玻(bo)璃工(gong)業(ye)(ye)是(shi)支撐國(guo)民(min)經濟發展(zhan)的(de)重要基礎原材料產(chan)業(ye)(ye)，經過多(duo)年發展(zhan)，我國(guo)玻(bo)璃行業(ye)(ye)已形(xing)成(cheng)世界較大(da)的(de)產(chan)品(pin)制造(zao)和加(jia)工(gong)能力，以及包括機械裝備(bei)制造(zao)、技術(shu)工(gong)程服務(wu)等在內的(de)產(chan)業(ye)(ye)配(pei)套(tao)能力，產(chan)業(ye)(ye)規模不斷(duan)擴大(da)。
超白玻璃作為玻璃家族的“水晶王子”，自面世以來，就被廣泛地應用于太陽能、建筑、汽車、電子等行業。隨著節能、環保理念的實施，超白玻璃將憑借優越質量和產品性能贏得廣闊的應用空間和光明的市場前景，同時這也為超白玻璃所需的石英砂提供了發(fa)展機遇(yu)。
1、超白玻璃簡介
1.1 超(chao)白玻璃內涵與特點
超白玻(bo)(bo)璃(li)是(shi)一種(zhong)(zhong)超透(tou)明低(di)鐵(tie)玻(bo)(bo)璃(li)，也稱(cheng)低(di)鐵(tie)玻(bo)(bo)璃(li)、高(gao)透(tou)明玻(bo)(bo)璃(li)，有玻(bo)(bo)璃(li)家族“水晶王子”之稱(cheng)。具有自爆率(lv)低(di)、顏色(se)一致(zhi)性、可見(jian)光透(tou)過率(lv)高(gao)、通透(tou)性好(hao)、紫外線透(tou)過率(lv)低(di)等(deng)優點，是(shi)一種(zhong)(zhong)高(gao)品質(zhi)、多功(gong)能的新型玻(bo)(bo)璃(li)品種(zhong)(zhong)。
1.2 超白(bai)玻(bo)璃的應用
按工藝(yi)流程不同，超(chao)白玻(bo)璃可分為超(chao)白壓延玻(bo)璃和超(chao)白浮法玻(bo)璃。優越質量和產品性能(neng)使超(chao)白玻(bo)璃擁有廣闊的應(ying)用空間和光明的市(shi)場前景。
超白玻璃的(de)成分要求（單(dan)位：wt%）
| 化學成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | R2O |
| 含量 | 71.0-73.0 | 0.1-2.0 | 0.01-0.015 | 8.0-10.0 | 1.5-5.0 | 13.0-15 |
超(chao)白玻璃的主要應用
| 超白玻璃 | 超白壓延玻璃 |
太陽能電池組 平板集熱器 玻璃幕墻 |
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| 超白浮法玻璃 |
建筑物內外裝飾 博物館陳列櫥 溫室采光大棚 玻璃家具 水晶制品 太陽能光電幕墻 |
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2、超(chao)白玻璃用石英砂(sha)
2.1 石英(ying)砂
玻璃生產所需的石(shi)(shi)(shi)英(ying)原料有天然石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)、石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)巖、石(shi)(shi)(shi)英(ying)巖和脈(mo)石(shi)(shi)(shi)英(ying)等。而工業(ye)上常(chang)將(jiang)石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)分為：普(pu)通石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)、精制石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)、高純石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)、熔(rong)融石(shi)(shi)(shi)英(ying)砂(sha)(sha)及硅微(wei)粉(fen)等。
石英砂的主要分類
| 類型 | SiO2 | Fe2O3 | 粒度范圍 | 其他特性 |
| 普通石英砂 | 90%-99% | 0.02%-0.06% | 5-220目 | 外觀部分大顆粒，表面有黃皮包囊 |
| 精制石英砂 | 99%-99.5% | 0.015%-0.02% | 5-480目 | 外觀白色或結晶狀 |
| 高純石英砂 | 99.5%-99.9% | ≤0.001% |
1-0.5mm 0.5-0.1mm 0.1-0.01mm 0.01-0.005mm |
采用天然石英石，經過精心挑選、精細加工而成 |
| 熔融石英砂 | 99.9%-99.95% | 5PPM-25PPM | 無色透明塊狀、顆粒或白色粉末 |
Li2O 1-2PPM Al2O3 20-30PPM K2O 20-25PPM Na2O 10-20PPM |
硅微粉的化學成分
| 成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | CaO | NaO | pH |
| 平均值% | 75-96 | 1.0±0.2 | 0.9±0.3 | 0.7±0.1 | 0.3±0.1 | 1.3±0.2 | 中性 |
2.2 超白玻(bo)璃用石英(ying)砂(sha)的要求
超白(bai)玻璃(li)(li)用(yong)石(shi)英砂的質量要求(qiu)高(gao)，尤其(qi)對(dui)鐵(tie)的含(han)量要求(qiu)非(fei)常苛刻(ke)。鐵(tie)含(han)量超標，石(shi)英砂熔制(zhi)過程(cheng)的熱力學不容易控制(zhi)，將嚴(yan)重影響玻璃(li)(li)制(zhi)品(pin)的透(tou)光性，致使透(tou)光性能降低。含(han)鐵(tie)氧化物能夠吸收(shou)其(qi)產生的熱輻射，造成(cheng)玻璃(li)(li)液(ye)對(dui)流困難，使熔制(zhi)和澄清難度(du)大大增加。
超白玻(bo)璃用石(shi)英砂(sha)要求（單(dan)位(wei)：wt%）
| 原料 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Na2CO3 | TiO2 | NaCl |
| 石英砂 | ≥98.55±0.3 | ≤1.0±0.1 | ≤0.01±0.001 | ≤0.1±0.1 |
超白(bai)玻璃(li)生產用石英砂(sha)的粒(li)度要求(qiu)
| 粒度 | 0.5mm以上 | 0.113-0.55mm | 小于0.113mm |
| 含量（%） | ≤0.5 | ≥94.5 | ≤5.0 |
3、超(chao)白玻璃用石英砂的提純(chun)方(fang)法
在石(shi)英形(xing)成并生長的(de)過程中，由于(yu)溫度(du)和壓力等外部(bu)因(yin)素的(de)影響，不同地(di)區的(de)石(shi)英礦(kuang)中一般情況(kuang)下都會包(bao)含(han)大量的(de)雜質，很少(shao)能(neng)找(zhao)到未經處理就可以滿足玻(bo)璃(li)生產(chan)用(yong)(yong)的(de)原料(liao)礦(kuang)源。而超(chao)白(bai)(bai)玻(bo)璃(li)對生產(chan)用(yong)(yong)石(shi)英砂的(de)要(yao)求嚴格，石(shi)英砂中Fe雜質含(han)量≤150ppm是工業生產(chan)超(chao)白(bai)(bai)玻(bo)璃(li)的(de)前提。所(suo)以超(chao)白(bai)(bai)玻(bo)璃(li)用(yong)(yong)石(shi)英砂通常需要(yao)進(jin)行除(chu)鐵提純。
目前(qian)，石英砂提純的(de)物理方(fang)法(fa)主要有水洗、分級脫泥、機械擦洗、電選、超聲(sheng)波輔助(zhu)、微波輔助(zhu)、磁選和(he)浮選；化學方(fang)法(fa)有酸(suan)浸（有機酸(suan)和(he)無(wu)機酸(suan)）、堿(jian)浸和(he)微生物浸出。
3.1 水洗(xi)和分級(ji)脫泥
因石英砂的粒度一般遠大于黏土礦物的粒度，簡單的水洗就可以去除石英砂中的粘土礦物。同時，隨著石英砂顆粒變細，顆粒中的重礦物和長石含量較大，它們不像石英那樣耐風化，鐵質和鋁質等雜質品位反而升高，SiO2的品位隨之降低，故石(shi)英砂的水(shui)選和分(fen)級脫泥，不僅可去(qu)除(chu)黏土礦物，而且還除(chu)去(qu)0.1mm以(yi)下的細粒礦物。但(dan)對于石(shi)英砂表面的薄膜(mo)鐵(tie)難以(yi)去(qu)除(chu)。
3.2 擦(ca)洗(xi)
擦洗(xi)是通過用機器來增加外部的(de)作用力提高石英砂顆粒之(zhi)間的(de)相(xiang)互(hu)碰撞，繼(ji)而使(shi)砂粒之(zhi)間產生了磨削力，使(shi)其(qi)表面粘附的(de)薄膜鐵(tie)和泥土(tu)雜質與(yu)砂粒分離。
目前，擦(ca)洗(xi)(xi)主要有攪拌(ban)擦(ca)洗(xi)(xi)和(he)棒磨擦(ca)洗(xi)(xi)。攪拌(ban)擦(ca)洗(xi)(xi)因其影響(xiang)因素太(tai)多(duo)，同時(shi)砂(sha)子(zi)的(de)強磨性(xing)，對(dui)設(she)備的(de)耐(nai)磨性(xing)提出了很高的(de)要求。故攪拌(ban)擦(ca)洗(xi)(xi)的(de)提純效(xiao)果不(bu)太(tai)理(li)想。然而(er)與攪拌(ban)擦(ca)洗(xi)(xi)相比，棒磨擦(ca)洗(xi)(xi)不(bu)僅可以(yi)去(qu)除石(shi)英砂(sha)表面(mian)的(de)雜(za)質，而(er)且可去(qu)除不(bu)均勻處及微小縫(feng)隙處的(de)雜(za)質，幾乎是攪拌(ban)擦(ca)洗(xi)(xi)的(de)兩(liang)倍，然而(er)對(dui)于石(shi)英砂(sha)表面(mian)的(de)薄膜鐵難以(yi)去(qu)除，故它只是石(shi)英砂(sha)預處理(li)的(de)一種方法。
3.3 電選
由(you)于各種礦物(wu)都(dou)存在(zai)(zai)不同的(de)電(dian)性(xing)，在(zai)(zai)石英砂中存在(zai)(zai)的(de)雜(za)(za)質(zhi)因(yin)為自(zi)身的(de)相對電(dian)阻、介電(dian)常數和電(dian)導率的(de)不同。根據礦物(wu)雜(za)(za)質(zhi)組成和性(xing)質(zhi)上的(de)差別，對其施加一(yi)定的(de)電(dian)場(chang)作用，使(shi)被(bei)選礦物(wu)中的(de)導體雜(za)(za)質(zhi)分離出來。
3.4 磁(ci)選
磁選(xuan)法的(de)(de)優點是(shi)選(xuan)擇性強，在保持有效(xiao)地去除雜(za)質(zhi)的(de)(de)同(tong)時，還能獲(huo)得很高的(de)(de)石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)產(chan)量。去除的(de)(de)雜(za)質(zhi)主要有以(yi)磁鐵(tie)(tie)礦為主的(de)(de)強磁性礦物和以(yi)赤鐵(tie)(tie)礦、褐(he)鐵(tie)(tie)礦和黑云母等為主的(de)(de)弱磁性雜(za)質(zhi)礦物。另外，除鐵(tie)(tie)效(xiao)果與(yu)石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)粒(li)度也(ye)有一定關系(xi)，石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)的(de)(de)顆粒(li)度越小，磁選(xuan)的(de)(de)除鐵(tie)(tie)效(xiao)果越好。
3.5 浮(fu)選(xuan)
浮(fu)選是一種通過加入表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)來(lai)改(gai)變不同礦物顆粒表(biao)面(mian)的物理(li)和化學性(xing)質，使它(ta)們(men)的差異擴大(da)，從(cong)而在溶液中(zhong)把(ba)不同的雜質浮(fu)選上來(lai)。浮(fu)選也能夠把(ba)石英砂中(zhong)伴(ban)生的鐵(tie)礦物和含鐵(tie)礦物分離出來(lai)。
3.6 酸(suan)浸
酸浸法是利用石英砂性質穩定，且其在各種酸中都不溶（HF除外），而石英中的雜質礦物溶解在酸液中這一特征來設計提純工藝，進一步提純石英。酸浸法常使用的酸有HCl、H2SO4、HNO3和HF等無機酸(suan)和有(you)機酸(suan)草酸(suan)。
影響酸(suan)浸(jin)提純效果的(de)(de)主要因素是酸(suan)的(de)(de)組成、酸(suan)的(de)(de)濃度(du)(du)及用量、溫度(du)(du)、時間等。經過酸(suan)浸(jin)，可得到(dao)純度(du)(du)達99.99%的(de)(de)高純石(shi)英砂，甚(shen)至(zhi)超純石(shi)英砂。
3.7 微(wei)生物浸(jin)出(chu)
微生物(wu)法除鐵是新(xin)發展起來的(de)一種技術。微生物(wu)法除鐵時間長，對菌種和培養基的(de)要求高，目前處于(yu)實驗室和小型試驗的(de)研究階(jie)段。
石英(ying)砂的(de)提純技術(shu)除了常見的(de)幾種(zhong)外，還(huan)有靜電(dian)(dian)提純技術(shu)、輻射提純技術(shu)等。靜電(dian)(dian)提純技術(shu)是以礦物(wu)(wu)的(de)不(bu)同電(dian)(dian)導率為(wei)基(ji)礎進行提純，主要是為(wei)分離長(chang)石和石英(ying)。輻射提純技術(shu)是以礦物(wu)(wu)中的(de)一些(xie)元素(su)的(de)特殊性(xing)質，作(zuo)為(wei)一種(zhong)新方法，特別適用于塊狀(zhuang)物(wu)(wu)的(de)分選。
在實際應用(yong)中(zhong)，水洗和(he)(he)分級脫泥、擦洗除鐵法簡單(dan)，成(cheng)本(ben)低(di)，生(sheng)產量大(da)，作為(wei)前(qian)處理工作，適用(yong)于大(da)規(gui)模生(sheng)產；酸浸法除鐵成(cheng)本(ben)高、工藝復雜(za)，但通過酸浸法可將(jiang)低(di)品位的礦源提純到高品位；通常情(qing)況下只單(dan)獨使(shi)用(yong)一種方法就(jiu)可以(yi)達到生(sheng)產合格石英砂的情(qing)況很少，往往是物理方法和(he)(he)化學(xue)方法相結合，從(cong)而達到提純標準。
4、超(chao)白玻璃用(yong)石英砂市場前景分析
4.1 產(chan)業政策導向帶來的(de)發展機遇
建筑節(jie)能(neng)是(shi)一項綜合性(xing)(xing)的(de)系(xi)統(tong)工程，而科學合理地(di)使用具有節(jie)能(neng)、環保特性(xing)(xing)的(de)加工玻璃則是(shi)這(zhe)一系(xi)統(tong)工程中較為重要的(de)環節(jie)之一。
近(jin)年來(lai)，相關利(li)好政策陸續(xu)出(chu)臺。如國辦發(fa)[2016]34號(hao)文(wen)(wen)件《關于促進建(jian)材工業(ye)穩增長調結構增效益的指(zhi)導意(yi)見》中(zhong)明確指(zhi)出(chu)：鼓勵整合玻(bo)璃(li)用(yong)硅砂(sha)、石(shi)英砂(sha)和(he)砂(sha)石(shi)骨料用(yong)尾礦、廢石(shi)等(deng)(deng)資源，提高綜合利(li)用(yong)水平(ping)；建(jian)材工業(ye)發(fa)展規劃(hua)（2016-2020年）中(zhong)明確指(zhi)出(chu)：要大力(li)發(fa)展超白玻(bo)璃(li)及(ji)石(shi)英玻(bo)璃(li)制品、耐火材料和(he)建(jian)筑衛生(sheng)陶瓷(ci)等(deng)(deng)行業(ye)；工信部規[2016]344號(hao)文(wen)(wen)件《產業(ye)技術創新(xin)能力(li)發(fa)展規劃(hua)（2016-2020年）》中(zhong)明確指(zhi)出(chu)：要發(fa)展平(ping)板玻(bo)璃(li)、建(jian)筑衛生(sheng)陶瓷(ci)和(he)耐火材料等(deng)(deng)建(jian)材行業(ye)。利(li)好政策的出(chu)臺無疑給玻(bo)璃(li)行業(ye)、石(shi)英砂(sha)產業(ye)的發(fa)展創造了(le)良好的政策環境，為其(qi)發(fa)展提供了(le)機遇。
4.2 市(shi)場(chang)導向帶來的發展機遇
中國(guo)的(de)玻(bo)璃(li)工(gong)業(ye)(ye)是全球較(jiao)大(da)的(de)，當然對石(shi)英砂(sha)的(de)需(xu)(xu)求量也是非常巨(ju)大(da)的(de)，玻(bo)璃(li)市場占據了(le)工(gong)業(ye)(ye)石(shi)英砂(sha)的(de)主要部分。可以說超白(bai)玻(bo)璃(li)的(de)行(xing)業(ye)(ye)狀況(kuang)決定了(le)低鐵(tie)石(shi)英砂(sha)的(de)市場需(xu)(xu)求和發(fa)展前景(jing)。近(jin)些年超白(bai)玻(bo)璃(li)行(xing)業(ye)(ye)的(de)蓬勃發(fa)展為低鐵(tie)石(shi)英砂(sha)的(de)研究和生(sheng)產帶來了(le)機(ji)遇。
隨著(zhu)經濟發(fa)展方(fang)式和需(xu)求結構升(sheng)級，傳統玻璃(li)產(chan)品需(xu)求將保持(chi)基本平穩(wen)(wen)或略(lve)有下降的態(tai)勢，節能(neng)(neng)玻璃(li)、特(te)種玻璃(li)等需(xu)求量繼續增長。預計(ji)“十三(san)五”期(qi)間，玻璃(li)加(jia)工產(chan)品平穩(wen)(wen)增長，特(te)別是高性(xing)能(neng)(neng)節能(neng)(neng)玻璃(li)發(fa)展迅速(su)，2020年玻璃(li)深(shen)加(jia)工率預計(ji)將達到60%。
隨著國際光伏(fu)組件(jian)制造(zao)向中(zhong)(zhong)國轉移，2006年(nian)以來超(chao)白(bai)壓(ya)延(yan)(yan)玻(bo)(bo)璃(li)發(fa)展(zhan)迅速，截至2015年(nian)底，國內共(gong)有76座熔窯、169條(tiao)超(chao)白(bai)壓(ya)延(yan)(yan)玻(bo)(bo)璃(li)生產線(xian)，總規模已達22850t/d，名(ming)列全球(qiu)前(qian)列。太陽(yang)能(neng)壓(ya)延(yan)(yan)玻(bo)(bo)璃(li)企(qi)業的生產集(ji)中(zhong)(zhong)度處于(yu)較高水(shui)平，據中(zhong)(zhong)國建筑玻(bo)(bo)璃(li)與工(gong)業玻(bo)(bo)璃(li)協會統計(ji)，我(wo)國前(qian)五位太陽(yang)能(neng)超(chao)白(bai)壓(ya)延(yan)(yan)玻(bo)(bo)璃(li)制造(zao)企(qi)業占全國太陽(yang)能(neng)超(chao)白(bai)壓(ya)延(yan)(yan)玻(bo)(bo)璃(li)市場(chang)份額(e)的57.6%。
隨著(zhu)我國電子、航空(kong)航天(tian)和建材等行業的(de)(de)不斷(duan)發(fa)(fa)展，對高(gao)純石英砂的(de)(de)需求(qiu)也在不斷(duan)增加。市(shi)場(chang)(chang)研究機構(gou)AcuteMarkets發(fa)(fa)表(biao)報(bao)告稱(cheng)，聚(ju)焦(jiao)式(shi)太陽(yang)能發(fa)(fa)電（Concentrating Solar Power-CSP）用低(di)鐵超(chao)白玻(bo)璃(li)將(jiang)從2013年市(shi)場(chang)(chang)總額(e)的(de)(de)3.55億(yi)美元增長(chang)至2020年的(de)(de)113億(yi)美元，將(jiang)占(zhan)2020年全(quan)部(bu)玻(bo)璃(li)市(shi)場(chang)(chang)總額(e)的(de)(de)15%，市(shi)場(chang)(chang)總額(e)與汽(qi)車(che)玻(bo)璃(li)相當。超(chao)白玻(bo)璃(li)需求(qiu)加大之下必將(jiang)帶動(dong)石英砂產(chan)業的(de)(de)發(fa)(fa)展。
小結
近年來，我國的(de)(de)太陽能(neng)光伏產業以200%的(de)(de)速(su)度迅猛發展(zhan)，建(jian)筑節能(neng)政策(ce)力度在加大(da)，建(jian)筑規范化(hua)管理標準(zhun)與玻璃行業科(ke)技水平不斷(duan)提高(gao)，發展(zhan)超白玻璃已(yi)經勢在必(bi)行。
目前(qian)，盡管國(guo)內(nei)超(chao)白(bai)(bai)石(shi)英(ying)砂(sha)的(de)開發技(ji)術(shu)(shu)有一定的(de)突破，但仍然沒(mei)有完全擺脫對資源(yuan)的(de)較(jiao)大依賴，我(wo)(wo)國(guo)可以用(yong)來(lai)生產(chan)超(chao)白(bai)(bai)玻璃的(de)原料資源(yuan)越(yue)來(lai)越(yue)少，這對超(chao)白(bai)(bai)玻璃的(de)長久發展將(jiang)會起到限(xian)制作用(yong)。我(wo)(wo)國(guo)對石(shi)英(ying)砂(sha)選礦(kuang)提(ti)(ti)純(chun)(chun)技(ji)術(shu)(shu)的(de)研究(jiu)卻起步(bu)較(jiao)晚(wan)，且國(guo)內(nei)大部分石(shi)英(ying)砂(sha)都需(xu)要經過選礦(kuang)提(ti)(ti)純(chun)(chun)處理后才能(neng)被應用(yong)。要獲(huo)得更(geng)多的(de)低(di)鐵石(shi)英(ying)砂(sha)，就需(xu)要更(geng)為先進的(de)提(ti)(ti)純(chun)(chun)方法，石(shi)英(ying)砂(sha)的(de)提(ti)(ti)純(chun)(chun)技(ji)術(shu)(shu)開發亟待加強。
