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，其基礎材料光伏超白玻璃所用的低鐵石英砂需求量預計將以每年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上進行性能的提升，從化學組成、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，化學穩(wěn)定性較好；當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，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

石英砂的微觀結構與它的形成過程有關，與本身的化學組成和雜質(zhì)含量有一定關系，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)應從加工工藝等方面進行改進，在保證鐵含量的基礎上，化學成分、粒度及其他方面去適應玻璃性能的要求，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，浮法玻璃新技術國家重點實驗室

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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