超白玻璃用石英砂的研究

何少亭　朱廣輝　智明　劉宇河

摘要：石英砂是玻璃生產(chǎn)中最主要的原料，同時對玻璃性能有著決定性的作用。超白玻璃的光學(xué)性能非常好，因此本文中對超白玻璃生產(chǎn)中的主要原料石英砂的運用進(jìn)行了深入研究，希望能夠為超白玻璃的生產(chǎn)制造有所助益。

關(guān)鍵詞：超白玻璃 ??石英砂 ???用途 ??方法

引言：超白玻璃具有高透光率、晶瑩剔透和高雅靈秀的特性，其透光率可達(dá)到91.5%以上，在高檔建筑、太陽能光伏、裝飾家具等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并且應(yīng)用前景十分廣闊。所以在超白玻璃的生產(chǎn)制造中需要對其配合料的配比進(jìn)行嚴(yán)格把控，石英砂的含量需要在總配合料的60%以上，以此確保鐵含量的穩(wěn)定，而石英砂熔化困難，因此對其選擇十分重要。

一、超白玻璃概念及其用途

超白玻璃是性能和品貌都非常優(yōu)異的新型玻璃產(chǎn)品，超白玻璃又稱之為低鐵玻璃，無色玻璃，高透明玻璃。它是一種以低鐵石英砂等礦物原料加工制成的高品質(zhì)、多功能的新型高檔玻璃品種，具有高透光率、高透明性、高貴典雅、安全、環(huán)保、節(jié)能、時尚等特性，有玻璃家族“水晶王子”之稱。超白玻璃區(qū)別于普通浮法玻璃最大的特征在于：對含鐵量有近乎苛刻的要求。目前，國內(nèi)外太陽能玻璃成份中鐵雜質(zhì)含量一般要求控制在100-150ppm以內(nèi)。另據(jù)中國建筑材料檢驗認(rèn)證中心起草的太陽能玻璃行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顯示：太陽電池玻璃含鐵量不大于0.015%，可見光透射比≥91.5%（折合3mm標(biāo)準(zhǔn)厚度），太陽光直接透射比（300nm-2500nm）≥91.0%（折合3mm標(biāo)準(zhǔn)厚度）。

超白玻璃所應(yīng)用的范圍及其廣泛，如高檔建筑、太陽能光伏、裝飾家具、各種水晶仿制品、文物保護(hù)展示等多個方面。超白平板玻璃在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中可劃分為兩類：一類是安裝與單獨的建筑屋頂、幕墻的光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用硅光電池、硒光電池、蹄光電池等陽光直射產(chǎn)生光伏效應(yīng)，繼而由光能轉(zhuǎn)換為電能供建筑內(nèi)部使用。一類是大面積集熱式太陽能發(fā)電系統(tǒng)，例如由以色列素來公司開發(fā)成功的以太陽能作為發(fā)電機(jī)動力的新技術(shù)，就是以數(shù)座通體透明的大型超白玻璃建筑物作為集熱裝置的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

二、超白玻璃中石英砂的選用

（一）石英砂概述

石英砂是一種經(jīng)過自然界中多種因素風(fēng)化和分解而成的石英砂巖、長石、石英巖等巖石，經(jīng)過加工后的顆粒。不同地區(qū)的石英砂中的二氧化硅含量也存在很大的不同，這是由于石英砂中所包含的黏土、巖屑等雜質(zhì)不等，所以石英砂又稱之為硅石。由于石英砂中的雜質(zhì)不同，因此其所呈現(xiàn)的顏色也不盡相同。石英屬于硅酸鹽類礦物，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和堅硬耐磨等特點。現(xiàn)在我們生產(chǎn)用的石英砂主要有四種存在形式：石英巖、石英砂巖、天然石英砂和脈石英。而在石英礦中鐵所賦存狀態(tài)可分為五種：泥質(zhì)鐵、薄膜鐵、鐵礦物或含鐵礦物、包裹體鐵、固溶體鐵

（二）石英原料深加工方法

1.機(jī)械擦洗：機(jī)械擦洗是借助機(jī)械外力和砂粒間的碰撞與摩擦來除去石英砂表面的薄膜鐵及粘附在石英砂表面的含鐵礦物，從而達(dá)到除鐵的目的。目前，擦洗工藝主要是指機(jī)械擦洗及棒磨擦洗。影響機(jī)械擦洗效果的主要因素為擦洗機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、配置形式以及工藝方面。機(jī)械擦洗的效率只有在有限濃度范圍內(nèi)，根據(jù)礦漿濃度的提升而提升，這是由于礦漿濃度提升可以促進(jìn)顆粒間的碰撞概率。但濃度太高、過低都不利于擦洗效果。擦洗時間需要結(jié)合初步的質(zhì)量達(dá)標(biāo)程度來控制，不宜過長，反而會加大設(shè)備磨損，增加生產(chǎn)成本，降低產(chǎn)能。在石英砂機(jī)械擦洗中加入一定量的擦洗助劑（水玻璃）對擦洗效果有一定的促進(jìn)作用，因為加藥可以增大雜質(zhì)礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強(qiáng)雜質(zhì)礦物與石英顆粒相互間的分離效果。

2.磁選：磁選是根據(jù)被分選礦物顆粒間磁性的差異及其在磁場中所受磁力的大小，進(jìn)行礦物分離的選礦方法，其應(yīng)用型較強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)環(huán)保。石英砂中主要礦物一石英，是非磁性礦物，在磁場中不能被磁化，所以可將石英砂中大部分的含鐵雜質(zhì)的磁性物質(zhì)磁化并除去，主要通過磁選工藝除去石英砂中含鐵的雜質(zhì)礦物。而濕法磁選是目前采用率最多的一種方法。另外，磁選次數(shù)越多，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好。

3.重選法

重選法是利用礦物顆粒之間存在密度差異，在運動介質(zhì)中顆粒所受流體動力、重力和其他機(jī)械力不同[00，從而使不同密度的礦粒相互分離的一種方法。

4.浮選法

浮選法主要用以清除石英砂中的長石、云母和次生鐵以及各種非磁性伴生雜質(zhì)為主。其過程是通過改變云母和長石表面的疏水性和親水性，使之達(dá)到分離的效果。浮選法可分為有氟有酸法、采無氟有酸法、無氟無酸法。

5.酸浸法

酸浸除鐵是利用石英不溶于酸（HF酸除外），而含鐵雜質(zhì)的礦物能被酸液溶解的特點，實現(xiàn)從石英原料中除去含鐵礦物和其它雜質(zhì)的目的[Sao。石英顆粒內(nèi)部的包裹體，進(jìn)入晶格的鐵雜質(zhì)，采用酸浸的方法能夠有效去除。酸浸法中常用的酸包括硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸和草酸等。在酸浸中，隨著酸浸次數(shù)的增加，其每次的酸液配比也要改變，從而提升鐵雜質(zhì)的去除效果。然而隨著環(huán)境保護(hù)的重視，氫氟酸提純的方法已經(jīng)被拋棄，采用了一種混合酸浸的有效方法。由于石英石的分布區(qū)域不同，因此不同區(qū)域的礦源特點也存在很大差異，有些區(qū)域直接采用酸浸處理，石英顆粒內(nèi)部的雜質(zhì)很容易與酸反應(yīng)而除去，有些區(qū)域則需要先對石英砂進(jìn)行物理處理，然后再進(jìn)行酸浸，以此將鐵雜質(zhì)降低到超白玻璃的生產(chǎn)制造要求。對于不同地區(qū)對石英砂原料所含鐵雜質(zhì)存在差異，即使采用的處理方法和處理條件相同，最后結(jié)果也會存在一定差異，可見這一影響并不是因為原礦鐵雜質(zhì)含量，而是鐵雜質(zhì)的含量而決定的。

6.微生物法

微生物除鐵法是利用其分解的有機(jī)酸（檸檬酸、草酸、葡萄糖酸）和代謝產(chǎn)物與鐵雜質(zhì)發(fā)生絡(luò)合作用，從而使其除去。其中最多的微生物有黑曲霉菌、青霉菌、假單胞菌、多粘芽抱桿菌、環(huán)狀芽抱桿菌、梨形毛菌、乳酸小球菌等。

結(jié)束語：綜合上述文中分析，石英砂作為超白玻璃生產(chǎn)的主要原材料，其深加工的過程及方法非常重要，對超白玻璃的成型質(zhì)量、色澤、透光率有著直接的影響，而超白玻璃作為目前綠色環(huán)保能源的最多應(yīng)用材料，對石英砂深加工的含鐵量的控制還需要進(jìn)一步完善，這樣才能保證生產(chǎn)出更多高品質(zhì)、高質(zhì)量的超白玻璃，促進(jìn)玻璃行業(yè)的良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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