Di dema "Plana Pênc Salî ya 14an" de, li gorî plana stratejîk a "lûtkeya karbonê û bêkarbûna karbonê" ya welêt, pîşesaziya fotovoltaîk dê bibe sedema pêşveçûnek teqîner. Derketina holê ya pîşesaziya fotovoltaîk ji bo tevahiya zincîra pîşesaziyê "dewlemendî afirand". Di vê zincîra geş de, cama fotovoltaîk girêdanek girîng e. Îro, bi parastina enerjiyê û parastina jîngehê, daxwaza cama fotovoltaîk roj bi roj zêde dibe, û di navbera dabînkirin û daxwazê de nehevsengiyek heye. Di heman demê de, qûma kuartzê ya hesinê kêm û ultra-spî, ku materyalek girîng ji bo cama fotovoltaîk e, jî zêde bûye, û biha zêde bûye û dabînkirin kêm e. Pisporên pîşesaziyê pêşbînî dikin ku qûma kuartzê ya hesinê kêm dê ji bo zêdetirî 10 salan zêdebûnek demdirêj a ji %15 zêdetir hebe. Di bin bayê bihêz ê fotovoltaîk de, hilberîna qûma kuartzê ya hesinê kêm gelek bal kişandiye ser xwe.
1. Qûma quartzê ji bo cama fotovoltaîk
Cama fotovoltaîk bi gelemperî wekî panela dorpêçkirina modulên fotovoltaîk tê bikar anîn û rasterast bi jîngeha derve re di têkiliyê de ye. Berxwedana wê ya li hember hewayê, hêz, veguhestina ronahiyê û nîşaneyên din di jiyana modulên fotovoltaîk û karîgeriya hilberîna enerjiyê ya demdirêj de roleke navendî dilîzin. Îyonên hesin ên di qûma kuartzê de bi hêsanî têne boyaxkirin, û ji bo ku veguhestina bilind a rojê ya cama orîjînal were misoger kirin, naveroka hesin a cama fotovoltaîk ji ya cama asayî kêmtir e, û divê qûma kuartzê ya hesinê kêm bi paqijiya silîkonê ya bilind û naveroka nepakiyê ya kêm were bikar anîn.
Niha, li welatê me qûmên kuartzê yên kêm-hesin ên bi kalîte û bi hêsanî têne derxistin kêm in, û ew bi piranî li Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan û deverên din têne belavkirin. Di pêşerojê de, bi mezinbûna kapasîteya hilberîna cama ultra-spî ya removal ji bo şaneyên rojê, qûma kuartzê ya bi kalîte û bi qada hilberînê ya sînorkirî dê bibe çavkaniyek nisbeten kêm. Pêşkêşkirina qûma kuartzê ya bi kalîte û stabîl dê pêşbaziya pargîdaniyên cama fotovoltaîk di pêşerojê de sînordar bike. Ji ber vê yekê, ka meriv çawa bi bandor naveroka hesin, aluminium, tîtanyum û hêmanên nepak ên din di qûma kuartzê de kêm bike û qûma kuartzê ya paqijiya bilind amade bike mijarek lêkolînê ya germ e.
2. Berhemanîna qûma kuartzê ya kêm-hesin ji bo cama fotovoltaîk
2.1 Paqijkirina Qûma Quartz ji bo Cama Fotovoltaîk
Niha, pêvajoyên paqijkirina quartzê yên kevneşopî ku di pîşesaziyê de bi awayekî gihîştî têne sepandin ev in: rêzkirin, firçekirin, kelandina bi kalsînasyon-avê, hûrkirin, parzûnkirin, veqetandina magnetîkî, veqetandina bi giranî, flotasyon, rijandina asîdê, rijandina mîkrobî, bêgazkirina germahiya bilind, hwd., pêvajoyên paqijkirina kûr di nav xwe de biraştina klorî, rêzkirina rengê tîrêjkirî, rêzkirina magnetîkî ya superconductor, valahiya germahiya bilind û hwd. hene. Pêvajoya baştirkirina giştî ya paqijkirina qûma quartzê ya navmalî jî ji "hûrkirin, veqetandina magnetîkî, şuştin" a destpêkê heya "veqetandin → perçiqandina qalind → kalsînasyon → rijandina bi avê → hûrkirin → fîltrekirin → veqetandina magnetîkî → flotasyon → asîd" pêşketiye. Pêvajoya baştirkirina hevbeş a binavkirinê → şuştin → zuwakirinê, bi mîkropêl, ultrasonîk û rêbazên din ên ji bo pêşdermankirin an paqijkirina alîkar re, bandora paqijkirinê pir baştir dike. Ji ber hewcedariyên hesinê kêm ên cama fotovoltaîk, lêkolîn û pêşvebirina rêbazên rakirina qûma quartzê bi giranî têne destnîşan kirin.
Bi gelemperî hesin di şeş şêweyên hevpar ên jêrîn de di madenên kuartzê de heye:
① Di şiklê perçeyên nazik de di nav gil an jî feldspatê kaolînîzekirî de hene
② Bi rûyê perçeyên quartzê ve bi şiklê fîlma oksîda hesin ve girêdayî ye
③Mîneralên hesin ên wekî hematît, magnetît, spekularît, qînît, hwd. an jî mîneralên ku hesin tê de hene yên wekî mîka, amfîbol, garnet, hwd.
④Ew di rewşa binavbûnê an lensê de di hundurê perçeyên quartz de ye
⑤ Di rewşa çareseriya hişk de di hundurê krîstala quartz de heye
⑥ Di pêvajoya perçiqandin û hûrkirinê de mîqdarek diyarkirî ji hesinê duyemîn dê were tevlihevkirin
Ji bo veqetandina bi bandor a mîneralên hesin-dihewîne ji kuartzê, pêdivî ye ku pêşî rewşa hebûna nepakiyên hesin di madenên kuartzê de were destnîşankirin û rêbazek maqûl a başkirinê û pêvajoyek veqetandinê were hilbijartin da ku nepakiyên hesin werin rakirin.
(1) Pêvajoya veqetandina magnetîkî
Pêvajoya veqetandina magnetîkî dikare mîneralên nepakiya magnetîkî ya qels ên wekî hematît, lîmonît û bîotît, tevî perçeyên girêdayî, heta radeya herî mezin ji holê rake. Li gorî hêza magnetîkî, veqetandina magnetîkî dikare wekî veqetandina magnetîkî ya bihêz û veqetandina magnetîkî ya qels were dabeş kirin. Veqetandina magnetîkî ya bihêz bi gelemperî veqetandina magnetîkî ya bihêz a şil an veqetandina magnetîkî ya bi gradyana bilind bikar tîne.
Bi gelemperî, qûma kuartzê ku bi giranî mîneralên nepakiya magnetîkî ya qels ên wekî lîmonît, hematît, biyotît û hwd. dihewîne, dikare bi karanîna makîneyek magnetîkî ya bihêz a celebê şil bi nirxek li jor 8.0×105A/m were hilbijartin; Ji bo mîneralên magnetîkî yên bihêz ên ku bi hesinê serdest in, çêtir e ku makîneyek magnetîkî ya qels an makîneyek magnetîkî ya navîn ji bo veqetandinê were bikar anîn. [2] Îro, bi sepandina veqetandinên magnetîkî yên qada magnetîkî ya bilind-gradient û bihêz, veqetandin û paqijkirina magnetîkî li gorî berê bi girîngî çêtir bûye. Mînakî, karanîna veqetandinek magnetîkî ya bihêz a celebê rolerê înduksîyona elektromagnetîk ji bo rakirina hesin di bin hêza qada magnetîkî ya 2.2T de dikare naveroka Fe2O3 ji 0.002% kêm bike bo 0.0002%.
(2) Pêvajoya flotasyonê
Flotasyon pêvajoyeke veqetandina perçeyên mîneral bi rêya taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên cûda li ser rûyê perçeyên mîneral e. Karê sereke ew e ku mîka û feldspatê mîneral ên têkildar ji qûma kuartzê were rakirin. Ji bo veqetandina flotasyonê ya mîneralên ku hesin dihewîne û kuartzê, dîtina forma pêkhatina nepakiyên hesin û forma belavkirina her mezinahiya perçeyê mifteya hilbijartina pêvajoyek veqetandinê ya guncaw ji bo rakirina hesin e. Piraniya mîneralên ku hesin dihewînin xala elektrîkî ya sifir li jor 5-an e, ku di hawîrdorek asîdî de bi awayekî erênî barkirî ye, û ji hêla teorîkî ve ji bo karanîna koleksiyonên anyonîk guncaw e.
Asîda rûn (sabûn), hîdrokarbîl sulfonat an sulfat dikare wekî koleksiyonerê anyonîk ji bo flotasyona madena oksîda hesin were bikar anîn. Pîrît dikare bi flotasyona pîrît ji kuartzê di hawîrdorek tirşkirinê de bi ajana flotasyona klasîk ji bo îzobutîl xanthate û toza reş a bûtîlamînê (4:1) were çêkirin. Doza wê bi qasî 200 ppmw ye.
Di flotasyona îlmenîtê de bi gelemperî sodyûm oleat (0.21mol/L) wekî ajanek flotasyonê tê bikar anîn da ku pH-ê li 4~10 were verast kirin. Reaksiyonek kîmyewî di navbera îyonên oleat û perçeyên hesin de li ser rûyê îlmenîtê çêdibe da ku oleata hesin çêbibe, ku bi awayekî kîmyewî tê adsorbekirin. Îyonên oleat îlmenîtê bi avjeniyek çêtir dihêlin. Berhevkarên asîda fosfonîk ên li ser bingeha hîdrokarbonê ku di salên dawî de hatine pêşxistin, ji bo îlmenîtê hilbijartin û performansa berhevkirinê ya baş hene.
(3) Pêvajoya rijandina asîdê
Armanca sereke ya pêvajoya şuştina asîdî ew e ku mîneralên hesin ên çareserker di çareseriya asîdî de werin rakirin. Faktorên ku bandorê li bandora paqijkirinê ya şuştina asîdî dikin ev in: mezinahiya perçeyên qûma kuartzê, germahî, dem, celebê asîdê, konsantrasyona asîdê, rêjeya hişk-şilek, û hwd., û zêdekirina germahî û çareseriya asîdî. Konsantrasyon û kêmkirina nîvkada perçeyên kuartzê dikare rêjeya şuştinê û rêjeya şuştina Al zêde bike. Bandora paqijkirinê ya yek asîdî bi sînor e, û asîda tevlihev xwedî bandorek sinerjîk e, ku dikare rêjeya rakirina hêmanên nepak ên wekî Fe û K pir zêde bike. Asîdên neorganîk ên hevpar HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4 in, bi gelemperî du an jî zêdetir ji wan bi rêjeyek diyarkirî têne tevlihevkirin û bikar anîn.
Asîda oksalîk asîdek organîk e ku bi gelemperî ji bo rijandina asîdê tê bikar anîn. Ew dikare bi îyonên metal ên çareserbûyî re kompleksek nisbeten sabît çêbike, û qirêjî bi hêsanî têne şuştin. Ew xwedî avantajên doza kêm û rêjeya rakirina hesin a bilind e. Hin kes ji bo alîkariya paqijkirina asîda oksalîk ultrasonê bikar tînin, û dîtin ku li gorî ultrasona tevlihevkirinê ya kevneşopî û tankê, ultrasona probê xwedî rêjeya rakirina Fe ya herî bilind e, mîqdara asîda oksalîk ji 4g/L kêmtir e, û rêjeya rakirina hesin digihîje %75.4.
Hebûna asîda şilkirî û asîda hîdroflorîk dikare bi bandor qirêjiyên metalî yên wekî Fe, Al, Mg ji holê rake, lê divê mîqdara asîda hîdroflorîk were kontrol kirin ji ber ku asîda hîdroflorîk dikare perçeyên kuartzê korozyon bike. Bikaranîna celebên cûda yên asîdan jî bandorê li kalîteya pêvajoya paqijkirinê dike. Di nav wan de, asîda tevlihev a HCl û HF bandora pêvajoyê ya çêtirîn heye. Hin kes ji bo paqijkirina qûma kuartzê piştî veqetandina magnetîkî ajanên rijandina tevlihev ên HCl û HF bikar tînin. Bi rêya rijandina kîmyewî, tevahî mîqdara hêmanên qirêj 40.71μg/g e, û paqijiya SiO2 digihîje %99.993wt.
(4) Derxistina mîkroban
Mîkroorganîzma ji bo şuştina hesinê fîlma zirav an jî şilkirina hesinê li ser rûyê perçeyên qûma kuartzê têne bikar anîn, ku ev teknîkek nû ye ji bo rakirina hesin. Lêkolînên biyanî nîşan dane ku karanîna Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus û mîkroorganîzmayên din ji bo şuştina hesinê li ser rûyê fîlma kuartzê encamên baş bi dest xistiye, ku bandora şuştina hesinê ya Aspergillus niger çêtirîn e. Rêjeya rakirina Fe2O3 bi piranî ji %75 jortir e, û rêjeya konsantreya Fe2O3 bi qasî %0.007 kêm e. Û hat dîtin ku bandora şuştina hesin bi pêş-çandiniya piraniya bakteriyan û qaliban çêtir e.
2.2 Pêşveçûnên din ên lêkolînê yên qûma quartz ji bo cama fotovoltaîk
Ji bo kêmkirina mîqdara asîdê, kêmkirina dijwarîya dermankirina kanalîzasyonê û ji bo parastina jîngehê, Peng Shou [5] û hevkarên wî rêbazek ji bo amadekirina qûma kuartzê ya 10ppm kêm-hesin bi pêvajoyek bê-tirşkirinê eşkere kirin: kuartza damarên xwezayî wekî madeya xav tê bikar anîn, û sê-qonaxî tê perçiqandin, Qonaxa yekem a hûrkirinê û dabeşkirina qonaxa duyemîn dikare 0.1~0.7mm grît were bidestxistin; grît bi qonaxa yekem a veqetandina magnetîkî û qonaxa duyemîn a rakirina magnetîkî ya bihêz a hesinê mekanîkî û mîneralên hesin-hebûn ve tê veqetandin da ku qûma veqetandina magnetîkî were bidestxistin; veqetandina magnetîkî ya qûmê bi qonaxa duyemîn a flotasyonê tê bidestxistin ku naveroka Fe2O3 ji 10ppm kêm-hesin qûma kuartzê ye, flotasyon H2SO4 wekî rêkxer bikar tîne, pH=2~3 rast dike, sodyûm oleat û propîlen dîamîn a li ser bingeha rûnê gûzê wekî berhevker bikar tîne. Qûma kuartzê ya amadekirî SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, şertên madeyên xav ên sîlîsyûmî yên ji bo cama optîkî, cama nîşandana fotoelektrîkî û cama kuartzê hewce ne pêk tîne.
Ji aliyekî din ve, bi kêmbûna çavkaniyên kuartzê yên bi kalîte, bikaranîna berfireh a çavkaniyên kêm-end bala berfireh kişandiye. Xie Enjun ji Enstîtuya Sêwirandin û Lêkolînê ya Pîşesaziya Cama Bengbu ya Materyalên Avakirinê ya Çînê, Ltd., ji bo amadekirina qûma kuartzê ya kêm-hesin ji bo cama fotovoltaîk, bermayiyên kaolînê bikar aniye. Pêkhateya mîneralî ya sereke ya bermayiyên kaolînê yên Fujian kuartz e, ku tê de mîqdarek piçûk ji mîneralên nepak ên wekî kaolînît, mîka û feldspat hene. Piştî ku bermayiyên kaolînê bi pêvajoya başkirinê ya "hêrandin-dabeşkirina hîdrolîk-veqetandina magnetîkî-flotasyonê" têne hilberandin, naveroka mezinahiya perçeyan a 0.6~0.125mm ji %95 mezintir e, SiO2 %99.62 e, Al2O3 %0.065 e, Fe2O3 qûma kuartzê ya zirav a 92×10-6 e ku şertên kalîteyê yên qûma kuartzê ya kêm-hesin ji bo cama fotovoltaîk pêk tîne.
Shao Weihua û yên din ji Enstîtuya Zhengzhou ya Bikaranîna Berfireh a Çavkaniyên Madenî, Akademiya Zanistên Jeolojîk a Çînê, patentek îcadkirinê weşandin: rêbazek ji bo amadekirina qûma kuartzê ya paqijiya bilind ji bermayiyên kaolînê. Gavên rêbazê: a. Bermayiyên kaolînê wekî madenek xav têne bikar anîn, ku piştî tevdan û şuştinê tê parzûnkirin da ku materyalê +0.6 mm were bidestxistin; b. Materyalê +0.6 mm tê hûrkirin û dabeşkirin, û materyalê mîneral 0.4 mm0.1 mm di operasyona veqetandina magnetîkî de tê derbas kirin. Ji bo bidestxistina materyalên magnetîkî û ne-magnetîkî, materyalên ne-magnetîkî dikevin operasyona veqetandina gravîtasyonê da ku mîneralên sivik ên veqetandina gravîtasyonê û mîneralên giran ên veqetandina gravîtasyonê werin bidestxistin, û mîneralên sivik ên veqetandina gravîtasyonê dikevin operasyona ji nû ve hûrkirinê da ku fîltre bikin da ku mîneralên +0.1 mm werin bidestxistin; c. +0.1 mm Mîneral dikeve operasyona flotasyonê da ku konsantreya flotasyonê were bidestxistin. Ava jorîn a konsantreya flotasyonê tê derxistin û dûv re bi ultrasonîk tê pijandin, û dûv re tê parzûnkirin da ku materyalê qalind ê +0.1 mm wekî qûma kuartzê ya paqijiya bilind were bidestxistin. Rêbaza dahênanê ne tenê dikare hilberên konsantreya quartz-a bi kalîte bilind bi dest bixe, lê di heman demê de xwedan dema pêvajoyek kurt, herikîna pêvajoya hêsan, xerckirina enerjiyê kêm, û kalîteya bilind a konsantreya quartz-a bi dest xistî ye, ku dikare hewcedariyên kalîteyê yên quartz-a paqijiya bilind bicîh bîne.
Bermayiyên kaolînê gelek çavkaniyên kuartzê dihewînin. Bi saya sûdwergirtin, paqijkirin û pêvajoyek kûr, ew dikare hewcedariyên ji bo karanîna madeyên xav ên cama ultra-spî yên fotovoltaîk bicîh bîne. Ev yek di heman demê de ji bo karanîna berfireh a çavkaniyên bermayiyên kaolînê ramanek nû peyda dike.
3. Pêşdîtina bazarê ya qûma kuartzê ya kêm-hesin ji bo cama fotovoltaîk
Ji aliyekî ve, di nîvê duyemîn ê sala 2020an de, kapasîteya hilberînê ya bi sînorkirina berfirehbûnê nikare bi daxwaza teqîner a di bin refaha bilind de mijûl bibe. Daxwaz û peydakirina cama fotovoltaîk nehevseng e, û biha jî bilind dibe. Di bin banga hevbeş a gelek şîrketên modulên fotovoltaîk de, di Kanûna 2020an de, Wezareta Pîşesazî û Teknolojiya Agahdariyê belgeyek weşand ku zelal dike ku projeya cama pêçayî ya fotovoltaîk dibe ku planeke guhertina kapasîteyê çêneke. Bi bandora polîtîkaya nû, rêjeya mezinbûna hilberîna cama fotovoltaîk dê ji sala 2021an pê ve were berfireh kirin. Li gorî agahdariya giştî, kapasîteya cama fotovoltaîk a pêçayî bi planeke zelal a hilberînê di 21/22an de dê bigihîje 22250/26590t/d, bi rêjeya mezinbûna salane ya 68.4/48.6%. Di rewşa polîtîka û garantiyên aliyê daxwazê de, tê payîn ku qûma fotovoltaîk bibe sedema mezinbûna teqîner.
Kapasîteya hilberîna pîşesaziya cama fotovoltaîk a 2015-2022
Ji aliyekî din ve, zêdebûna berbiçav a kapasîteya hilberîna cama fotovoltaîk dibe ku bibe sedema ku dabînkirina qûma silîka ya kêm-hesin ji dabînkirinê zêdetir be, ku ev jî hilberîna rastîn a kapasîteya hilberîna cama fotovoltaîk sînordar dike. Li gorî îstatîstîkan, ji sala 2014-an vir ve, hilberîna qûma kuartzê ya navxweyî ya welatê min bi gelemperî ji daxwaza navxweyî hinekî kêmtir bûye, û dabînkirin û daxwazê hevsengiyek teng parastine.
Di heman demê de, çavkaniyên quartz ên navxweyî yên welatê min ên kêm-hesin kêm in, li Heyuan a Guangdong, Beihai a Guangxiyê, Fengyang a Anhui û Donghai a Jiangsu kom dibin, û hejmareke mezin ji wan hewce ne ku werin hawirdekirin.
Qûma kuartzê ya ultra-spî ya kêm-hesin di salên dawî de yek ji madeyên xav ên girîng e (nêzîkî 25% ji lêçûna madeya xav pêk tîne). Bihayê wê jî zêde dibe. Di demên berê de, ew demek dirêj e ku dora 200 yuan/ton e. Piştî belavbûna şewba Q1 di 20 salan de, ew ji astek bilind daketiye, û niha ji bo demekê xebata xwe ya sabît didomîne.
Di sala 2020an de, daxwaza giştî ya welatê min ji bo qûma kuartzê dê 90.93 milyon ton be, hilberîn dê 87.65 milyon ton be, û hawirdekirina net dê 3.278 milyon ton be. Li gorî agahdariya giştî, mîqdara kevirê kuartzê di 100 kg cama heliyayî de nêzîkî 72.2 kg e. Li gorî plana berfirehkirina heyî, zêdebûna kapasîteya cama fotovoltaîk di 2021/2022an de dibe ku bigihîje 3.23/24500 t/d, li gorî hilberîna salane ya ku di heyamek 360 rojan de tê hesabkirin, hilberîna giştî dê bi daxwaza nû ya zêdebûyî ya qûma silîkaya kêm-hesin a 836/635 milyon ton/sal re têkildar be, ango, daxwaza nû ya ji bo qûma silîkaya kêm-hesin a ku ji hêla cama fotovoltaîk ve di 2021/2022an de hatî anîn dê ji bo qûma quartzê ya giştî di 2020an de 9.2%/7.0% ji daxwazê be. Ji ber ku qûma silîkayê ya kêm-hesin tenê beşek ji daxwaza giştî ya qûma silîkayê pêk tîne, zexta peydakirin û daxwazê li ser qûma silîkayê ya kêm-hesin ku ji ber veberhênana mezin a kapasîteya hilberîna cama fotovoltaîk çêdibe, dibe ku ji zexta li ser pîşesaziya qûma quartzê ya giştî pir zêdetir be.
—Gotara ji Toza Torê
Dema weşandinê: 11ê Kanûna Pêşîn a 2021an