中國粉體網(wǎng)訊  “十四五”期間，根據(jù)國家“碳達峰、碳中和”的戰(zhàn)略規(guī)劃，光伏行業(yè)將引來爆發(fā)式的發(fā)展，其基礎(chǔ)材料光伏超白玻璃所用的低鐵石英砂需求量預(yù)計將以每年30%以上的速度飛速增長。

在光伏超白玻璃原料中，石英砂一般占重量比的60%以上，是影響玻璃鐵含量高低的主要因素，且石英砂的熔解溫度較高，決定了玻璃的熔化速度，所以在玻璃原料中石英砂為主要的研究方向。

光伏超白玻璃用石英砂的研究主要是在普通石英砂的基礎(chǔ)上進行性能的提升，從化學(xué)組成、粒度、形貌、含水量等方面進行改進。

SiO₂含量

石英砂成分中的SiO₂含量對玻璃的性能有較大的影響，據(jù)相關(guān)研究顯示，硅砂中SiO₂含量大于99%時，玻璃具有良好的均勻性條紋，化學(xué)穩(wěn)定性較好；當(dāng)SiO₂含量在98%時，玻璃樣品的條紋的均勻性較差。硅質(zhì)原料建材標(biāo)準JC/T 529—2000的優(yōu)等品硅砂成分及某企業(yè)超白浮法玻璃對硅砂成分要求如下表所示。從中可以看出，用于超白玻璃的硅砂成分更加嚴格，SiO2的含量更高，且Fe₂O₃含量僅為普通硅砂的1/5。

Fe₂O₃含量

對于超白玻璃來說，F(xiàn)e₂O₃含量是影響透過率的重要指標(biāo)，玻璃中Fe以Fe²⁺和Fe³⁺兩種形式存在，在氧化條件下以Fe³⁺存在，玻璃呈現(xiàn)黃綠色；在還原狀態(tài)下以Fe²⁺存在，使玻璃呈綠色，著色能力大于Fe³⁺，使玻璃透過率降低且影響玻璃熔化和澄清效果。

在石英砂中Fe₂O₃存在的狀態(tài)有：伴生的黏土中鐵雜質(zhì)及伴隨重礦物質(zhì)、顆粒表面的泥質(zhì)和薄膜鐵、石英砂顆粒內(nèi)部鐵雜質(zhì)及分布于晶體中的原生包裹體等幾種形式。石英砂的加工生產(chǎn)過程中要針對不同的Fe₂O₃存在形式進行除鐵工藝的選擇才能保證Fe₂O₃含量的控制標(biāo)準。

微量元素控制

石英砂中含有微量的其它元素如Ti、Cr、Mn等對超白玻璃的透過率及熔化也有影響，據(jù)相關(guān)研究認為：玻璃中Ti含量的升高，可使玻璃發(fā)黃造成紫外線、可見光透過率明顯降低，生產(chǎn)中要保證超白玻璃良好的物理及光學(xué)性能，要控制原料中TiO₂含量在0.022%以下。

粒度控制

由于超白玻璃較普通玻璃熔化困難，為得到高質(zhì)量玻璃液以及降低熔化玻璃能耗，超白玻璃用石英砂有嚴格的粒度要求，實際生產(chǎn)經(jīng)驗中表明，下表粒度分布控制范圍兼顧了玻璃液質(zhì)量和能耗，是比較理想的粒度級配。

石英砂中的超細粉在玻璃的熔制過程極易造成飛料，而熔窯中耐火材料所受的侵蝕主要來自飛料和堿蒸氣的化學(xué)侵蝕、玻璃液和火焰氣體在高溫下對熔窯內(nèi)耐火材料的沖刷侵蝕。飛料對耐火材料的侵蝕較為嚴重。

石英砂大顆粒對玻璃的熔解也有著至關(guān)重要的影響，石英砂的熔化點高達1600℃，即使有其它物質(zhì)的助熔，其熔點依然是各種原材料當(dāng)中最高的。如果大顆粒過多或者過大，在熔解過程中就很有可能出現(xiàn)未能完全熔解的石英顆粒，形成石英結(jié)石。

由此可以看出石英砂的大顆粒和超細粉都會對玻璃造成極大的影響，在石英砂的采購過程中粒度都必須嚴格控制。

形貌

石英砂的微觀結(jié)構(gòu)與它的形成過程有關(guān)，與本身的化學(xué)組成和雜質(zhì)含量有一定關(guān)系，有研究認為硅砂的形貌以棱角形最佳，棱角形的表面積大，與助熔劑的接觸機會多，在混合、運輸過程中不易分層。

含水量

目前超白玻璃用的石英砂主要采用濕法加工，含有較多的水分。在玻璃生產(chǎn)過程中，要控制原料水分≤5.0%。這是由于硅砂中適量的水分可使硅砂表面形成水膜，增加對助熔劑的熔解和粘附能力，加速反應(yīng)過程，減少揚塵和飛料。但水分過多易于形成料團，造成混合不均勻，同時水分蒸發(fā)會耗費一些熱量，降低熱效率。

隨著國家對新能源光伏的支持，光伏超白玻璃需求量大幅升高，就需要大規(guī)模的超白玻璃原料，石英砂作為玻璃的主要原料更是如此。石英砂的生產(chǎn)應(yīng)從加工工藝等方面進行改進，在保證鐵含量的基礎(chǔ)上，化學(xué)成分、粒度及其他方面去適應(yīng)玻璃性能的要求，對玻璃行業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

2022年11月10日至11日，中國粉體網(wǎng)將在江蘇徐州舉辦“2022第六屆全國石英大會暨展覽會”。屆時，中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會特聘專家、山東創(chuàng)策電氣科技有限公司總經(jīng)理宗學(xué)濱將帶來題為《光伏玻璃用原料品控管理》的精彩報告。

參考來源：超白玻璃用硅砂的研究進展，司敏杰等，浮法玻璃新技術(shù)國家重點實驗室

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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