超白光伏玻璃是一种超透明低铁玻璃,也称低铁玻璃、封装盖板玻璃。它是一种高品质,透光率可达 91.5% 以上。且透过率是最为关键的指标,直接影响组件的光伏转换率,光伏玻璃生产的降铁、避铁,铁含量稳定,系统铁增加值直接反映出企业的生产管控水平。简单科普一下整个过程影响:
一、铁对玻璃的影响主要体现在以下几个方面:
1. 颜色方面:铁的存在会使玻璃产生颜色。一般来说,铁离子(Fe²⁺和 Fe³⁺)会使玻璃呈现出绿色、黄色、蓝色等色调。少量的铁就能使玻璃产生肉眼可察觉的颜色变化,这会严重影响玻璃的外观质量和光学性能,尤其是对于无色透明玻璃和光学玻璃等对颜色要求极高的产品。光伏压延玻璃的生产还会加入锑复合物,应用于脱色澄清。
2. 透明度和光透过率:铁会降低玻璃的透明度和光透过率。铁离子的吸收特性会吸收特定波长的光线,使透过玻璃的光线减少,光伏玻璃生产还会关注亚铁比变化,原料需氧量、窑炉氧化焰气氛等。
3. 热性能:铁的含量会对玻璃的热性能产生一定影响。较高含量的铁可能会改变玻璃的热膨胀系数、热传导性能等,从而影响玻璃在不同温度条件下的使用性能和稳定性。
4. 化学稳定性:一定量的铁可能会在某些情况下影响玻璃的化学稳定性。例如,在一些腐蚀性环境中,铁可能与其他物质发生化学反应,导致玻璃的性能下降。
5. 玻璃的熔制过程:在玻璃的熔制过程中,铁的存在可能会影响玻璃的熔制温度、熔制时间以及熔制过程中的化学反应等,进而对玻璃的生产工艺和成本产生影响。作者亲历过80-90ppm到150ppm铁含量的光伏原片生产,铁含量上升熔化控制的稳定性大幅提升。
二、硅砂除铁
铁是一种常见的杂质,在玻璃原料中几乎都有混杂。铁氧化物会使玻璃呈现从蓝绿到绿的色调,还可能出现黄绿色,降低玻璃的透明度。对于不同的玻璃制品,铁含量的要求也不同。通常,光伏玻璃生产企业要求石英砂中含铁量要低于110ppm(0.011%)。以下是一些常见的除铁方法:
1. 重选:当硅砂中的铁主要以重矿物形式存在时,可考虑采用重选。适用于硅砂选矿的重选设备主要有摇床、螺旋选矿机、溜槽及圆锥选矿机等。重选往往能有效地用在硅砂的部分粒级范围内,但对于混合颗粒、片状颗粒、轻矿物颗粒及中等比重矿物,重选可能会变得困难。
2. 磁选:磁选的优点是比重选的选择性强,能有效除去杂质矿物,同时获得较高的硅砂产量。硅砂中的强磁性矿物(如磁铁矿)含量通常很少,几乎没有砂矿可用弱磁场磁选机降低含铁量。湿式强磁场磁选机在国内发展较快,适用于硅砂除铁,但对薄膜铁无效。
3. 浮选:利用有价值部分与尾矿在浮选药剂作用下的不同浮选性质进行分离。如果是为了除去含铁的重矿物,采用浮选法比较简单,大多数铁矿石选矿厂采用的浮选药剂及制度都可借鉴。浮选法既可以除去单体的含铁矿物,也可以除去带有铁质薄膜的石英颗粒以及粘土矿物,但缺点是对粗粒的适应性差,且需特别考虑浮选药剂对环境污染的问题。
4. 酸浸除铁:利用石英不溶于酸(氢氟酸除外),而其他杂质矿物能被酸溶解的特点来进一步提纯。常用的酸包括硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等,也可用对环境危害较小的草酸。酸浸法有单酸浸法和混合酸浸法两种,混合酸浸法去除效率更高,产品纯度较好。酸液浓度、温度、浸酸时间、矿物粒度及矿浆搅拌等均会对去除效果产生影响。
5. 超声波除铁:利用超声波在水中产生的冲击波使含铁杂质脱离石英砂颗粒表面进入溶液,主要用于除去石英砂中包含的次生包裹铁。此外,超声波的空化效应还可增大石英颗粒与混酸的接触,促进杂质与酸反应形成稳定化合物,提高除铁效果。但该方法成本较高,多用于高附加值、精密硅产业领域。使用时需综合考虑清洗条件,如温度、时间、pH值、浸出剂浓度、搅拌机转速、超声波功率等。
6. 微生物除铁:利用微生物的生理机能及其代谢产物的氧化、溶解及分解等作用,使石英砂表面的杂质成分与石英母体分离。
三、生产中避铁
在实际生产中,通常会根据具体情况选择一种或多种方法相结合来进行除铁,以达到玻璃生产对铁含量的要求。同时,在玻璃原料的输送、加工过程中,也要注意防止混入铁杂质。以下是一些玻璃生产中避铁的方法:
1. 原材料选择与预处理:选择含铁量低的原材料,如石英砂、纯碱、石灰石等。在原料进入生产环节之前,通过水洗、磁选、浮选等措施对其进行预先处理,以降低铁含量。例如,在石英砂的选择上,可选用含铁量较低的矿源,并加强对其除铁处理,使石英砂中含铁量达到要求(通常光伏玻璃生产要求石英砂中含铁量要低于110ppm,即0.011%)。
2. 避免机械带铁:严格控制生产过程中的机械部件,防止因设备磨损或零件折断等原因引入铁杂质。例如,定期检查和维护原料输送机、提升机、破碎机等相关设备,及时更换磨损严重的部件。
3. 设置除铁设施:在加工过程中的合适位置安装多层除铁设施,如在六角筛下、粉料提升机出口上、入库皮带或溜子上设置除铁器,定期进行除铁清理。
4. 改进下料装置:对于物料下料口位置的钢格栅等装置进行改进。例如采用一种用于低铁玻璃生产过程的避铁装置,该装置包括位于物料下料口位置的支撑机构,支撑机构由多根平行设于平台之间的圆钢组成,圆钢表面套设有塑料管,塑料管表面设有多个固定环。这样可以避免原料下料时与圆钢直接接触,减少铁杂质的产生。其中,塑料管可选用如 pvc 网管等材质,固定环可采用扎带结构。圆钢之间的距离一般为100-110mm,既能确保避铁效果,又能保证工作人员的安全。
5.人员培训与管理:加强对生产人员的培训,提高他们的避铁意识,规范操作流程,避免人为因素导致铁杂质混入。
四、同行经验分享
碎玻璃转运斗内衬PE板,减少转运斗的铁外表和碎玻璃的接触。
混合机底板用高分子衬板,减少原料对底板磨损带进的铁。
配合料斗提斗子更换成尼龙斗,同样是减少对铁斗的磨损,从而减少铁的带入。
增加除铁器,是为了增加除去原料机械铁的点,而且通过一段时间的运行,效果也较明显。这里笔者强烈建议碎玻璃加入口下方采用更高磁力的电磁除铁器。
因原料供应商在加工工艺上不断进步,所供应的原料在本身含铁量上有明显降低,可以通过我们化验室所给的化验数据得出结论。
通过料方优化(将碎玻璃纳入料方计算)很明显看出,碎玻璃中铁含量和使用量的变化,玻璃中理论铁含量也会跟着变化,从而很容易给生产提供数据依据,而且通过这段时间玻璃的化验结果来看也是符合变化的规律。
通过对原料带入的铁、系统带入的铁、碎玻璃带入的铁进行综合分析,让我们知道从哪里入手,对降铁、避铁、除铁采取什么样的措施和方案,这方面的工作给我们提供了数据依据。
上图X公司横切作业指引,该公司规程落实较好,清理下来的杂质会称量记录,异常工程师会跟进。
通过以上多种方法的综合应用,可以有效降低玻璃生产过程中的铁含量,提高玻璃的质量和性能。同时,在实际生产中,还需根据具体情况不断优化和改进避铁措施,以适应光伏玻璃产品的生产需求。近两年玻璃轻量化,加工不再采用全钢,自爆关注度下行,但铁的管控不到位,成本上升明显。