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石英砂如何制备光伏玻璃硅质原料?

发表于:2024-01-30 16:02:14 作者:Lynn 浏览次数:424
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近年来,随着我国光伏产业的快速发展,光伏玻璃的需求量与日俱增。光伏玻璃是光伏组件中最外层的部分,必须使用含硅纯度高、杂质含量低的石英原料,才能符合高透光率的要求。然而,石英中的杂质众多,这些杂质影响玻璃着色,降低光伏玻璃的透光性和光学性能。因此,如何对石英砂进行提纯制备,生产出符合标准的光伏玻璃硅质原料,成为重要议题。

光伏玻璃石英砂

本文以湖北某石英矿为例,介绍光伏玻璃用石英砂的提纯制备工艺流程。该项目采用“分级-重选-磁选-浸出”的方式进行提纯,最终获得高品质石英产品,达到光伏玻璃用硅质原料标准。

1、原矿性质

该矿样的SiO2含量为97.36%,主要有害杂质则分别为0.25%Fe2O3、1.12%Al2O3、0.073%TiO2、0.100%CaO和1.95g/tCr2O3。根据光伏玻璃用硅质原料行业标准,该石英砂矿主要的问题为SiO2含量不足,且Fe2O3、Al2O3、TiO2含量超标。

2、磨矿工艺流程

粒度是石英砂在工业应用上非常重要的指标,目前浮法玻璃和光伏玻璃制造领域对石英原料的要求大多为0.106~0.50mm,而破碎后的产物中+0.50mm的粗颗粒含量较多,因此,在选矿作业前需要对原矿进行磨矿分级。

棒磨机处理量大、产品粒度均匀,且不容易发生过磨,常被用于石英砂磨矿作业。

原矿破碎筛分后可获得34.11%的0.106~0.50mm粒级石英砂,随后采用三段棒磨获得适宜粒级石英砂对比原矿的产率分别为31.30%、8.98%和1.16%。由于第三段磨矿得到适宜粒级石英的占比较少,而增加一段磨矿会增加选矿成本,因此将磨矿制度定位两段磨矿,各阶段对应的磨矿时间为30s和60s,可获得74%产率符合粒度要求的石英砂。

光伏玻璃石英砂磨矿

3、磁选

杂质元素Fe所对应的褐铁矿为弱磁性矿物,故采取磁选的方式去除。由于不同磁场强度对选矿指标有较大影响,采用ZQS-1500行磁选机以不同磁场强度为变量进行实验。

实验结果表明磁场强度的提高会降低石英磁选精矿中Fe2O3和TiO2含量。当磁场强度达2.0T时,磁选对石英中杂质铁的去除率最高,综合考虑,选定2.0T为该石英砂磁选强度。

4、重磁联合

TiO2对应的脉石矿物金红石密度相对较大,可采用重选与石英分离,在磁选前通过重选预先去除部分金红石,不仅可以降低磁选的压力,还可以使重磁联合精矿中Fe2O3和TiO2含量进一步降低。因此,本案例分别采用摇床与高梯度磁选机进行重磁联合选矿,以分步除去石英砂中的钛与铁,选别效果很好。

酸浸工艺

5、酸浸

由于该石英砂大部分脉石矿物粒径较细,且以零星分布在石英砂屑间隙中的方式存在,用重选与磁选等物理方法除去的杂质有限,必须要进一步采用化学浸出法才能达到深度除杂效果,以获得高品质光伏玻璃用硅质原料。

经选矿试验分析,确定酸浸工艺采用盐酸-氢氟酸混酸进行酸浸,其中盐酸、氢氟酸浓度分别为15%、5%,固液比为1:1,石英砂矿样在6h浸出时间、75℃浸出温度时,SiO2含量达到99.79%,而三种主要杂质Fe2O3、Al2O3、TiO2含量分别为0.0075%、0.063%、0.008%,各项指标均达到行业标准要求。

通过“分级-重选-磁选-浸出”的选别流程,将石英砂中的杂质斜长石、云母、金红石和褐铁矿等脉石矿物去除,其中SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2含量分别为99.79%、0.0075%、0.063%、0.008%最终获得产率为67.61%的高品质石英砂精矿,精矿产品各项指标达到JC/T 2314-2015《光伏玻璃用硅质原料》合格品的要求。