Per "XIV Quinquennium Planum", secundum consilium strategicum patriae "culminis carbonii et neutralitatis carbonii", industria photovoltaica ad incrementum explosivum ducet. Eruptio industriae photovoltaicae "divitias creavit" toti catenae industriali. In hac catena fulgente, vitrum photovoltaicum nexus indispensabilis est. Hodie, conservationem energiae et tutelam ambitus promoventes, postulatio vitri photovoltaici in dies crescit, et inaequalitas inter copiam et postulationem existit. Simul, arena quartz ferrea et albi-alba, materia magni momenti pro vitro photovoltaico, etiam crevit, et pretium auctum est et copia deficit. Periti industriae praedicunt arenam quartz ferream diuturnam incrementum plus quam 15% per plus quam 10 annos habituram esse. Sub vento validis photovoltaici, productio arenae quartz ferreae magnam attentionem attraxit.
1. Arena quartzosa ad vitrum photovoltaicum
Vitrum photovoltaicum plerumque ut tabula incapsulans modulorum photovoltaicorum adhibetur, et cum ambiente externo directo in contactu est. Resistentia eius ad intemperies, robur, transmittantia lucis, aliaque indicia partes magnas agunt in vita modulorum photovoltaicorum et efficacia generationis energiae diuturnae. Iones ferri in arena quartzosa facile tinguntur, et ut alta transmittantia solaris vitri originalis servetur, contentum ferri vitri photovoltaici minor est quam vitri ordinarii, et arena quartzosa ferri humilis cum alta puritate silicii et humili contento impuritatum adhibenda est.
In praesenti, paucae harenae quartzosae altae qualitatis, ferro parvo contentae, facile effodiuntur in patria nostra, quae praecipue in Heyuan, Guangxi, Fengyang, Anhui, Hainan, aliisque locis distribuuntur. In futuro, cum capacitate productionis vitri albi exhausti ad cellulas solares augeatur, harena quartzosa altae qualitatis, area productionis limitata, res relative rara fiet. Copia harenae quartzosae altae qualitatis et stabilis competitivitatem societatum vitri photovoltaici in futuro coercebit. Ergo, quomodo efficaciter contentum ferri, aluminii, titanii, aliorumque elementorum impuritatum in harena quartzosa reducere et harenam quartzosam altae puritatis praeparare, res investigationis calida est.
2. Productio arenae quartzosae ferri humilis ad vitrum photovoltaicum
2.1 Purificatio Arenae Quartzosae pro Vitro Photovoltaico
In praesenti, processus purificationis quartzi traditionales, qui in industria mature adhibentur, includunt separationem, defricationem, calcinationem-extinctionem aquae, triturationem, cribrationem, separationem magneticam, separationem gravitatis, flotationem, lixiviationem acidi, lixiviationem microbialem, degassationem altae temperaturae, etc., processus purificationis profundae includunt torrefactionem chlorinatam, separationem colorum irradiatam, separationem magneticam superconductivam, vacuum altae temperaturae et cetera. Processus generalis beneficiationis purificationis arenae quartzi domesticae etiam evolutus est ab initio "tritura, separatione magnetica, lavacro" ad "separationem → trituram crassam → calcinationem → extinctionem aquae → trituram → cribrationem → separationem magneticam → flotationem → acidum". Processus beneficiationis coniunctus immersionis → lavationis → exsiccationis, cum microundis, ultrasonis et aliis mediis ad prae-tractationem vel purificationem auxiliarem coniunctus, effectum purificationis magnopere emendat. Propter requisita ferri humilis vitri photovoltaici, investigatio et progressus methodorum remotionis arenae quartzi praecipue introducuntur.
Ferrum plerumque in sequentibus sex formis communibus in minerali quartzoso existit:
① In forma particularum minutarum in argilla vel feldspatho kaolinizato exsistunt
② Superficiei particularum quartzorum in forma pelliculae oxidi ferri adhaeret.
③Mineralia ferrea, ut haematites, magnetites, specularites, qinites, etc., vel mineralia ferrum continentia, ut mica, amphibolus, granatus, etc.
④In statu immersionis vel lentis intra particulas quartz est.
5 In statu solutionis solidae intra crystallum quartzum exsistunt.
⑥ Certa quantitas ferri secundarii in processu contundendi et molendi miscebitur.
Ad mineralia ferrum continentia a quarzo efficaciter separanda, necesse est primum statum praesentiae impuritatum ferri in minera quarzi explorare, deinde methodum beneficiationis ac processum separationis rationabilem eligere ad impuritates ferri removendas.
(1) Processus separationis magneticae
Processus separationis magneticae impuritates magneticas debiles, ut haematitem, limonitem et biotitem, etiam particulas coniunctas, maxime removere potest. Secundum vim magneticam, separatio magnetica in separationem magneticam fortem et separationem magneticam debilem dividi potest. Separatio magnetica fortis plerumque separatorem magneticum humidum fortem vel separatorem magneticum gradientis alti adhibet.
Generaliter loquendo, arena quartzosa, quae praecipue mineralia impuritatis magneticae debilia, ut limonitem, haematitem, biotitem, etc., continet, machina magnetica forti generis humidi, valore supra 8.0×105A/m, eligi potest; mineralibus magneticis fortibus, ubi ferrum dominatur, melius est machinam magneticam debilem vel machinam magneticam mediam ad separationem adhibere. [2] Hodie, cum applicatione separatorum magneticorum campi magnetici alti gradientis et validi, separatio et purificatio magnetica significanter emendatae sunt comparatione cum praeterito. Exempli gratia, separatore magnetico forti generis cylindri inductionis electromagneticae ad removendum ferrum sub robore campi magnetici 2.2T, contentum Fe2O3 a 0.002% ad 0.0002% reducere potest.
(2) Processus flotationis
Flotatio est processus separationis particularum mineralium per varias proprietates physicas et chemicas in superficie particularum mineralium. Munus principale est micam et feldspathum mineralia affinia ex arena quartzosa removere. Ad separationem flotationis mineralium ferrum continentium et quartzi, invenire formam occurrentiae impuritatum ferri et formam distributionis magnitudinis cuiusque particularum est clavis ad eligendum processum separationis aptum ad ferrum removendum. Pleraque mineralia ferrum continentia punctum electricum zero supra 5 habent, quod positive oneratum est in ambiente acido, et theoretice aptum est ad usum collectorum anionicorum.
Acidum pingue (sapo), hydrocarbylsulfonas vel sulfatum ut collector anionicus ad flotationem ferri oxidi adhiberi potest. Pyrita ex quarzo in ambiente decapante flotari potest cum classico agente flotationis pro isobutyl xanthato et butylamina pulvere nigro (4:1). Dosis est circiter 200 ppmw.
Flotatio ilmeniti plerumque natrii oleatum (0.21mol/L) ut agens flotationis adhibet ad pH ad 4~10 accommodandum. Reactio chemica inter iones oleati et particulas ferri in superficie ilmeniti fit ad ferrum oleatum producendum, quod chemice adsorptum est. Iones oleati ilmenitum meliorem flotabilitatem servant. Collectores acidi phosphonici hydrocarbonici, annis proximis evoluti, bonam selectivitatem et facultatem collectionis pro ilmenito habent.
(3) Processus lixiviationis acidi
Propositum principale processus lixiviationis acidi est mineralia ferrea solubilia in solutione acida removere. Inter factores qui effectum purificationis lixiviationis acidi afficiunt sunt magnitudo particularum arenae quartzosae, temperatura, tempus, genus acidi, concentratio acidi, proportio solidi-liquidi, et cetera, quae temperaturam et solutionem acidi augent. Concentratio et reductio radii particularum quartzosae celeritatem lixiviationis et celeritatem lixiviationis Al augere possunt. Effectus purificationis unius acidi limitatus est, et acidum mixtum effectum synergicum habet, qui celeritatem remotionis elementorum impuritatis, ut Fe et K, magnopere augere potest. Acida inorganica communia sunt HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, plerumque duo vel plura ex eis miscentur et in certa proportione adhibentur.
Acidum oxalicum est acidum organicum vulgo ad lixiviationem acidorum adhibitum. Complexum satis stabilem cum ionibus metallicis dissolutis formare potest, et impuritates facile eluuntur. Commoda habet dosis parvae et celeritatis remotionis ferri altae. Quidam ultrasonis utuntur ad purificationem acidi oxalici adiuvandam, et invenerunt, comparatione cum agitatione consueta et ultrasonis in cisterna, ultrasonis in sensore maximam celeritatem remotionis Ferri habere, quantitatem acidi oxalici minus quam 4g/L esse, et celeritatem remotionis ferri 75.4% attingere.
Praesentia acidi diluti et acidi hydrofluorici impuritates metallorum, ut Fe, Al, Mg, efficaciter removere potest, sed quantitas acidi hydrofluorici moderanda est, quia acidum hydrofluoricum particulas quartz corrodere potest. Usus variorum generum acidorum etiam qualitatem processus purificationis afficit. Inter ea, acidum mixtum HCl et HF optimum effectum processus habet. Quidam agente lixiviatorio mixto HCl et HF utuntur ad arenam quartz post separationem magneticam purificandam. Per lixiviam chemicam, quantitas totalis elementorum impuritatum est 40.71μg/g, et puritas SiO2 usque ad 99.993wt%.
(4) Lixiviatio microbica
Microorganismi adhibentur ad ferrum tenue lixiviandum vel ad ferrum in superficie particularum arenae quartzosae impregnandum, quod est ars nuper elaborata ad ferrum removendum. Studia externa demonstraverunt usum Aspergillus niger, Penicillii, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus, aliorumque microorganismorum ad ferrum in superficie pelliculae quartzosae lixiviandum bonos eventus attulisse, quorum effectus Aspergillus niger in ferrum lixiviandum optimum est. Ratio remotionis Fe2O3 plerumque supra 75% est, et gradus concentrati Fe2O3 tam humilis est quam 0.007%. Et inventum est effectum lixiviationis ferri cum prae-cultione plurimorum bacteriorum et fungorum meliorem esse.
2.2 Alius progressus investigationis arenae quartzosae ad vitrum photovoltaicum
Ut acidi quantitatem minuerent, difficultatem curationis cloacarum minuerent, et naturae faverent, Peng Shou [5] et al. methodum ad harenam quartzosam 10ppm ferri humilis praeparandam sine decaptatione patefecerunt: quartzum venosum naturale ut materia prima adhibetur, et tribus gradibus contunditur. Primo gradu tritura et secundo gradu classificationis grana 0.1~0.7mm obtineri possunt; grana primo gradu separationis magneticae et secundo gradu fortis remotionis magneticae ferri mechanici et mineralium ferriferorum separantur ad harenam separationis magneticae obtinendam; separatio magnetica arenae secundo gradu flotationis obtinetur. Contentum Fe2O3 minus quam 10ppm harenae quartzosae ferri humilis est. Flotatio H2SO4 ut regulatorem adhibet, pH=2~3 adaptat, et oleatum natrii et propylendiaminum ex oleo cocois fundatum ut collectores adhibet. Arena quartzosa praeparata SiO2≥99.9%, Fe2O3≤10ppm, requisitis materiarum primarum silicearum pro vitro optico, vitro ostentationis photoelectricae, et vitro quartzoso satisfacit.
Ex altera parte, cum opes quartzi altae qualitatis depleantur, usus comprehensivus opum inferioris pretii attentionem late attraxit. Xie Enjun de Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd., residua kaolini ad arenam quartzi ferri humilis pro vitro photovoltaico praeparandam usus est. Compositio mineralis principalis residuorum kaolini Fujian est quartzum, qui parvam quantitatem mineralium impuritatum, ut kaolinitem, micam, et feldspathum, continet. Postquam residua kaolini per processum beneficiationis "triturae-classificationis hydraulicae-separationis magneticae-flotationis" tractantur, contentum particularum 0.6~0.125 mm magnitudinis maior est quam 95%, SiO2 est 99.62%, Al2O3 est 0.065%, Fe2O3 est 92×10-6. Arena quartzi tenuis requisitis qualitatis arenae quartzi ferri humilis pro vitro photovoltaico satisfacit.
Shao Weihua et alii ex Instituto Zhengzhou Usus Comprehensivi Opum Mineralium, Academiae Scientiarum Geologicarum Sinensis, patentem inventionis ediderunt: methodum ad arenam quartzosam altae puritatis ex reliquiis kaolini praeparandam. Gradus methodi: a. Residua kaolini ut chalybs crudus adhibetur, qui postquam agitatus et defricatus est, cribratur ad materiam +0.6 mm obtinendam; b. Materia +0.6 mm teritur et classificatur, et materia mineralis 0.4 mm-0.1 mm operationi separationis magneticae subicitur. Ad materias magneticas et non magneticas obtinendas, materiae non magneticae operationem separationis gravitatis ingrediuntur ad separationem gravitatis mineralium levium et separationem gravitatis mineralium gravium obtinendum, et separationem gravitatis mineralium levium operationem regrind ingrediuntur ad cribrandum ad +0.1 mm mineralium obtinendum; c. +0.1 mm mineralis operationem flotationis ingreditur ad concentratum flotationis obtinendum. Aqua superior concentrati flotationis removetur et deinde ultrasonice accidit, et deinde cribratur ad materiam crassam +0.1 mm ut arenam quartzosam altae puritatis obtinendam. Methodus inventionis non solum producta concentrata quartzi altae qualitatis obtinere potest, sed etiam breve tempus processus, fluxum processus simplicem, consumptionem energiae humilem, et qualitatem concentrati quartzi obtenti altam habet, quae requisitis qualitatis quartzi altae puritatis satisfacere potest.
Residui kaolini magnam copiam quarzi continent. Per beneficiationem, purificationem, et processum profundum, requisitis usus materiarum crudarum vitri albi photovoltaici satisfacere potest. Hoc etiam novam ideam ad usum comprehensivum residuorum kaolini praebet.
3. Conspectus mercatus arenae quartzosae ferri humilis ad vitrum photovoltaicum destinatae
Ex una parte, in secunda parte anni 2020, capacitas productionis, expansione coacta, postulationi explosivae sub magna prosperitate satisfacere non potest. Copia et postulatio vitri photovoltaici inaequales sunt, et pretium vehementer crescit. Sub communi postulatione multarum societatum modulorum photovoltaicorum, mense Decembri 2020, Ministerium Industriae et Technologiae Informationis documentum edidit, declarans proiectum vitri photovoltaici involuti consilium substitutionis capacitatis non posse formare. Nova hac lege affectum, rata incrementi productionis vitri photovoltaici ab anno 2021 augebitur. Secundum informationem publicam, capacitas vitri photovoltaici involuti, cum claro consilio productionis annis 21/22, ad 22250/26590t/d perveniet, cum rata incrementi annua 68.4/48.6%. In casu legis et cautionum a latere postulationis, arena photovoltaica incrementum explosivum inductura est.
Capacitas productionis industriae vitri photovoltaici ab anno 2015 ad 2022
Ex altera parte, incrementum magnum capacitatis productionis vitri photovoltaici potest efficere ut copia arenae siliceae ferro parvo contentae copiam superet, quod vicissim capacitatem productionis vitri photovoltaici actualem restringit. Secundum statisticas, ab anno 2014, productio domestica arenae quartzosae patriae meae plerumque paulo minor fuit quam postulatio domestica, et copia et postulatio aequilibrium artum servaverunt.
Simulenter, patriae meae copiae domesticae quarzi placerarii, ferri parvi, rarae sunt, in Heyuan Guangdong, Beihai Guangxi, Fengyang Anhui et Donghai Jiangsu concentratae, et magna earum copia importanda est.
Arena quartzosa ultra-alba, ferro humili, inter materias primas magni momenti his annis numeratur (fere 25% sumptus materiae primae constituens). Pretium etiam auctum est. Olim, diu circa 200 yuan/tonnam fuit. Post eruptionem epidemiae primi quadrantis post viginti annos, ab alto gradu decrevit, et nunc operationem stabilem servat.
Anno MMXX, summa postulationis patriae meae arenae quartzosae erit XC miliones et nonaginta miliones talentorum, productio LXXXVII miliones et sexaginta quinque miliones talentorum, et importatio neta III miliones et ducenti septuaginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta octoginta totam postulationem arenae quartzosae anno MMXX IX miliones et septimam partem postulationis repraesentabit. Cum arena silicae ferri parvi tantum partem totius postulationis arenae silicae repraesentet, pressio copiae et postulationis in arena silicae ferri parvi, ob magnam pecuniam in capacitatem productionis vitri photovoltaici collocatam, fortasse multo maior est quam pressio in totam industriam arenae quartzosae.
—Articulus ex Rete Pulveris
Tempus publicationis: XI Decembris MMXXI