二氧化硅是玻璃的結(jié)構(gòu)主體,能夠保證玻璃有較高的強度和較好的化學(xué)穩(wěn)定性。因此,石英砂是玻璃行業(yè)的最主要工業(yè)礦物原料,包括平板玻璃、日用玻璃、超白玻璃、光伏玻璃、石英玻璃等。
玻璃工業(yè)的對石英砂的質(zhì)量要求主要體現(xiàn)在化學(xué)成分、穩(wěn)定性、粒度組成三個方面。不同玻璃制品對石英砂的質(zhì)量要求也各不相同。
1、平板玻璃
不同平板玻璃下游市場對石英砂的指標要求有所不同,按照化學(xué)成分高低和粒度大小,可將整個平板玻璃行業(yè)用的石英砂分為Ⅰ類和Ⅱ類兩種類型,Ⅰ類Al2O3含量低,Ⅱ類Al2O3含量高。行業(yè)標準《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅質(zhì)原料》中有關(guān)平板用石英砂的化學(xué)成分、粒度組成等指標要求如下:
2、日用玻璃
日用玻璃產(chǎn)品主要包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、儀器玻璃和醫(yī)藥玻璃,為食品、釀酒、飲料、醫(yī)藥等行業(yè)提供各種包裝配套和滿足社會消費需求。石英砂是日用玻璃配合料中用量較大的原料。石英砂的熔化溫度高達1730℃左右,石英的顆粒度對玻璃的形成影響最大。
在實際生產(chǎn)中石英顆粒宜為棱角形狀,表面積大,配合料不易分層,顆粒粒度范圍60-140目。行業(yè)標準《DZ/T 0207-2002 玻璃硅質(zhì)原料、飾面石材、石膏、溫石棉、硅灰石、滑石、石墨礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》中有關(guān)器皿玻璃對石英砂的質(zhì)量要求如下:
3、超白玻璃
超白玻璃是一種透光率極高(透光率≥91.5%)、鐵雜質(zhì)含量基本控制在100~150ppm之間和外觀極度透明的新材料玻璃,對超白玻璃的另外的叫法有低鐵玻璃和高透明玻璃。
超白玻璃本身具有很多傳統(tǒng)玻璃無法比擬的優(yōu)越性能,如超白玻璃的自爆率非常低、顏色均勻、具有非常好的透光性,這也是超白玻璃的生產(chǎn)指標更為嚴苛。
超白玻璃生產(chǎn)原料主要有石英砂、長石、白云石、石灰石、重質(zhì)堿、氫氧化鋁、芒硝、焦銻酸鈉和三氧化二銻等,其對原料的各種含量百分比要求很嚴格。為了達到超白玻璃的使用要求,工業(yè)上對超白玻璃的成分有嚴格的規(guī)定。
超白玻璃中含量最大的是SiO2,占其原料的比例大約為71.0~73.0%,而鐵雜質(zhì)等有害雜質(zhì)基本上都由SiO2引入,所以,對石英砂提純主要是除去其中的鐵雜質(zhì),從而生產(chǎn)出滿足要求的超白玻璃。
超白玻璃生產(chǎn)用石英原料有天然石英砂、石英砂巖、石英巖和脈石英等,在生產(chǎn)過程中,當(dāng)鐵含量超過一定的范圍時,不僅會使其透光性能大大降低,在石英砂熔制過程中,含鐵氧化物還會吸收其產(chǎn)生的熱輻射,導(dǎo)致玻璃液上、下層之間產(chǎn)生明顯的溫度梯度,造成玻璃液對流困難,使熔制和澄清難度大大增加。因此,在主要原料設(shè)計上,要重點考慮引入SiO2的石英砂的鐵含量。超白玻璃用石英砂對鐵含量的要求一般是:ρFe2O3≤150×10-6,ρFe≤80×10-6。
4、光伏玻璃
光伏玻璃主要加裝在光伏組件的最外層,阻隔水分和腐蝕氣體等帶來的影響,起到保護電池片和電極的作用。相較于普通玻璃,光伏玻璃需要具備含鐵量低、透光率高、抗沖擊、耐腐蝕、耐高溫等特征,超白浮法玻璃與超白壓延玻璃可滿足上述要求,其中超白壓延玻璃用于晶硅電池,是光伏玻璃主流產(chǎn)品,而超白浮法玻璃多用于薄膜電池。
石英砂中的鐵離子容易染色,而為了保證原片玻璃的高太陽能透過率,光伏玻璃含鐵量要求比普通玻璃低,須使用含硅純度高、雜質(zhì)含量低的低鐵石英砂。
行業(yè)標準《JC/T 2314-2015 光伏玻璃用硅質(zhì)原料》有關(guān)光伏玻璃對石英砂的質(zhì)量要求如下:
5、石英玻璃
石英玻璃被譽為玻璃材料中的“皇冠”,是一種以SiO2為單組分的玻璃,具有超強的機械力學(xué)性能、熱性能、光學(xué)性能和電學(xué)性能。在半導(dǎo)體、光學(xué)器件、光通訊、太陽能等行業(yè)中,發(fā)揮著不可替代的作用。高純石英砂是目前取代水晶礦,熔煉石英玻璃的主要原材料。電熔工藝、氣煉工藝生產(chǎn)的石英玻璃均是采用高純石英砂為原料。
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