玻璃工業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)玻璃行業(yè)已形成世界較大的產(chǎn)品制造和加工能力，以及包括機(jī)械裝備制造、技術(shù)工程服務(wù)等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)配套能力，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。

超白玻璃作為玻璃家族的“水晶王子”，自面世以來(lái)，就被廣泛地應(yīng)用于太陽(yáng)能、建筑、汽車(chē)、電子等行業(yè)。隨著節(jié)能、環(huán)保理念的實(shí)施，超白玻璃將憑借優(yōu)越質(zhì)量和產(chǎn)品性能贏(yíng)得廣闊的應(yīng)用空間和光明的市場(chǎng)前景，同時(shí)這也為超白玻璃所需的石英砂提供了發(fā)展機(jī)遇。

1、超白玻璃簡(jiǎn)介

1.1 超白玻璃內(nèi)涵與特點(diǎn)

超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃，也稱(chēng)低鐵玻璃、高透明玻璃，有玻璃家族“水晶王子”之稱(chēng)。具有自爆率低、顏色一致性、可見(jiàn)光透過(guò)率高、通透性好、紫外線(xiàn)透過(guò)率低等優(yōu)點(diǎn)，是一種高品質(zhì)、多功能的新型玻璃品種。

1.2 超白玻璃的應(yīng)用

按工藝流程不同，超白玻璃可分為超白壓延玻璃和超白浮法玻璃。優(yōu)越質(zhì)量和產(chǎn)品性能使超白玻璃擁有廣闊的應(yīng)用空間和光明的市場(chǎng)前景。

超白玻璃的成分要求（單位：wt%）

化學(xué)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

超白玻璃的主要應(yīng)用

超白玻璃	超白壓延玻璃	太陽(yáng)能電池組 平板集熱器 玻璃幕墻
	超白浮法玻璃	建筑物內(nèi)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(yáng)能光電幕墻

2、超白玻璃用石英砂

2.1 石英砂

玻璃生產(chǎn)所需的石英原料有天然石英砂、石英砂巖、石英巖和脈石英等。而工業(yè)上常將石英砂分為：普通石英砂、精制石英砂、高純石英砂、熔融石英砂及硅微粉等。

石英砂的主要分類(lèi)

類(lèi)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(guān)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(guān)白色或結(jié)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(jīng)過(guò)精心挑選、精細(xì)加工而成
熔融石英砂	99.9%-99.95%	5PPM-25PPM	無(wú)色透明塊狀、顆�；虬咨�粉末	Li2O 1-2PPM Al2O3 20-30PPM K2O 20-25PPM Na2O 10-20PPM

硅微粉的化學(xué)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 超白玻璃用石英砂的要求

超白玻璃用石英砂的質(zhì)量要求高，尤其對(duì)鐵的含量要求非�？量獭ｈF含量超標(biāo)，石英砂熔制過(guò)程的熱力學(xué)不容易控制，將嚴(yán)重影響玻璃制品的透光性，致使透光性能降低。含鐵氧化物能夠吸收其產(chǎn)生的熱輻射，造成玻璃液對(duì)流困難，使熔制和澄清難度大大增加。

超白玻璃用石英砂要求（單位：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

超白玻璃生產(chǎn)用石英砂的粒度要求

粒度	0.5mm以上	0.113-0.55mm	小于0.113mm
含量（%）	≤0.5	≥94.5	≤5.0

3、超白玻璃用石英砂的提純方法

在石英形成并生長(zhǎng)的過(guò)程中，由于溫度和壓力等外部因素的影響，不同地區(qū)的石英礦中一般情況下都會(huì)包含大量的雜質(zhì)，很少能找到未經(jīng)處理就可以滿(mǎn)足玻璃生產(chǎn)用的原料礦源。而超白玻璃對(duì)生產(chǎn)用石英砂的要求嚴(yán)格，石英砂中Fe雜質(zhì)含量≤150ppm是工業(yè)生產(chǎn)超白玻璃的前提。所以超白玻璃用石英砂通常需要進(jìn)行除鐵提純。

目前，石英砂提純的物理方法主要有水洗、分級(jí)脫泥、機(jī)械擦洗、電選、超聲波輔助、微波輔助、磁選和浮選；化學(xué)方法有酸浸（有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸）、堿浸和微生物浸出。

3.1 水洗和分級(jí)脫泥

因石英砂的粒度一般遠(yuǎn)大于黏土礦物的粒度，簡(jiǎn)單的水洗就可以去除石英砂中的粘土礦物。同時(shí)，隨著石英砂顆粒變細(xì)，顆粒中的重礦物和長(zhǎng)石含量較大，它們不像石英那樣耐風(fēng)化，鐵質(zhì)和鋁質(zhì)等雜質(zhì)品位反而升高，SiO₂的品位隨之降低，故石英砂的水選和分級(jí)脫泥，不僅可去除黏土礦物，而且還除去0.1mm以下的細(xì)粒礦物。但對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵難以去除。

3.2 擦洗

擦洗是通過(guò)用機(jī)器來(lái)增加外部的作用力提高石英砂顆粒之間的相互碰撞，繼而使砂粒之間產(chǎn)生了磨削力，使其表面粘附的薄膜鐵和泥土雜質(zhì)與砂粒分離。

目前，擦洗主要有攪拌擦洗和棒磨擦洗。攪拌擦洗因其影響因素太多，同時(shí)砂子的強(qiáng)磨性，對(duì)設(shè)備的耐磨性提出了很高的要求。故攪拌擦洗的提純效果不太理想。然而與攪拌擦洗相比，棒磨擦洗不僅可以去除石英砂表面的雜質(zhì)，而且可去除不均勻處及微小縫隙處的雜質(zhì)，幾乎是攪拌擦洗的兩倍，然而對(duì)于石英砂表面的薄膜鐵難以去除，故它只是石英砂預(yù)處理的一種方法。

3.3 電選

由于各種礦物都存在不同的電性，在石英砂中存在的雜質(zhì)因?yàn)樽陨淼南鄬?duì)電阻、介電常數(shù)和電導(dǎo)率的不同。根據(jù)礦物雜質(zhì)組成和性質(zhì)上的差別，對(duì)其施加一定的電場(chǎng)作用，使被選礦物中的導(dǎo)體雜質(zhì)分離出來(lái)。

3.4 磁選

磁選法的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng)，在保持有效地去除雜質(zhì)的同時(shí)，還能獲得很高的石英砂產(chǎn)量。去除的雜質(zhì)主要有以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物和以赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等為主的弱磁性雜質(zhì)礦物。另外，除鐵效果與石英砂粒度也有一定關(guān)系，石英砂的顆粒度越小，磁選的除鐵效果越好。

3.5 浮選

浮選是一種通過(guò)加入表面活性劑來(lái)改變不同礦物顆粒表面的物理和化學(xué)性質(zhì)，使它們的差異擴(kuò)大，從而在溶液中把不同的雜質(zhì)浮選上來(lái)。浮選也能夠把石英砂中伴生的鐵礦物和含鐵礦物分離出來(lái)。

3.6 酸浸

酸浸法是利用石英砂性質(zhì)穩(wěn)定，且其在各種酸中都不溶（HF除外），而石英中的雜質(zhì)礦物溶解在酸液中這一特征來(lái)設(shè)計(jì)提純工藝，進(jìn)一步提純石英。酸浸法常使用的酸有HCl、H₂SO₄、HNO₃和HF等無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸草酸。

影響酸浸提純效果的主要因素是酸的組成、酸的濃度及用量、溫度、時(shí)間等。經(jīng)過(guò)酸浸，可得到純度達(dá)99.99%的高純石英砂，甚至超純石英砂。

3.7 微生物浸出

微生物法除鐵是新發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。微生物法除鐵時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)菌種和培養(yǎng)基的要求高，目前處于實(shí)驗(yàn)室和小型試驗(yàn)的研究階段。

石英砂的提純技術(shù)除了常見(jiàn)的幾種外，還有靜電提純技術(shù)、輻射提純技術(shù)等。靜電提純技術(shù)是以礦物的不同電導(dǎo)率為基礎(chǔ)進(jìn)行提純，主要是為分離長(zhǎng)石和石英。輻射提純技術(shù)是以礦物中的一些元素的特殊性質(zhì)，作為一種新方法，特別適用于塊狀物的分選。

在實(shí)際應(yīng)用中，水洗和分級(jí)脫泥、擦洗除鐵法簡(jiǎn)單，成本低，生產(chǎn)量大，作為前處理工作，適用于大規(guī)模生產(chǎn)；酸浸法除鐵成本高、工藝復(fù)雜，但通過(guò)酸浸法可將低品位的礦源提純到高品位；通常情況下只單獨(dú)使用一種方法就可以達(dá)到生產(chǎn)合格石英砂的情況很少，往往是物理方法和化學(xué)方法相結(jié)合，從而達(dá)到提純標(biāo)準(zhǔn)。

4、超白玻璃用石英砂市場(chǎng)前景分析

4.1 產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇

建筑節(jié)能是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，而科學(xué)合理地使用具有節(jié)能、環(huán)保特性的加工玻璃則是這一系統(tǒng)工程中較為重要的環(huán)節(jié)之一。

近年來(lái)，相關(guān)利好政策陸續(xù)出臺(tái)。如國(guó)辦發(fā)[2016]34號(hào)文件《關(guān)于促進(jìn)建材工業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)調(diào)結(jié)構(gòu)增效益的指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確指出：鼓勵(lì)整合玻璃用硅砂、石英砂和砂石骨料用尾礦、廢石等資源，提高綜合利用水平；建材工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）中明確指出：要大力發(fā)展超白玻璃及石英玻璃制品、耐火材料和建筑衛(wèi)生陶瓷等行業(yè)；工信部規(guī)[2016]344號(hào)文件《產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中明確指出：要發(fā)展平板玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷和耐火材料等建材行業(yè)。利好政策的出臺(tái)無(wú)疑給玻璃行業(yè)、石英砂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境，為其發(fā)展提供了機(jī)遇。

4.2 市場(chǎng)導(dǎo)向帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇

中國(guó)的玻璃工業(yè)是全球較大的，當(dāng)然對(duì)石英砂的需求量也是非常巨大的，玻璃市場(chǎng)占據(jù)了工業(yè)石英砂的主要部分。可以說(shuō)超白玻璃的行業(yè)狀況決定了低鐵石英砂的市場(chǎng)需求和發(fā)展前景。近些年超白玻璃行業(yè)的蓬勃發(fā)展為低鐵石英砂的研究和生產(chǎn)帶來(lái)了機(jī)遇。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和需求結(jié)構(gòu)升級(jí)，傳統(tǒng)玻璃產(chǎn)品需求將保持基本平穩(wěn)或略有下降的態(tài)勢(shì)，節(jié)能玻璃、特種玻璃等需求量繼續(xù)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)“十三五”期間，玻璃加工產(chǎn)品平穩(wěn)增長(zhǎng)，特別是高性能節(jié)能玻璃發(fā)展迅速，2020年玻璃深加工率預(yù)計(jì)將達(dá)到60%。

隨著國(guó)際光伏組件制造向中國(guó)轉(zhuǎn)移，2006年以來(lái)超白壓延玻璃發(fā)展迅速，截至2015年底，國(guó)內(nèi)共有76座熔窯、169條超白壓延玻璃生產(chǎn)線(xiàn)，總規(guī)模已達(dá)22850t/d，名列全球前列。太陽(yáng)能壓延玻璃企業(yè)的生產(chǎn)集中度處于較高水平，據(jù)中國(guó)建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)前五位太陽(yáng)能超白壓延玻璃制造企業(yè)占全國(guó)太陽(yáng)能超白壓延玻璃市場(chǎng)份額的57.6%。

隨著我國(guó)電子、航空航天和建材等行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)高純石英砂的需求也在不斷增加。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)AcuteMarkets發(fā)表報(bào)告稱(chēng)，聚焦式太陽(yáng)能發(fā)電（Concentrating Solar Power-CSP）用低鐵超白玻璃將從2013年市場(chǎng)總額的3.55億美元增長(zhǎng)至2020年的113億美元，將占2020年全部玻璃市場(chǎng)總額的15%，市場(chǎng)總額與汽車(chē)玻璃相當(dāng)。超白玻璃需求加大之下必將帶動(dòng)石英砂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

小結(jié)

近年來(lái)，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)以200%的速度迅猛發(fā)展，建筑節(jié)能政策力度在加大，建筑規(guī)范化管理標(biāo)準(zhǔn)與玻璃行業(yè)科技水平不斷提高，發(fā)展超白玻璃已經(jīng)勢(shì)在必行。

目前，盡管?chē)?guó)內(nèi)超白石英砂的開(kāi)發(fā)技術(shù)有一定的突破，但仍然沒(méi)有完全擺脫對(duì)資源的較大依賴(lài)，我國(guó)可以用來(lái)生產(chǎn)超白玻璃的原料資源越來(lái)越少，這對(duì)超白玻璃的長(zhǎng)久發(fā)展將會(huì)起到限制作用。我國(guó)對(duì)石英砂選礦提純技術(shù)的研究卻起步較晚，且國(guó)內(nèi)大部分石英砂都需要經(jīng)過(guò)選礦提純處理后才能被應(yīng)用。要獲得更多的低鐵石英砂，就需要更為先進(jìn)的提純方法，石英砂的提純技術(shù)開(kāi)發(fā)亟待加強(qiáng)。