超白玻璃用石英砂的研究

何少亭　朱广辉　智明　刘宇河

摘要：石英砂是玻璃生产中最主要的原料，同时对玻璃性能有着决定性的作用。超白玻璃的光学性能非常好，因此本文中对超白玻璃生产中的主要原料石英砂的运用进行了深入研究，希望能够为超白玻璃的生产制造有所助益。

关键词：超白玻璃   石英砂    用途   方法

引言：超白玻璃具有高透光率、晶莹剔透和高雅灵秀的特性，其透光率可达到91.5%以上，在高档建筑、太阳能光伏、装饰家具等多个领域得到了广泛应用，并且应用前景十分广阔。所以在超白玻璃的生产制造中需要对其配合料的配比进行严格把控，石英砂的含量需要在总配合料的60%以上，以此确保铁含量的稳定，而石英砂熔化困难，因此对其选择十分重要。

一、超白玻璃概念及其用途

超白玻璃是性能和品貌都非常优异的新型玻璃产品，超白玻璃又称之为低铁玻璃，无色玻璃，高透明玻璃。它是一种以低铁石英砂等矿物原料加工制成的高品质、多功能的新型高档玻璃品种，具有高透光率、高透明性、高贵典雅、安全、环保、节能、时尚等特性，有玻璃家族“水晶王子”之称。超白玻璃区别于普通浮法玻璃最大的特征在于：对含铁量有近乎苛刻的要求。目前，国内外太阳能玻璃成份中铁杂质含量一般要求控制在100-150ppm以内。另据中国建筑材料检验认证中心起草的太阳能玻璃行业标准显示：太阳电池玻璃含铁量不大于0.015%，可见光透射比≥91.5%（折合3mm标准厚度），太阳光直接透射比（300nm-2500nm）≥91.0%（折合3mm标准厚度）。

超白玻璃所应用的范围及其广泛，如高档建筑、太阳能光伏、装饰家具、各种水晶仿制品、文物保护展示等多个方面。超白平板玻璃在太阳能发电系统中可划分为两类：一类是安装与单独的建筑屋顶、幕墙的光伏发电系统，利用硅光电池、硒光电池、蹄光电池等阳光直射产生光伏效应，继而由光能转换为电能供建筑内部使用。一类是大面积集热式太阳能发电系统，例如由以色列素来公司开发成功的以太阳能作为发电机动力的新技术，就是以数座通体透明的大型超白玻璃建筑物作为集热装置的太阳能發电系统。

二、超白玻璃中石英砂的选用

（一）石英砂概述

石英砂是一种经过自然界中多种因素风化和分解而成的石英砂岩、长石、石英岩等岩石，经过加工后的颗粒。不同地区的石英砂中的二氧化硅含量也存在很大的不同，这是由于石英砂中所包含的黏土、岩屑等杂质不等，所以石英砂又称之为硅石。由于石英砂中的杂质不同，因此其所呈现的颜色也不尽相同。石英属于硅酸盐类矿物，具有化学性质稳定和坚硬耐磨等特点。现在我们生产用的石英砂主要有四种存在形式：石英岩、石英砂岩、天然石英砂和脉石英。而在石英矿中铁所赋存状态可分为五种：泥质铁、薄膜铁、铁矿物或含铁矿物、包裹体铁、固溶体铁

（二）石英原料深加工方法

1.机械擦洗：机械擦洗是借助机械外力和砂粒间的碰撞与摩擦来除去石英砂表面的薄膜铁及粘附在石英砂表面的含铁矿物，从而达到除铁的目的。目前，擦洗工艺主要是指机械擦洗及棒磨擦洗。影响机械擦洗效果的主要因素为擦洗机内部结构、配置形式以及工艺方面。机械擦洗的效率只有在有限浓度范围内，根据矿浆浓度的提升而提升，这是由于矿浆浓度提升可以促进颗粒间的碰撞概率。但浓度太高、过低都不利于擦洗效果。擦洗时间需要结合初步的质量达标程度来控制，不宜过长，反而会加大设备磨损，增加生产成本，降低产能。在石英砂机械擦洗中加入一定量的擦洗助剂（水玻璃）对擦洗效果有一定的促进作用，因为加药可以增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力，增强杂质矿物与石英颗粒相互间的分离效果。

2.磁选：磁选是根据被分选矿物颗粒间磁性的差异及其在磁场中所受磁力的大小，进行矿物分离的选矿方法，其应用型较强且经济环保。石英砂中主要矿物一石英，是非磁性矿物，在磁场中不能被磁化，所以可将石英砂中大部分的含铁杂质的磁性物质磁化并除去，主要通过磁选工艺除去石英砂中含铁的杂质矿物。而湿法磁选是目前采用率最多的一种方法。另外，磁选次数越多，石英砂粒度越细，除铁效果越好。

3.重选法

重选法是利用矿物颗粒之间存在密度差异，在运动介质中颗粒所受流体动力、重力和其他机械力不同[00，从而使不同密度的矿粒相互分离的一种方法。

4.浮选法

浮选法主要用以清除石英砂中的长石、云母和次生铁以及各种非磁性伴生杂质为主。其过程是通过改变云母和长石表面的疏水性和亲水性，使之达到分离的效果。浮选法可分为有氟有酸法、采无氟有酸法、无氟无酸法。

5.酸浸法

酸浸除铁是利用石英不溶于酸（HF酸除外），而含铁杂质的矿物能被酸液溶解的特点，实现从石英原料中除去含铁矿物和其它杂质的目的[Sao。石英颗粒内部的包裹体，进入晶格的铁杂质，采用酸浸的方法能够有效去除。酸浸法中常用的酸包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸和草酸等。在酸浸中，随着酸浸次数的增加，其每次的酸液配比也要改变，从而提升铁杂质的去除效果。然而随着环境保护的重视，氢氟酸提纯的方法已经被抛弃，采用了一种混合酸浸的有效方法。由于石英石的分布区域不同，因此不同区域的矿源特点也存在很大差异，有些区域直接采用酸浸处理，石英颗粒内部的杂质很容易与酸反应而除去，有些区域则需要先对石英砂进行物理处理，然后再进行酸浸，以此将铁杂质降低到超白玻璃的生产制造要求。对于不同地区对石英砂原料所含铁杂质存在差异，即使采用的处理方法和处理条件相同，最后结果也会存在一定差异，可见这一影响并不是因为原矿铁杂质含量，而是铁杂质的含量而决定的。

6.微生物法

微生物除铁法是利用其分解的有机酸（柠檬酸、草酸、葡萄糖酸）和代谢产物与铁杂质发生络合作用，从而使其除去。其中最多的微生物有黑曲霉菌、青霉菌、假单胞菌、多粘芽抱杆菌、环状芽抱杆菌、梨形毛菌、乳酸小球菌等。

结束语：综合上述文中分析，石英砂作为超白玻璃生产的主要原材料，其深加工的过程及方法非常重要，对超白玻璃的成型质量、色泽、透光率有着直接的影响，而超白玻璃作为目前绿色环保能源的最多应用材料，对石英砂深加工的含铁量的控制还需要进一步完善，这样才能保证生产出更多高品质、高质量的超白玻璃，促进玻璃行业的良性发展。

参考文献：

[1]姜孝江.浅谈超白玻璃工艺控制及行业发展前景fJl.中国玻璃，2014，（1）：4144.

[2]姜宏，周莉，赵会峰.原料中TiO2对超白玻璃光学性能的影响[J].玻璃与搪瓷.2013（5）：21‐23