratin e flotacionit. Uji i sipërm i koncentratit të flotacionit hiqet dhe më pas marinohet me ultratinguj, dhe më pas sitet për të marrë materialin e trashë +0.1 mm si rërë kuarci me pastërti të lartë. Metoda e shpikjes jo vetëm që mund të sigurojë produkte të koncentratit të kuarcit me cilësi të lartë, por gjithashtu ka kohë të shkurtër përpunimi, rrjedhë të thjeshtë procesi, konsum të ulët energjie dhe cilësi të lartë të koncentratit të kuarcit të përftuar, i cili mund të përmbushë kërkesat e cilësisë së kuarcit me pastërti të lartë.
Sterilet e kaolinës përmbajnë një sasi të madhe burimesh kuarci. Nëpërmjet pasurimit, pastrimit dhe përpunimit të thellë, ato mund të përmbushin kërkesat për përdorimin e lëndëve të para të qelqit ultra të bardhë fotovoltaik. Kjo gjithashtu ofron një ide të re për shfrytëzimin gjithëpërfshirës të burimeve të sterileve të kaolinës.
3. Përmbledhje e tregut të rërës kuarci me përmbajtje të ulët hekuri për qelq fotovoltaik
Nga njëra anë, në gjysmën e dytë të vitit 2020, kapaciteti i prodhimit i kufizuar nga zgjerimi nuk mund të përballojë kërkesën shpërthyese në kushte të prosperitetit të lartë. Oferta dhe kërkesa për xham fotovoltaik janë të pabalancuara dhe çmimi është në rritje. Sipas thirrjes së përbashkët të shumë kompanive të moduleve fotovoltaike, në dhjetor 2020, Ministria e Industrisë dhe Teknologjisë së Informacionit lëshoi një dokument që sqaronte se projekti i xhamit të petëzuar fotovoltaik mund të mos formulojë një plan zëvendësimi të kapacitetit. I ndikuar nga politika e re, shkalla e rritjes së prodhimit të xhamit fotovoltaik do të zgjerohet nga viti 2021. Sipas informacionit publik, kapaciteti i xhamit të petëzuar fotovoltaik me një plan të qartë për prodhim në 21/22 do të arrijë 22250/26590t/d, me një shkallë vjetore rritjeje prej 68.4/48.6%. Në rastin e politikës dhe garancive të kërkesës, rëra fotovoltaike pritet të sjellë një rritje shpërthyese.
Kapaciteti i prodhimit të industrisë së qelqit fotovoltaik 2015-2022
Nga ana tjetër, rritja e konsiderueshme e kapacitetit të prodhimit të qelqit fotovoltaik mund të shkaktojë që furnizimi me rërë silici me përmbajtje të ulët hekuri të tejkalojë furnizimin, gjë që nga ana tjetër kufizon prodhimin aktual të kapacitetit të prodhimit të qelqit fotovoltaik. Sipas statistikave, që nga viti 2014, prodhimi vendas i rërës së kuarcit në vendin tim ka qenë përgjithësisht pak më i ulët se kërkesa vendase, dhe oferta dhe kërkesa kanë ruajtur një ekuilibër të ngushtë.
Në të njëjtën kohë, burimet vendase të metaleve të kuarcit me përmbajtje të ulët hekuri në vendin tim janë të pakta, të përqendruara në Heyuan të Guangdong, Beihai të Guangxi, Fengyang të Anhui dhe Donghai të Jiangsu, dhe një sasi e madhe e tyre duhet të importohet.
Rëra ultra e bardhë kuarci me përmbajtje të ulët hekuri është një nga lëndët e para të rëndësishme (duke përbërë rreth 25% të kostos së lëndës së parë) në vitet e fundit. Çmimi gjithashtu është rritur. Në të kaluarën, ka qenë rreth 200 juanë/ton për një kohë të gjatë. Pas shpërthimit të epidemisë së tremujorit të parë në 20 vjet, ai ka rënë nga një nivel i lartë dhe aktualisht po ruan funksionimin e qëndrueshëm për momentin.
Në vitin 2020, kërkesa e përgjithshme e vendit tim për rërë kuarci do të jetë 90.93 milionë ton, prodhimi do të jetë 87.65 milionë ton dhe importi neto do të jetë 3.278 milionë ton. Sipas informacionit publik, sasia e gurit të kuarcit në 100 kg qelq të shkrirë është rreth 72.2 kg. Sipas planit aktual të zgjerimit, rritja e kapacitetit të qelqit fotovoltaik në 2021/2022 mund të arrijë në 3.23/24500 t/d, sipas prodhimit vjetor. I llogaritur gjatë një periudhe 360-ditore, prodhimi total do të korrespondojë me kërkesën e re në rritje për rërë silici me përmbajtje të ulët hekuri prej 836/635 milionë ton/vit, domethënë, kërkesa e re për rërë silici me përmbajtje të ulët hekuri të sjellë nga qelqi fotovoltaik në 2021/2022 do të përbëjë rërën e përgjithshme të kuarcit në vitin 2020 9.2%/7.0% të kërkesës. Duke pasur parasysh që rëra silicë me përmbajtje të ulët hekuri përbën vetëm një pjesë të kërkesës totale për rërë silici, presioni i ofertës dhe kërkesës për rërën silicë me përmbajtje të ulët hekuri i shkaktuar nga investimi në shkallë të gjerë i kapacitetit të prodhimit të qelqit fotovoltaik mund të jetë shumë më i lartë se presioni mbi industrinë e përgjithshme të rërës së kuarcit.
—Artikull nga Powder Network
Koha e postimit: 11 dhjetor 2021