中国粉体网讯 “十四五”期间，根据国家“碳达峰、碳中和”的战略规划，光伏行业将引来爆发式的发展，其基础材料光伏超白玻璃所用的低铁石英砂需求量预计将以每年30%以上的速度飞速增长。
在光伏超白玻璃原料中，石英砂一般占重量比的60%以上，是影响玻璃铁含量高低的主要因素，且石英砂的熔解温度较高，决定了玻璃的熔化速度，所以在玻璃原料中石英砂为主要的研究方向。
光伏超白玻璃用石英砂的研究主要是在普通石英砂的基础上进行性能的提升，从化学组成、粒度、形貌、含水量等方面进行改进。
SiO2含量
石英砂成分中的SiO2含量对玻璃的性能有较大的影响，据相关研究显示，硅砂中SiO2含量大于99%时，玻璃具有良好的均匀性条纹，化学稳定性较好；当SiO2含量在98%时，玻璃样品的条纹的均匀性较差。硅质原料建材标准JC/T 529—2000的优等品硅砂成分及某企业超白浮法玻璃对硅砂成分要求如下表所示。从中可以看出，用于超白玻璃的硅砂成分更加严格，SiO2的含量更高，且Fe2O3含量仅为普通硅砂的1/5。
Fe2O3含量
对于超白玻璃来说，Fe2O3含量是影响透过率的重要指标，玻璃中Fe以Fe2+和Fe3+两种形式存在，在氧化条件下以Fe3+存在，玻璃呈现黄绿色；在还原状态下以Fe2+存在，使玻璃呈绿色，着色能力大于Fe3+，使玻璃透过率降低且影响玻璃熔化和澄清效果。
在石英砂中Fe2O3存在的状态有：伴生的黏土中铁杂质及伴随重矿物质、颗粒表面的泥质和薄膜铁、石英砂颗粒内部铁杂质及分布于晶体中的原生包裹体等几种形式。石英砂的加工生产过程中要针对不同的Fe2O3存在形式进行除铁工艺的选择才能保证Fe2O3含量的控制标准。
微量元素控制
石英砂中含有微量的其它元素如Ti、Cr、Mn等对超白玻璃的透过率及熔化也有影响，据相关研究认为：玻璃中Ti含量的升高，可使玻璃发黄造成紫外线、可见光透过率明显降低，生产中要保证超白玻璃良好的物理及光学性能，要控制原料中TiO2含量在0.022%以下。
粒度控制
由于超白玻璃较普通玻璃熔化困难，为得到高质量玻璃液以及降低熔化玻璃能耗，超白玻璃用石英砂有严格的粒度要求，实际生产经验中表明，下表粒度分布控制范围兼顾了玻璃液质量和能耗，是比较理想的粒度级配。
石英砂中的超细粉在玻璃的熔制过程极易造成飞料，而熔窑中耐火材料所受的侵蚀主要来自飞料和碱蒸气的化学侵蚀、玻璃液和火焰气体在高温下对熔窑内耐火材料的冲刷侵蚀。飞料对耐火材料的侵蚀较为严重。
石英砂大颗粒对玻璃的熔解也有着至关重要的影响，石英砂的熔化点高达1600℃，即使有其它物质的助熔，其熔点依然是各种原材料当中最高的。如果大颗粒过多或者过大，在熔解过程中就很有可能出现未能完全熔解的石英颗粒，形成石英结石。
由此可以看出石英砂的大颗粒和超细粉都会对玻璃造成极大的影响，在石英砂的采购过程中粒度都必须严格控制。
形貌
石英砂的微观结构与它的形成过程有关，与本身的化学组成和杂质含量有一定关系，有研究认为硅砂的形貌以棱角形最佳，棱角形的表面积大，与助熔剂的接触机会多，在混合、运输过程中不易分层。
含水量
目前超白玻璃用的石英砂主要采用湿法加工，含有较多的水分。在玻璃生产过程中，要控制原料水分≤5.0%。这是由于硅砂中适量的水分可使硅砂表面形成水膜，增加对助熔剂的熔解和粘附能力，加速反应过程，减少扬尘和飞料。但水分过多易于形成料团，造成混合不均匀，同时水分蒸发会耗费一些热量，降低热效率。
随着国家对新能源光伏的支持，光伏超白玻璃需求量大幅升高，就需要大规模的超白玻璃原料，石英砂作为玻璃的主要原料更是如此。石英砂的生产应从加工工艺等方面进行改进，在保证铁含量的基础上，化学成分、粒度及其他方面去适应玻璃性能的要求，对玻璃行业的发展做出贡献。
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参考来源：超白玻璃用硅砂的研究进展，司敏杰等，浮法玻璃新技术国家重点实验室
（中国粉体网编辑整理/平安）
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