ภาพรวมการผลิตและตลาดของทรายควอตซ์ที่มีเหล็กต่ำสำหรับกระจกโซลาร์เซลล์

ในช่วงแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 14 ซึ่งสอดคล้องกับแผนยุทธศาสตร์ “ลดการปล่อยคาร์บอนและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนให้เป็นศูนย์” ของประเทศ อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์จะเติบโตอย่างรวดเร็ว การเติบโตอย่างก้าวกระโดดของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ได้ “สร้างความมั่งคั่ง” ให้กับห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมด และในห่วงโซ่ที่เฟื่องฟูนี้ กระจกสำหรับแผงโซลาร์เซลล์เป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ ปัจจุบัน ด้วยการรณรงค์เรื่องการอนุรักษ์พลังงานและการรักษาสิ่งแวดล้อม ความต้องการกระจกสำหรับแผงโซลาร์เซลล์จึงเพิ่มขึ้นทุกวัน จนเกิดความไม่สมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทาน ในขณะเดียวกัน ทรายควอตซ์ที่มีธาตุเหล็กต่ำและสีขาวพิเศษ ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญสำหรับกระจกแผงโซลาร์เซลล์ ก็มีราคาสูงขึ้นและอุปทานก็ขาดแคลน ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมคาดการณ์ว่า ทรายควอตซ์ที่มีธาตุเหล็กต่ำจะมีราคาเพิ่มขึ้นมากกว่า 15% ในระยะยาวมากกว่า 10 ปี ภายใต้กระแสความนิยมของพลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตทรายควอตซ์ที่มีธาตุเหล็กต่ำจึงได้รับความสนใจอย่างมาก

1. ทรายควอตซ์สำหรับกระจกโซลาร์เซลล์

กระจกโซลาร์เซลล์โดยทั่วไปใช้เป็นแผ่นห่อหุ้มแผงโซลาร์เซลล์ และสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยตรง ความทนทานต่อสภาพอากาศ ความแข็งแรง การส่งผ่านแสง และตัวชี้วัดอื่นๆ มีบทบาทสำคัญต่ออายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์และประสิทธิภาพการผลิตพลังงานในระยะยาว ไอออนเหล็กในทรายควอตซ์นั้นง่ายต่อการย้อมสี และเพื่อให้มั่นใจได้ว่ากระจกโซลาร์เซลล์มีการส่งผ่านแสงอาทิตย์สูง ปริมาณเหล็กในกระจกโซลาร์เซลล์จึงต้องต่ำกว่ากระจกธรรมดา และต้องใช้ทรายควอตซ์ที่มีปริมาณเหล็กต่ำ มีความบริสุทธิ์ของซิลิคอนสูง และมีสิ่งเจือปนต่ำ

ปัจจุบัน ทรายควอตซ์คุณภาพสูงที่มีปริมาณเหล็กต่ำและหาได้ง่ายในประเทศของเรามีอยู่น้อย และส่วนใหญ่กระจายอยู่ในมณฑลเหอหยวน กวางซี เฟิงหยาง อานฮุย ไห่หนาน และพื้นที่อื่นๆ ในอนาคต ด้วยการเติบโตของกำลังการผลิตกระจกนูนสีขาวพิเศษสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ ทรายควอตซ์คุณภาพสูงที่มีพื้นที่การผลิตจำกัดจะกลายเป็นทรัพยากรที่ค่อนข้างหายาก การจัดหาทรายควอตซ์คุณภาพสูงและมีเสถียรภาพจะจำกัดความสามารถในการแข่งขันของบริษัทผลิตกระจกเซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคต ดังนั้น วิธีการลดปริมาณเหล็ก อะลูมิเนียม ไทเทเนียม และธาตุเจือปนอื่นๆ ในทรายควอตซ์อย่างมีประสิทธิภาพ และการเตรียมทรายควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง จึงเป็นหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจอย่างมาก

2. การผลิตทรายควอตซ์ที่มีปริมาณเหล็กต่ำสำหรับกระจกโซลาร์เซลล์

2.1 การทำให้ทรายควอตซ์บริสุทธิ์สำหรับกระจกโซลาร์เซลล์

ในปัจจุบัน กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของควอตซ์แบบดั้งเดิมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ได้แก่ การคัดแยก การขัดถู การเผาด้วยความร้อนสูง การบด การร่อน การแยกด้วยแม่เหล็ก การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การลอยตัว การชะล้างด้วยกรด การชะล้างด้วยจุลินทรีย์ การกำจัดก๊าซที่อุณหภูมิสูง เป็นต้น ส่วนกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ขั้นสูง ได้แก่ การเผาด้วยคลอรีน การคัดแยกสีด้วยรังสี การคัดแยกด้วยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด การแยกด้วยสุญญากาศที่อุณหภูมิสูง เป็นต้น กระบวนการปรับปรุงคุณภาพทรายควอตซ์ในประเทศโดยทั่วไปได้รับการพัฒนาจากกระบวนการเดิมที่ประกอบด้วย “การบด การแยกด้วยแม่เหล็ก การล้าง” ไปสู่กระบวนการปรับปรุงคุณภาพแบบผสมผสานที่ประกอบด้วย “การแยก → การบดหยาบ → การเผา → การชุบน้ำ → การบด → การคัดกรอง → การแยกด้วยแม่เหล็ก → การลอยตัว → กรด” โดยใช้การแช่ → การล้าง → การอบแห้ง ร่วมกับการใช้ไมโครเวฟ อัลตราโซนิค และวิธีการอื่นๆ ในการปรับสภาพเบื้องต้นหรือการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำให้บริสุทธิ์ได้อย่างมาก เนื่องจากความต้องการเหล็กต่ำในกระจกโซลาร์เซลล์ การวิจัยและพัฒนาวิธีการกำจัดทรายควอตซ์จึงได้รับการนำเสนอเป็นหลัก

โดยทั่วไป ธาตุเหล็กในแร่ควอตซ์มีอยู่ 6 รูปแบบหลักดังต่อไปนี้:

① มีอยู่ในรูปของอนุภาคละเอียดในดินเหนียวหรือเฟลด์สปาร์ที่ผ่านกระบวนการเคโอไลไนเซชัน
②เกาะติดอยู่บนพื้นผิวของอนุภาคควอตซ์ในรูปของฟิล์มเหล็กออกไซด์
③แร่เหล็ก เช่น ฮีมาไทต์ แมกเนไทต์ สเปคคิวลาไรต์ ไคนิไทต์ เป็นต้น หรือแร่ที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบ เช่น ไมกา แอมฟิโบล การ์เนต เป็นต้น
④อยู่ในสภาวะของการจุ่มหรือเป็นเลนส์อยู่ภายในอนุภาคควอตซ์
⑤ อยู่ในสถานะสารละลายของแข็งภายในผลึกควอตซ์
⑥ ในกระบวนการบดและโม่ จะมีเหล็กทุติยภูมิปะปนอยู่บ้างในปริมาณหนึ่ง

เพื่อให้สามารถแยกแร่ที่มีธาตุเหล็กออกจากควอตซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องตรวจสอบสถานะการเกิดของสิ่งเจือปนเหล็กในแร่ควอตซ์ก่อน และเลือกวิธีการเพิ่มคุณค่าและกระบวนการแยกที่เหมาะสมเพื่อให้สามารถกำจัดสิ่งเจือปนเหล็กออกไปได้

(1) กระบวนการแยกด้วยแม่เหล็ก

กระบวนการแยกด้วยแม่เหล็กสามารถกำจัดแร่ธาตุเจือปนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อน เช่น ฮีมาไทต์ ไลโมไนต์ และไบโอไทต์ รวมถึงอนุภาคที่เกาะติดกันได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยการแยกด้วยแม่เหล็กสามารถแบ่งตามความแรงของแม่เหล็กได้เป็น การแยกด้วยแม่เหล็กแรงสูงและการแยกด้วยแม่เหล็กอ่อน การแยกด้วยแม่เหล็กแรงสูงมักใช้เครื่องแยกแม่เหล็กแรงสูงแบบเปียกหรือเครื่องแยกแม่เหล็กความชันสูง

โดยทั่วไป ทรายควอตซ์ที่มีแร่ธาตุเจือปนแม่เหล็กอ่อนเป็นหลัก เช่น ไลโมไนต์ ฮีมาไทต์ ไบโอไทต์ เป็นต้น สามารถคัดเลือกได้โดยใช้เครื่องแยกแม่เหล็กแรงสูงแบบเปียกที่ค่าสูงกว่า 8.0×10⁵A/m สำหรับแร่ธาตุแม่เหล็กแรงสูงที่ส่วนใหญ่เป็นแร่เหล็ก ควรใช้เครื่องแยกแม่เหล็กแรงต่ำหรือแรงปานกลางในการแยก [2] ปัจจุบัน ด้วยการประยุกต์ใช้เครื่องแยกแม่เหล็กที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูงและมีความลาดชันสูง การแยกและการทำให้บริสุทธิ์ด้วยแม่เหล็กได้รับการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับในอดีต ตัวอย่างเช่น การใช้เครื่องแยกแม่เหล็กแรงสูงแบบลูกกลิ้งเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อกำจัดเหล็กภายใต้ความแรงของสนามแม่เหล็ก 2.2T สามารถลดปริมาณ Fe₂O₃ จาก 0.002% เหลือ 0.0002%

(2) กระบวนการลอยตัว

การลอยตัวเป็นกระบวนการแยกอนุภาคแร่โดยอาศัยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่แตกต่างกันบนพื้นผิวของอนุภาคแร่ หน้าที่หลักคือการกำจัดแร่ไมกาและเฟลด์สปาร์ที่เกี่ยวข้องออกจากทรายควอตซ์ สำหรับการแยกแร่ที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบและควอตซ์ด้วยกระบวนการลอยตัว การค้นหารูปแบบการเกิดของสิ่งเจือปนเหล็กและรูปแบบการกระจายตัวของขนาดอนุภาคแต่ละชนิดเป็นกุญแจสำคัญในการเลือกกระบวนการแยกที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดเหล็ก แร่ที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่มีจุดประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์สูงกว่า 5 ซึ่งมีประจุบวกในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด และในทางทฤษฎีแล้วเหมาะสมสำหรับการใช้ตัวเก็บรวบรวมประจุลบ

กรดไขมัน (สบู่) ไฮโดรคาร์บิลซัลโฟเนต หรือซัลเฟต สามารถใช้เป็นสารดักจับประจุลบสำหรับการลอยแร่เหล็กออกไซด์ได้ ส่วนไพไรต์สามารถลอยออกจากควอตซ์ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีการแช่กรด โดยใช้สารลอยแร่แบบดั้งเดิมคือไอโซบิวทิลแซนเทตผสมกับผงบิวทิลอะมีนสีดำ (อัตราส่วน 4:1) ปริมาณการใช้ประมาณ 200 ppmw

โดยทั่วไป การลอยแร่ไอล์เมไนต์จะใช้โซเดียมโอเลเอต (0.21 โมล/ลิตร) เป็นสารช่วยลอยแร่เพื่อปรับค่า pH ให้อยู่ระหว่าง 4-10 ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นระหว่างไอออนโอเลเอตและอนุภาคเหล็กบนพื้นผิวของไอล์เมไนต์ ทำให้เกิดเหล็กโอเลเอต ซึ่งจะถูกดูดซับทางเคมี ไอออนโอเลเอตช่วยให้ไอล์เมไนต์ลอยตัวได้ดีขึ้น สารเก็บรวบรวมกรดฟอสโฟนิกที่ใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นฐานซึ่งพัฒนาขึ้นในปัจจุบันมีประสิทธิภาพในการคัดเลือกและเก็บรวบรวมไอล์เมไนต์ได้ดี

(3) กระบวนการชะล้างด้วยกรด

วัตถุประสงค์หลักของกระบวนการชะล้างด้วยกรดคือการกำจัดแร่เหล็กที่ละลายได้ในสารละลายกรด ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำให้บริสุทธิ์ของการชะล้างด้วยกรด ได้แก่ ขนาดอนุภาคของทรายควอตซ์ อุณหภูมิ เวลา ชนิดของกรด ความเข้มข้นของกรด อัตราส่วนของของแข็งต่อของเหลว เป็นต้น การเพิ่มอุณหภูมิและความเข้มข้นของสารละลายกรด และการลดขนาดรัศมีของอนุภาคควอตซ์สามารถเพิ่มอัตราการชะล้างและอัตราการชะล้างของอลูมิเนียมได้ ประสิทธิภาพการทำให้บริสุทธิ์ของกรดชนิดเดียวมีจำกัด และกรดผสมมีผลเสริมฤทธิ์กัน ซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการกำจัดธาตุเจือปน เช่น เหล็กและโพแทสเซียมได้อย่างมาก กรดอนินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4 โดยทั่วไปจะผสมกรดสองชนิดขึ้นไปในสัดส่วนที่กำหนด

กรดออกซาลิกเป็นกรดอินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไปในการชะล้างด้วยกรด สามารถสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่ค่อนข้างเสถียรกับไอออนโลหะที่ละลายอยู่ และสิ่งเจือปนจะถูกชะล้างออกไปได้ง่าย มีข้อดีคือใช้ปริมาณน้อยและมีอัตราการกำจัดเหล็กสูง บางคนใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยในการทำให้กรดออกซาลิกบริสุทธิ์ และพบว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการกวนแบบดั้งเดิมและการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในถัง การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แบบหัวโพรบมีอัตราการกำจัดเหล็กสูงสุด โดยใช้กรดออกซาลิกในปริมาณน้อยกว่า 4 กรัม/ลิตร และอัตราการกำจัดเหล็กสูงถึง 75.4%

การใช้กรดเจือจางและกรดไฮโดรฟลูออริกสามารถกำจัดสิ่งเจือปนโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม แมกนีเซียม ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ปริมาณกรดไฮโดรฟลูออริกต้องควบคุม เนื่องจากกรดไฮโดรฟลูออริกสามารถกัดกร่อนอนุภาคควอตซ์ได้ การใช้กรดชนิดต่างๆ ยังส่งผลต่อคุณภาพของกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วย โดยกรดผสมระหว่าง HCl และ HF มีประสิทธิภาพดีที่สุด บางคนใช้สารละลายผสม HCl และ HF ในการทำให้ทรายควอตซ์บริสุทธิ์หลังจากแยกด้วยแม่เหล็กแล้ว โดยผ่านกระบวนการชะล้างทางเคมี ปริมาณธาตุเจือปนทั้งหมดอยู่ที่ 40.71 ไมโครกรัม/กรัม และความบริสุทธิ์ของ SiO2 สูงถึง 99.993% โดยน้ำหนัก

(4) การชะล้างจุลินทรีย์

มีการใช้จุลินทรีย์ในการชะล้างเหล็กที่เป็นฟิล์มบางหรือการเคลือบเหล็กบนพื้นผิวของอนุภาคทรายควอตซ์ ซึ่งเป็นเทคนิคที่พัฒนาขึ้นใหม่สำหรับการกำจัดเหล็ก การศึกษาในต่างประเทศแสดงให้เห็นว่าการใช้ Aspergillus niger, Penicillium, Pseudomonas, Polymyxin Bacillus และจุลินทรีย์อื่นๆ ในการชะล้างเหล็กบนพื้นผิวของฟิล์มควอตซ์ได้ผลลัพธ์ที่ดี โดย Aspergillus niger มีประสิทธิภาพในการชะล้างเหล็กได้ดีที่สุด อัตราการกำจัด Fe2O3 ส่วนใหญ่สูงกว่า 75% และความเข้มข้นของ Fe2O3 ต่ำถึง 0.007% และพบว่าการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียและราส่วนใหญ่ก่อนการชะล้างเหล็กจะให้ผลดีกว่า

2.2 ความก้าวหน้าด้านการวิจัยอื่นๆ ของทรายควอตซ์สำหรับกระจกโซลาร์เซลล์

เพื่อลดปริมาณกรด ลดความยากลำบากในการบำบัดน้ำเสีย และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Peng Shou [5] และคณะได้เปิดเผยวิธีการเตรียมทรายควอตซ์ที่มีเหล็กต่ำ 10 ppm โดยกระบวนการที่ไม่ต้องแช่กรด: ใช้ควอตซ์จากเส้นแร่ธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ และทำการบดสามขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือการบดละเอียด และขั้นตอนที่สองคือการคัดแยกเพื่อให้ได้เม็ดขนาด 0.1~0.7 มม. เม็ดเหล่านี้จะถูกแยกออกโดยขั้นตอนแรกด้วยการแยกด้วยแม่เหล็ก และขั้นตอนที่สองคือการกำจัดเหล็กและแร่ธาตุที่มีเหล็กด้วยแม่เหล็กแรงสูงเพื่อให้ได้ทรายแยกด้วยแม่เหล็ก ทรายแยกด้วยแม่เหล็กที่ได้นั้นจะถูกนำไปลอยตัวในขั้นตอนที่สอง ทำให้ทรายควอตซ์ที่มีเหล็กต่ำ 10 ppm มีปริมาณ Fe2O3 ต่ำกว่า โดยใช้ H2SO4 เป็นตัวควบคุม ปรับ pH เป็น 2~3 และใช้โซเดียมโอเลเอตและโพรพิลีนไดอะมีนจากน้ำมันมะพร้าวเป็นสารดักจับ ทรายควอตซ์ที่เตรียมไว้ซึ่งมี SiO2 ≥ 99.9% และ Fe2O3 ≤ 10 ppm ตรงตามข้อกำหนดของวัตถุดิบซิลิกาที่จำเป็นสำหรับกระจกออปติคอล กระจกจอแสดงผลโฟโตอิเล็กทริก และกระจกควอตซ์

ในทางกลับกัน ด้วยการลดลงของทรัพยากรควอตซ์คุณภาพสูง การใช้ประโยชน์อย่างครบวงจรจากทรัพยากรระดับล่างจึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง เซี่ย เอินจุน จากบริษัท China Building Materials Bengbu Glass Industry Design and Research Institute Co., Ltd. ได้นำกากแร่เคโอไลน์มาเตรียมทรายควอตซ์ที่มีเหล็กต่ำสำหรับกระจกโซลาร์เซลล์ องค์ประกอบแร่หลักของกากแร่เคโอไลน์จากมณฑลฝูเจี้ยนคือควอตซ์ ซึ่งมีแร่เจือปนอยู่เล็กน้อย เช่น เคโอไลไนต์ ไมกา และเฟลด์สปาร์ หลังจากผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพด้วย “การบด-การแยกด้วยไฮดรอลิก-การแยกด้วยแม่เหล็ก-การลอยตัว” แล้ว ทรายควอตซ์ละเอียดที่มีขนาดอนุภาค 0.6~0.125 มม. มากกว่า 95% มี SiO2 99.62%, Al2O3 0.065% และ Fe2O3 92×10-6 ตรงตามข้อกำหนดคุณภาพของทรายควอตซ์ที่มีเหล็กต่ำสำหรับกระจกโซลาร์เซลล์
Shao Weihua และคณะจากสถาบันวิจัยการใช้ประโยชน์ทรัพยากรแร่แบบครบวงจรแห่งเจิ้งโจว สถาบันวิทยาศาสตร์ธรณีวิทยาแห่งประเทศจีน ได้จดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์: วิธีการเตรียมทรายควอตซ์ความบริสุทธิ์สูงจากกากแร่เคโอไลน์ โดยมีขั้นตอนดังนี้: ก. ใช้กากแร่เคโอไลน์เป็นวัตถุดิบ นำมาร่อนหลังจากกวนและขัดถูเพื่อให้ได้วัสดุขนาด >0.6 มม. ข. นำวัสดุขนาด >0.6 มม. มาบดและคัดขนาด โดยนำวัสดุแร่ขนาด 0.4 มม. และ 0.1 มม. ไปทำการแยกด้วยแม่เหล็ก เพื่อให้ได้วัสดุแม่เหล็กและไม่เป็นแม่เหล็ก วัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็กจะเข้าสู่กระบวนการแยกด้วยแรงโน้มถ่วงเพื่อให้ได้แร่เบาและแร่หนักที่แยกด้วยแรงโน้มถ่วง ส่วนแร่เบาที่แยกด้วยแรงโน้มถ่วงจะเข้าสู่กระบวนการบดซ้ำเพื่อคัดกรองให้ได้แร่ขนาด >0.1 มม. ค. นำแร่ขนาด >0.1 มม. เข้าสู่กระบวนการลอยตัวเพื่อให้ได้สารเข้มข้นจากการลอยตัว น้ำส่วนบนของสารเข้มข้นจากการลอยตัวจะถูกแยกออก จากนั้นจึงทำการล้างด้วยคลื่นอัลตราโซนิค แล้วจึงร่อนเพื่อให้ได้วัสดุหยาบขนาด +0.1 มม. เป็นทรายควอตซ์บริสุทธิ์สูง วิธีการของสิ่งประดิษฐ์นี้ไม่เพียงแต่สามารถผลิตผลิตภัณฑ์สารเข้มข้นควอตซ์คุณภาพสูงได้เท่านั้น แต่ยังมีเวลาในการดำเนินการที่สั้น กระบวนการทำงานที่ง่าย การใช้พลังงานต่ำ และคุณภาพของสารเข้มข้นควอตซ์ที่ได้นั้นสูง ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการด้านคุณภาพของควอตซ์บริสุทธิ์สูงได้

กากแร่เคโอไลน์มีทรัพยากรควอตซ์อยู่เป็นจำนวนมาก หากผ่านกระบวนการเพิ่มคุณค่า การทำให้บริสุทธิ์ และการแปรรูปขั้นสูง จะสามารถตอบสนองความต้องการในการใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับกระจกสีขาวพิเศษสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ได้ นอกจากนี้ยังเป็นแนวคิดใหม่สำหรับการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรกากแร่เคโอไลน์อย่างครบวงจรอีกด้วย

3. ภาพรวมตลาดของทรายควอตซ์ที่มีปริมาณเหล็กต่ำสำหรับกระจกโซลาร์เซลล์

ในอีกด้านหนึ่ง ในช่วงครึ่งหลังของปี 2020 กำลังการผลิตที่ถูกจำกัดการขยายตัวไม่สามารถรับมือกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้ภาวะเศรษฐกิจที่เฟื่องฟู อุปสงค์และอุปทานของกระจกโซลาร์เซลล์ไม่สมดุล และราคาก็พุ่งสูงขึ้น ภายใต้การเรียกร้องร่วมกันของบริษัทผู้ผลิตโมดูลโซลาร์เซลล์หลายแห่ง ในเดือนธันวาคม 2020 กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศได้ออกเอกสารชี้แจงว่า โครงการผลิตกระจกม้วนโซลาร์เซลล์อาจไม่ต้องจัดทำแผนการทดแทนกำลังการผลิต ด้วยนโยบายใหม่นี้ อัตราการเติบโตของการผลิตกระจกโซลาร์เซลล์จะขยายตัวตั้งแต่ปี 2021 ตามข้อมูลสาธารณะ กำลังการผลิตกระจกม้วนโซลาร์เซลล์ที่มีแผนการผลิตที่ชัดเจนในปี 2021/2022 จะอยู่ที่ 22,250/26,590 ตัน/วัน โดยมีอัตราการเติบโตต่อปีที่ 68.4/48.6% ในกรณีที่มีการรับประกันทั้งด้านนโยบายและด้านอุปสงค์ คาดว่ากระจกโซลาร์เซลล์จะมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว

กำลังการผลิตของอุตสาหกรรมกระจกโซลาร์เซลล์ ปี 2015-2022

ในทางกลับกัน การเพิ่มกำลังการผลิตกระจกโซลาร์เซลล์อย่างมากอาจทำให้ปริมาณทรายซิลิกาที่มีเหล็กต่ำเกินความต้องการ ซึ่งจะส่งผลให้กำลังการผลิตกระจกโซลาร์เซลล์ที่แท้จริงถูกจำกัด ตามสถิติ ตั้งแต่ปี 2014 เป็นต้นมา การผลิตทรายควอตซ์ภายในประเทศโดยทั่วไปต่ำกว่าความต้องการภายในประเทศเล็กน้อย และอุปสงค์และอุปทานอยู่ในภาวะสมดุลที่ค่อนข้างดี

ในขณะเดียวกัน แหล่งแร่ควอตซ์ที่มีธาตุเหล็กต่ำในประเทศของเรามีอยู่อย่างจำกัด กระจุกตัวอยู่ในเมืองเหอหยวน มณฑลกวางตุ้ง เมืองเป่ยไห่ มณฑลกวางซี เมืองเฟิงหยาง มณฑลอานฮุย และเมืองตงไห่ มณฑลเจียงซู และจำเป็นต้องนำเข้าเป็นจำนวนมาก

ทรายควอตซ์สีขาวพิเศษที่มีปริมาณเหล็กต่ำเป็นหนึ่งในวัตถุดิบสำคัญ (คิดเป็นประมาณ 25% ของต้นทุนวัตถุดิบ) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ราคาจึงสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในอดีตเคยมีราคาสูงถึงประมาณ 200 หยวนต่อตันมาเป็นเวลานาน หลังจากเกิดการระบาดของโรคระบาด Q1 ในรอบ 20 ปี ราคาได้ลดลงจากระดับสูง และปัจจุบันทรงตัวอยู่ในระดับหนึ่ง

ในปี 2020 ความต้องการทรายควอตซ์โดยรวมของประเทศจะอยู่ที่ 90.93 ล้านตัน ผลผลิตจะอยู่ที่ 87.65 ล้านตัน และการนำเข้าสุทธิจะอยู่ที่ 3.278 ล้านตัน จากข้อมูลสาธารณะ ปริมาณหินควอตซ์ในแก้วหลอมเหลว 100 กิโลกรัมอยู่ที่ประมาณ 72.2 กิโลกรัม ตามแผนการขยายกำลังการผลิตในปัจจุบัน การเพิ่มกำลังการผลิตกระจกโซลาร์เซลล์ในปี 2021/2022 อาจสูงถึง 3.23/2450 ตัน/วัน ตามการคำนวณผลผลิตรายปีในช่วง 360 วัน ผลผลิตรวมจะสอดคล้องกับความต้องการทรายซิลิกาเหล็กต่ำที่เพิ่มขึ้นใหม่จำนวน 836/635 ล้านตัน/ปี นั่นคือ ความต้องการทรายซิลิกาเหล็กต่ำใหม่ที่เกิดจากกระจกโซลาร์เซลล์ในปี 2021/2022 จะคิดเป็น 9.2%/7.0% ของความต้องการทรายควอตซ์โดยรวมในปี 2020 เมื่อพิจารณาว่าทรายซิลิกาที่มีธาตุเหล็กต่ำคิดเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความต้องการทรายซิลิกาทั้งหมด แรงกดดันด้านอุปทานและอุปสงค์ของทรายซิลิกาที่มีธาตุเหล็กต่ำที่เกิดจากการลงทุนขนาดใหญ่ในกำลังการผลิตกระจกโซลาร์เซลล์อาจสูงกว่าแรงกดดันต่ออุตสาหกรรมทรายควอตซ์โดยรวมมาก

—บทความจาก Powder Network