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二氧化硅是玻璃的结构主体,能够保证玻璃有较高的强度和较好的化学稳定性。因此,石英砂是玻璃行业的最主要工业矿物原料,包括平板玻璃、日用玻璃、超白玻璃、光伏玻璃、石英玻璃等。 玻璃工业的对石英砂的质量要求主要体现在化学成分、稳定性、粒度组成三个方面。不同玻璃制品对石英砂的质量要求也各不相同。 1、平板玻璃 不同平板玻璃下游市场对石英砂的指标要求有所不同,按照化学成分高低和粒度大小,可将整个平板玻璃行业用的石英砂分为Ⅰ类和Ⅱ类两种类型,Ⅰ类Al2O3含量低,Ⅱ类Al2O3含量高。行业标准《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅质原料》中有关平板用石英砂的化学成分、粒度组成等指标要求如下:
2、日用玻璃 日用玻璃产品主要包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、仪器玻璃和医药玻璃,为食品、酿酒、饮料、医药等行业提供各种包装配套和满足社会消费需求。石英砂是日用玻璃配合料中用量较大的原料。石英砂的熔化温度高达1730℃左右,石英的颗粒度对玻璃的形成影响最大。 在实际生产中石英颗粒宜为棱角形状,表面积大,配合料不易分层,颗粒粒度范围60-140目。行业标准《DZ/T 0207-2002 玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰石、滑石、石墨矿产地质勘查规范》中有关器皿玻璃对石英砂的质量要求如下:
3、超白玻璃 超白玻璃是一种透光率极高(透光率≥91.5%)、铁杂质含量基本控制在100~150ppm之间和外观极度透明的新材料玻璃,对超白玻璃的另外的叫法有低铁玻璃和高透明玻璃。 超白玻璃本身具有很多传统玻璃无法比拟的优越性能,如超白玻璃的自爆率非常低、颜色均匀、具有非常好的透光性,这也是超白玻璃的生产指标更为严苛。 超白玻璃生产原料主要有石英砂、长石、白云石、石灰石、重质碱、氢氧化铝、芒硝、焦锑酸钠和三氧化二锑等,其对原料的各种含量百分比要求很严格。为了达到超白玻璃的使用要求,工业上对超白玻璃的成分有严格的规定。
超白玻璃中含量最大的是SiO2,占其原料的比例大约为71.0~73.0%,而铁杂质等有害杂质基本上都由SiO2引入,所以,对石英砂提纯主要是除去其中的铁杂质,从而生产出满足要求的超白玻璃。 超白玻璃生产用石英原料有天然石英砂、石英砂岩、石英岩和脉石英等,在生产过程中,当铁含量超过一定的范围时,不仅会使其透光性能大大降低,在石英砂熔制过程中,含铁氧化物还会吸收其产生的热辐射,导致玻璃液上、下层之间产生明显的温度梯度,造成玻璃液对流困难,使熔制和澄清难度大大增加。因此,在主要原料设计上,要重点考虑引入SiO2的石英砂的铁含量。超白玻璃用石英砂对铁含量的要求一般是:ρFe2O3≤150×10-6,ρFe≤80×10-6。 4、光伏玻璃 光伏玻璃主要加装在光伏组件的最外层,阻隔水分和腐蚀气体等带来的影响,起到保护电池片和电极的作用。相较于普通玻璃,光伏玻璃需要具备含铁量低、透光率高、抗冲击、耐腐蚀、耐高温等特征,超白浮法玻璃与超白压延玻璃可满足上述要求,其中超白压延玻璃用于晶硅电池,是光伏玻璃主流产品,而超白浮法玻璃多用于薄膜电池。 石英砂中的铁离子容易染色,而为了保证原片玻璃的高太阳能透过率,光伏玻璃含铁量要求比普通玻璃低,须使用含硅纯度高、杂质含量低的低铁石英砂。 行业标准《JC/T 2314-2015 光伏玻璃用硅质原料》有关光伏玻璃对石英砂的质量要求如下:
5、石英玻璃 石英玻璃被誉为玻璃材料中的“皇冠”,是一种以SiO2为单组分的玻璃,具有超强的机械力学性能、热性能、光学性能和电学性能。在半导体、光学器件、光通讯、太阳能等行业中,发挥着不可替代的作用。高纯石英砂是目前取代水晶矿,熔炼石英玻璃的主要原材料。电熔工艺、气炼工艺生产的石英玻璃均是采用高纯石英砂为原料。