近年來(lái)，隨著我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光伏玻璃的需求量與日俱增。光伏玻璃是光伏組件中最外層的部分，必須使用含硅純度高、雜質(zhì)含量低的石英原料，才能符合高透光率的要求。然而，石英中的雜質(zhì)眾多，這些雜質(zhì)影響玻璃著色，降低光伏玻璃的透光性和光學(xué)性能。因此，如何對(duì)石英砂進(jìn)行提純制備，生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的光伏玻璃硅質(zhì)原料，成為重要議題。
本文以湖北某石英礦為例，介紹光伏玻璃用石英砂的提純制備工藝流程。該項(xiàng)目采用“分級(jí)-重選-磁選-浸出”的方式進(jìn)行提純，最終獲得高品質(zhì)石英產(chǎn)品，達(dá)到光伏玻璃用硅質(zhì)原料標(biāo)準(zhǔn)。
1、原礦性質(zhì)
該礦樣的sio2含量為97.36%，主要有害雜質(zhì)則分別為0.25%fe2o3、1.12%al2o3、0.073%tio2、0.100%cao和1.95g/tcr2o3。根據(jù)光伏玻璃用硅質(zhì)原料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該石英砂礦主要的問(wèn)題為sio2含量不足，且fe2o3、al2o3、tio2含量超標(biāo)。
2、磨礦工藝流程
粒度是石英砂在工業(yè)應(yīng)用上非常重要的指標(biāo)，目前浮法玻璃和光伏玻璃制造領(lǐng)域?qū)κ⒃系囊蟠蠖酁?.106~0.50mm，而破碎后的產(chǎn)物中+0.50mm的粗顆粒含量較多，因此，在選礦作業(yè)前需要對(duì)原礦進(jìn)行磨礦分級(jí)。
棒磨機(jī)處理量大、產(chǎn)品粒度均勻，且不容易發(fā)生過(guò)磨，常被用于石英砂磨礦作業(yè)。
原礦破碎篩分后可獲得34.11%的0.106~0.50mm粒級(jí)石英砂，隨后采用三段棒磨獲得適宜粒級(jí)石英砂對(duì)比原礦的產(chǎn)率分別為31.30%、8.98%和1.16%。由于第三段磨礦得到適宜粒級(jí)石英的占比較少，而增加一段磨礦會(huì)增加選礦成本，因此將磨礦制度定位兩段磨礦，各階段對(duì)應(yīng)的磨礦時(shí)間為30s和60s，可獲得74%產(chǎn)率符合粒度要求的石英砂。
3、磁選
雜質(zhì)元素fe所對(duì)應(yīng)的褐鐵礦為弱磁性礦物，故采取磁選的方式去除。由于不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)選礦指標(biāo)有較大影響，采用zqs-1500行磁選機(jī)以不同磁場(chǎng)強(qiáng)度為變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高會(huì)降低石英磁選精礦中fe2o3和tio2含量。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)2.0t時(shí)，磁選對(duì)石英中雜質(zhì)鐵的去除率最高，綜合考慮，選定2.0t為該石英砂磁選強(qiáng)度。
4、重磁聯(lián)合
tio2對(duì)應(yīng)的脈石礦物金紅石密度相對(duì)較大，可采用重選與石英分離，在磁選前通過(guò)重選預(yù)先去除部分金紅石，不僅可以降低磁選的壓力，還可以使重磁聯(lián)合精礦中fe2o3和tio2含量進(jìn)一步降低。因此，本案例分別采用搖床與高梯度磁選機(jī)進(jìn)行重磁聯(lián)合選礦，以分步除去石英砂中的鈦與鐵，選別效果很好。
5、酸浸
由于該石英砂大部分脈石礦物粒徑較細(xì)，且以零星分布在石英砂屑間隙中的方式存在，用重選與磁選等物理方法除去的雜質(zhì)有限，必須要進(jìn)一步采用化學(xué)浸出法才能達(dá)到深度除雜效果，以獲得高品質(zhì)光伏玻璃用硅質(zhì)原料。
經(jīng)選礦試驗(yàn)分析，確定酸浸工藝采用鹽酸-氫氟酸混酸進(jìn)行酸浸，其中鹽酸、氫氟酸濃度分別為15%、5%，固液比為1:1，石英砂礦樣在6h浸出時(shí)間、75℃浸出溫度時(shí)，sio2含量達(dá)到99.79%，而三種主要雜質(zhì)fe2o3、al2o3、tio2含量分別為0.0075%、0.063%、0.008%，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
通過(guò)“分級(jí)-重選-磁選-浸出”的選別流程，將石英砂中的雜質(zhì)斜長(zhǎng)石、云母、金紅石和褐鐵礦等脈石礦物去除，其中sio2、fe2o3、al2o3、tio2含量分別為99.79%、0.0075%、0.063%、0.008%最終獲得產(chǎn)率為67.61%的高品質(zhì)石英砂精礦，精礦產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到j(luò)c/t
2314-2015《光伏玻璃用硅質(zhì)原料》合格品的要求。
