Дар давраи "Панҷсолаи 14-ум", тибқи нақшаи стратегии "қуллаи карбон ва бетарафии карбон"-и кишвар, саноати фотоэлектрикӣ ба рушди босуръат оварда мерасонад. Паҳншавии саноати фотоэлектрикӣ барои тамоми занҷири саноатӣ "сарват" эҷод кардааст. Дар ин занҷири дурахшон, шишаи фотоэлектрикӣ як ҳалқаи ҳатмӣ аст. Имрӯз, бо ҳимояи сарфаи энергия ва ҳифзи муҳити зист, талабот ба шишаи фотоэлектрикӣ рӯз аз рӯз меафзояд ва номутавозинӣ байни пешниҳод ва талабот вуҷуд дорад. Дар айни замон, реги кварсии камоҳан ва ултрасафед, ки маводи муҳим барои шишаи фотоэлектрикӣ аст, низ боло рафтааст ва нарх афзоиш ёфтааст ва пешниҳод норасоӣ аст. Коршиносони соҳа пешгӯӣ мекунанд, ки реги кварсии камоҳан дар тӯли беш аз 10 сол афзоиши дарозмуддати беш аз 15% хоҳад дошт. Дар зери шамоли сахти фотоэлектрикӣ, истеҳсоли реги кварсии камоҳан таваҷҷӯҳи зиёдро ба худ ҷалб кардааст.
1. Реги кварсӣ барои шишаи фотоэлектрикӣ
Шишаи фотоэлектрикӣ одатан ҳамчун панели капсулакунии модулҳои фотоэлектрикӣ истифода мешавад ва он мустақиман бо муҳити беруна дар тамос аст. Муқовимат ба обу ҳаво, қувват, гузариши рӯшноӣ ва дигар нишондиҳандаҳои он дар мӯҳлати истифодаи модулҳои фотоэлектрикӣ ва самаранокии дарозмуддати истеҳсоли нерӯи барқ нақши муҳим мебозанд. Ионҳои оҳан дар реги кварсӣ ба осонӣ ранг карда мешаванд ва барои таъмини гузариши баланди офтобии шишаи аслӣ, миқдори оҳан дар шишаи фотоэлектрикӣ нисбат ба шишаи оддӣ камтар аст ва бояд реги кварсии оҳани кам бо тозагии баланди кремний ва миқдори ками ифлосӣ истифода шавад.
Дар айни замон, дар кишвари мо регҳои кварсии камсифат ва камоҳан мавҷуданд, ки истихроҷи онҳо осон аст ва онҳо асосан дар Ҳеюан, Гуанси, Фенгян, Анҳуй, Хайнан ва дигар ҷойҳо паҳн шудаанд. Дар оянда, бо афзоиши иқтидори истеҳсоли шишаи рельефии ултрасафед барои батареяҳои офтобӣ, реги кварсии баландсифат бо масоҳати маҳдуди истеҳсолӣ ба захираи нисбатан камёб табдил хоҳад ёфт. Таъмини реги кварсии баландсифат ва устувор дар оянда рақобатпазирии ширкатҳои шишаи фотоэлектрикиро маҳдуд мекунад. Аз ин рӯ, чӣ гуна бояд миқдори оҳан, алюминий, титан ва дигар унсурҳои ифлосиро дар реги кварс самаранок кам кард ва реги кварсии тозаи баландро омода кард, мавзӯи таҳқиқоти гарм аст.
2. Истеҳсоли реги кварсии камоҳан барои шишаи фотоэлектрикӣ
2.1 Тозакунии реги кварсӣ барои шишаи фотоэлектрикӣ
Дар айни замон, равандҳои анъанавии тозакунии кварс, ки дар саноат ба таври кофӣ истифода мешаванд, иборатанд аз ҷудокунӣ, тозакунӣ, хомӯш кардани об бо калсинатсия, майдакунӣ, ҷубронкунӣ, ҷудокунии магнитӣ, ҷудокунии ҷозиба, флотатсия, шустани кислота, шустани микробҳо, дегазатсияи ҳарорати баланд ва ғайра. Равандҳои тозакунии амиқ бирёнкунии хлордор, ҷудокунии ранги нурдиҳанда, ҷудокунии магнитии фавқуттаҳдид, вакууми ҳарорати баланд ва ғайраро дар бар мегиранд. Раванди умумии ғанӣ гардонидани тозакунии реги кварсии хонагӣ низ аз "гумкунӣ, ҷудокунии магнитӣ, шустан"-и аввал то "ҷудокунӣ → майдакунии дағал → калсинатсия → хомӯш кардани об → майдакунӣ → скрининг → ҷудокунии магнитӣ → флотатсия → кислота таҳия шудааст. Раванди якҷояи ғанӣ гардонидан → шустан → хушккунӣ, якҷоя бо печи микроволновка, ултрасадо ва дигар воситаҳо барои пешкоркард ё тозакунии ёрирасон, таъсири тозакуниро хеле беҳтар мекунад. Бо назардошти талаботи ками оҳани шишаи фотоэлектрикӣ, таҳқиқот ва таҳияи усулҳои тозакунии реги кварс асосан ҷорӣ карда мешаванд.
Умуман, оҳан дар маъдани кварс дар шаш шакли маъмули зерин мавҷуд аст:
① Дар шакли зарраҳои майда дар гил ё шпати каолиншуда мавҷуд аст
②Ба сатҳи зарраҳои кварсӣ дар шакли плёнкаи оксиди оҳан часпонида шудааст
③Маъданҳои оҳан ба монанди гематит, магнетит, спекулярит, цинит ва ғайра ё маъданҳои дорои оҳан ба монанди слюда, амфибол, гранат ва ғайра.
④Он дар ҳолати ғӯтонидан ё линза дар дохили зарраҳои кварс қарор дорад
⑤ Дар дохили кристалли кварс дар ҳолати маҳлули сахт мавҷуд аст
⑥ Дар раванди майдакунӣ ва майдакунӣ миқдори муайяни оҳани дуюмдараҷа омехта карда мешавад
Барои ҷудо кардани самараноки маъданҳои дорои оҳан аз кварс, аввал муайян кардани ҳолати пайдоиши ифлосҳои оҳан дар маъдани кварс ва интихоби усули муносиби ғанигардонӣ ва раванди ҷудокунӣ барои бартараф кардани ифлосҳои оҳан зарур аст.
(1) Раванди ҷудокунии магнитӣ
Раванди ҷудокунии магнитӣ метавонад маъданҳои нопокии магнитии заифро, аз қабили гематит, лимонит ва биотит, аз ҷумла зарраҳои пайвастшударо то ҳадди аксар тоза кунад. Мувофиқи қувваи магнитӣ, ҷудокунии магнитиро метавон ба ҷудокунии магнитии қавӣ ва ҷудокунии магнитии заиф тақсим кард. Ҷудокунии магнитии қавӣ одатан ҷудокунии магнитии тар ва ҷудокунии магнитии градиенти баландро истифода мебарад.
Умуман, реги кварсӣ, ки асосан маъданҳои нопокии магнитии заиф, аз қабили лимонит, гематит, биотит ва ғайраро дар бар мегирад, метавонад бо истифода аз мошини магнитии қавӣ бо арзиши аз 8.0 × 105A/м интихоб карда шавад; Барои маъданҳои магнитии қавӣ, ки маъдани оҳан бартарӣ доранд, беҳтар аст, ки барои ҷудокунӣ мошини магнитии заиф ё мошини магнитии миёна истифода шавад. [2] Имрӯзҳо, бо истифода аз ҷудокунакҳои магнитии майдони магнитии баландградиентӣ ва қавӣ, ҷудокунӣ ва тозакунии магнитӣ нисбат ба гузашта ба таври назаррас беҳтар шудааст. Масалан, истифодаи ҷудокунаки магнитии қавӣ бо навъи ғалтаки электромагнитӣ барои тоза кардани оҳан дар зери қувваи майдони магнитии 2.2T метавонад миқдори Fe2O3-ро аз 0.002% то 0.0002% кам кунад.
(2) Раванди шинокунӣ
Флотатсия раванди ҷудо кардани зарраҳои минералӣ тавассути хосиятҳои гуногуни физикӣ ва химиявӣ дар сатҳи зарраҳои минералӣ мебошад. Вазифаи асосӣ хориҷ кардани слюда ва шпати минералии марбут ба реги кварсӣ мебошад. Барои ҷудо кардани флотатсияи маъданҳои дорои оҳан ва кварс, муайян кардани шакли пайдоиши ифлосҳои оҳан ва шакли тақсимоти ҳар як андозаи зарра калиди интихоби раванди дурусти ҷудокунӣ барои хориҷ кардани оҳан мебошад. Аксари маъданҳои дорои оҳан нуқтаи электрикии сифрӣ аз 5 болотар доранд, ки дар муҳити туршӣ заряди мусбат дорад ва аз ҷиҳати назариявӣ барои истифодаи коллекторҳои анионӣ мувофиқ аст.
Кислотаи равғанӣ (собун), гидрокарбил сулфонат ё сулфатро ҳамчун коллектори анионӣ барои флотатсияи маъдани оксиди оҳан истифода бурдан мумкин аст. Пирит метавонад флотатсияи пирит аз кварс дар муҳити намаккунӣ бо агенти классикии флотатсия барои изобутил ксантат ва хокаи сиёҳи бутиламин (4:1) бошад. Миқдори он тақрибан 200 ppmw аст.
Ҳангоми флотатсияи илменит одатан олеати натрий (0.21мол/л) ҳамчун агенти флотатсия барои танзими рН ба 4~10 истифода мешавад. Дар сатҳи илменит байни ионҳои олеат ва зарраҳои оҳан реаксияи кимиёвӣ ба амал меояд, то олеати оҳан ба вуҷуд ояд, ки аз ҷиҳати кимиёвӣ адсорбсия мешавад. Ионҳои олеат илменитро бо шинокунии беҳтар нигоҳ медоранд. Коллекторҳои кислотаи фосфонии дар асоси гидрокарбон таҳияшуда барои илменит интихоби хуб ва самаранокии ҷамъоварӣ доранд.
(3) Раванди шустагарӣ бо кислота
Мақсади асосии раванди шустани кислота тоза кардани минералҳои оҳани ҳалшаванда дар маҳлули кислота мебошад. Омилҳое, ки ба таъсири тозакунии шустани кислота таъсир мерасонанд, андозаи зарраҳои реги кварсӣ, ҳарорат, вақт, намуди кислота, консентратсияи кислота, таносуби сахт-моеъ ва ғайраро дар бар мегиранд ва ҳарорат ва маҳлули кислотаро зиёд мекунанд. Консентратсия ва кам кардани радиуси зарраҳои кварсӣ метавонад суръати шустан ва суръати шустани Al-ро зиёд кунад. Таъсири тозакунии як кислота маҳдуд аст ва кислотаи омехта таъсири синергетикӣ дорад, ки метавонад суръати хориҷ кардани унсурҳои ифлоскунанда ба монанди Fe ва K-ро ба таври назаррас афзоиш диҳад. Кислотаҳои ғайриорганикии маъмул HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4 мебошанд, одатан ду ё зиёда аз онҳо омехта карда мешаванд ва бо таносуби муайян истифода мешаванд.
Кислотаи оксалатӣ як кислотаи органикии маъмулан истифодашаванда барои шустани кислота аст. Он метавонад бо ионҳои металлии ҳалшуда комплекси нисбатан устуворро ташкил диҳад ва ифлосҳо ба осонӣ шуста мешаванд. Он бартариҳои миқдори кам ва суръати баланди хориҷ кардани оҳанро дорад. Баъзе одамон барои кӯмак ба тоза кардани кислотаи оксалатӣ аз ултрасадо истифода мебаранд ва муайян карданд, ки дар муқоиса бо ултрасадои анъанавии омехтакунӣ ва зарфӣ, ултрасадои зондӣ баландтарин суръати хориҷ кардани Fe-ро дорад, миқдори кислотаи оксалатӣ камтар аз 4 г/л аст ва суръати хориҷ кардани оҳан ба 75,4% мерасад.
Мавҷудияти кислотаи моеъ ва кислотаи гидрофторӣ метавонад ифлосҳои металлӣ, аз қабили Fe, Al, Mg-ро самаранок тоза кунад, аммо миқдори кислотаи гидрофторӣ бояд назорат карда шавад, зеро кислотаи гидрофторӣ метавонад зарраҳои кварсро занг занад. Истифодаи намудҳои гуногуни кислотаҳо инчунин ба сифати раванди тозакунӣ таъсир мерасонад. Дар байни онҳо, кислотаи омехтаи HCl ва HF беҳтарин таъсири коркардро дорад. Баъзе одамон пас аз ҷудокунии магнитӣ барои тоза кардани реги кварсӣ аз агенти омехтаи шусташавии HCl ва HF истифода мебаранд. Тавассути шусташавии кимиёвӣ, миқдори умумии унсурҳои ифлосӣ 40.71μg/g ва покии SiO2 то 99.993wt% баланд аст.
(4) Шустагарӣ бо микробҳо
Микроорганизмҳо барои шустани оҳани плёнкаи тунук ё пур кардани оҳан дар сатҳи зарраҳои реги кварсӣ истифода мешаванд, ки ин як усули ба наздикӣ таҳияшуда барои тоза кардани оҳан аст. Тадқиқотҳои хориҷӣ нишон доданд, ки истифодаи Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus ва дигар микроорганизмҳо барои шустани оҳан дар сатҳи плёнкаи кварсӣ натиҷаҳои хуб ба даст овардаанд, ки аз онҳо таъсири Aspergillus niger барои шустани оҳан беҳтарин аст. Сатҳи хориҷшавии Fe2O3 асосан аз 75% зиёд аст ва дараҷаи консентрати Fe2O3 то 0,007% паст аст. Ва маълум шуд, ки таъсири шустани оҳан бо парвариши пешакии аксари бактерияҳо ва қолабҳо беҳтар хоҳад буд.
2.2 Пешрафти дигари таҳқиқоти реги кварсӣ барои шишаи фотоэлектрикӣ
Барои кам кардани миқдори кислота, кам кардани душвории тозакунии обҳои партов ва аз ҷиҳати экологӣ тоза будан, Пенг Шоу [5] ва ҳамкорон усули тайёр кардани реги кварсии камоҳани 10ppm-ро бо роҳи бе намаккунӣ кашф карданд: кварси табиии рагӣ ҳамчун ашёи хом ва майдакунии семарҳилаӣ истифода мешавад. Дар марҳилаи аввал майдакунӣ ва таснифоти марҳилаи дуюм метавонанд 0,1 ~ 0,7 мм ғалла ба даст оранд; ғалла бо марҳилаи аввали ҷудокунии магнитӣ ва марҳилаи дуюм бо тозакунии магнитии қавӣ аз оҳани механикӣ ва маъданҳои дорои оҳан ҷудо карда мешавад, то реги ҷудокунии магнитӣ ба даст оварда шавад; ҷудокунии магнитии рег бо роҳи флотатсияи марҳилаи дуюм ба даст оварда мешавад. Миқдори Fe2O3 аз реги кварсии камоҳани 10ppm камтар аст, флотатсия H2SO4-ро ҳамчун танзимкунанда истифода мебарад, рН = 2 ~ 3-ро танзим мекунад, олеати натрий ва пропилен диамини дар асоси равғани кокос ҳамчун коллектор истифода мебарад. Реги кварсии омодашуда SiO2≥99,9%, Fe2O3≤10ppm, ба талаботи ашёи хоми кремнийӣ, ки барои шишаи оптикӣ, шишаи намоишии фотоэлектрикӣ ва шишаи кварс заруранд, ҷавобгӯ аст.
Аз тарафи дигар, бо кам шудани захираҳои кварсии босифат, истифодаи ҳамаҷонибаи захираҳои камхарҷ таваҷҷӯҳи васеъро ба худ ҷалб кардааст. Се Энҷун аз ширкати China Building Materials Industry Bengbu Glass Design and Research Institute Co., Ltd., партовҳои каолинро барои тайёр кардани реги кварсии камоҳан барои шишаи фотоэлектрикӣ истифода бурд. Таркиби асосии минералии партовҳои каолинии Фуҷиан кварц аст, ки миқдори ками минералҳои ифлоскунанда, аз қабили каолинит, слюда ва шпати фелдспарро дар бар мегирад. Пас аз коркарди партовҳои каолин бо раванди ғанигардонии "санҷидан-таснифоти гидравликӣ-ҷудокунии магнитӣ-флотатсия", миқдори андозаи зарраҳои 0.6 ~ 0.125 мм аз 95% зиёдтар аст, SiO2 99.62%, Al2O3 0.065%, Fe2O3 реги кварсии майдаи 92×10-6 мебошад, ки ба талаботи сифати реги кварсии камоҳан барои шишаи фотоэлектрикӣ ҷавобгӯ аст.
Шао Вэйхуа ва дигарон аз Институти истифодаи ҳамаҷонибаи захираҳои маъдании Чжэнчжоу, Академияи илмҳои геологии Чин, патенти ихтироъро нашр карданд: усули тайёр кардани реги кварсии тозаи баланд аз партовҳои каолин. Қадамҳои усул: а. Партовҳои каолин ҳамчун маъдани хом истифода мешаванд, ки пас аз омехта кардан ва тоза кардан барои ба даст овардани маводи +0.6 мм ғалтак карда мешаванд; б. Маводи +0.6 мм майда карда мешавад ва тасниф карда мешавад ва маводи маъдании 0.4 мм0.1 мм ба амалиёти ҷудокунии магнитӣ дучор карда мешавад. Барои ба даст овардани маводҳои магнитӣ ва ғайримагнитӣ, маводҳои ғайримагнитӣ барои ба даст овардани минералҳои сабуки ҷудокунии вазнинӣ ва минералҳои вазнини ҷудокунии вазнинӣ ба амалиёти ҷудокунии вазнинӣ ворид мешаванд ва минералҳои сабуки ҷудокунии вазнинӣ барои ба даст овардани минералҳои +0.1 мм ба амалиёти дубора майда кардан ворид мешаванд; в.+0.1 мм. Маъдан барои ба даст овардани консентрати флотатсия ба амалиёти флотатсия ворид мешавад. Оби болоии консентрати флотатсия хориҷ карда мешавад ва сипас бо усули ултрасадо бодиринг карда мешавад ва сипас барои ба даст овардани маводи дағали +0.1 мм ҳамчун реги кварсии тозаи баланд ғалтак карда мешавад. Усули ихтироъ на танҳо метавонад маҳсулоти консентрати кварсии баландсифатро ба даст орад, балки вақти кӯтоҳи коркард, ҷараёни соддаи раванд, истеъмоли ками энергия ва сифати баланди консентрати кварсии ҳосилшударо дорад, ки метавонад ба талаботи сифати кварси тозагии баланд ҷавобгӯ бошад.
Партовҳои каолин миқдори зиёди захираҳои кварсро дар бар мегиранд. Тавассути ғанӣ гардонидан, тозакунӣ ва коркарди амиқ, он метавонад ба талаботи истифодаи ашёи хоми шишаи ултрасафеди фотоэлектрикӣ ҷавобгӯ бошад. Ин инчунин як идеяи навро барои истифодаи ҳамаҷонибаи захираҳои партовҳои каолин пешниҳод мекунад.
3. Шарҳи бозори реги кварсии камоҳан барои шишаи фотоэлектрикӣ
Аз як тараф, дар нимаи дуюми соли 2020, иқтидори истеҳсолии маҳдуди васеъшавӣ наметавонад дар шароити шукуфоии баланд талаботи таркандаро қонеъ гардонад. Талабот ва пешниҳоди шишаи фотоэлектрикӣ номутавозин аст ва нарх боло меравад. Дар моҳи декабри соли 2020, Вазорати саноат ва технологияҳои иттилоотӣ ҳуҷҷатеро нашр кард, ки дар он равшан карда шуд, ки лоиҳаи шишаи ғалтаки фотоэлектрикӣ метавонад нақшаи иваз кардани иқтидорро таҳия накунад. Бо таъсири сиёсати нав, суръати афзоиши истеҳсоли шишаи фотоэлектрикӣ аз соли 2021 васеъ карда мешавад. Тибқи маълумоти оммавӣ, иқтидори шишаи ғалтаки фотоэлектрикӣ бо нақшаи равшани истеҳсолот дар 21/22 ба 22250/26590т/р мерасад ва суръати афзоиши солонаи он 68.4/48.6% хоҳад буд. Дар мавриди кафолатҳои сиёсат ва тарафи талабот, интизор меравад, ки реги фотоэлектрикӣ ба афзоиши тарканда мусоидат кунад.
Иқтидори истеҳсолии саноати шишаи фотоэлектрикӣ барои солҳои 2015-2022
Аз тарафи дигар, афзоиши назарраси иқтидори истеҳсоли шишаи фотоэлектрикӣ метавонад боиси аз ҳад зиёд шудани таъминоти реги кремнийи камоҳан аз таъминот гардад, ки дар навбати худ истеҳсоли воқеии иқтидори истеҳсоли шишаи фотоэлектрикиро маҳдуд мекунад. Тибқи омор, аз соли 2014 инҷониб, истеҳсоли реги кварсии дохилии кишвари ман умуман нисбат ба талаботи дохилӣ каме камтар буд ва пешниҳод ва талабот тавозуни қатъиро нигоҳ доштаанд.
Дар айни замон, захираҳои маҳаллии кварси каммасрафи оҳан дар кишвари ман камёбанд ва дар Хэюан дар Гуандун, Бэйхай дар Гуанси, Фенгян дар Анҳуй ва Донхай дар Цзянсу мутамарказ шудаанд ва миқдори зиёди онҳо ба воридот ниёз доранд.
Қуми ултрасафеди кварсии камоҳан яке аз ашёи хоми муҳим аст (тақрибан 25% арзиши ашёи хомро ташкил медиҳад) дар солҳои охир. Нарх низ боло рафтааст. Дар гузашта, он муддати тӯлонӣ тақрибан 200 юан/тонна буд. Пас аз пайдоиши эпидемияи семоҳаи якум дар 20 сол, он аз сатҳи баланд коҳиш ёфт ва айни замон фаъолияти мӯътадилро нигоҳ медорад.
Дар соли 2020, талаботи умумии кишвари ман ба реги кварсӣ 90,93 миллион тонна, истеҳсолот 87,65 миллион тонна ва воридоти холис 3,278 миллион тоннаро ташкил хоҳад дод. Тибқи маълумоти оммавӣ, миқдори санги кварсӣ дар 100 кг шишаи гудохта тақрибан 72,2 кг аст. Тибқи нақшаи васеъкунии ҷорӣ, афзоиши иқтидори шишаи фотоэлектрикӣ дар солҳои 2021/2022 метавонад ба 3,23/24500 т/рӯз расад, ки тибқи истеҳсоли солона. Дар тӯли 360 рӯз ҳисоб карда мешавад, истеҳсоли умумӣ ба талаботи нав афзоянда ба реги кремнийи камоҳан 836/635 миллион тонна/сол мувофиқат хоҳад кард, яъне талаботи нав ба реги кремнийи камоҳан, ки аз ҷониби шишаи фотоэлектрикӣ дар солҳои 2021/2022 ба вуҷуд омадааст, 9,2%/7,0% реги умумии кварсӣ дар соли 2020-ро ташкил хоҳад дод. Бо назардошти он, ки реги дорои оҳани кам танҳо як қисми талаботи умумии реги дорои оҳани камро ташкил медиҳад, фишори пешниҳод ва талабот ба реги дорои оҳани кам, ки дар натиҷаи сармоягузории миқёси калон барои иқтидори истеҳсоли шишаи фотоэлектрикӣ ба вуҷуд омадааст, метавонад нисбат ба фишор ба саноати умумии реги кварс хеле баландтар бошад.
—Мақола аз Powder Network
Вақти нашр: 11 декабри соли 2021