太陽能玻璃生產(chǎn)線原料車間設(shè)計(jì)生產(chǎn)要點(diǎn)
1 、前言
在能源危機(jī)日漸突出的今天，太陽能作為一種取之不盡無污染的真正綠色能源，被認(rèn)為是21世紀(jì)新型能源的重要來源，正被越來越多的國家所重視。與太陽能開發(fā)和利用有關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展迅猛，太陽能光熱發(fā)電、光伏發(fā)電、太陽能建材化、太陽能建筑一體化、產(chǎn)品化的技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，相關(guān)產(chǎn)品不斷被開發(fā)和完善，市場前景廣闊。
太陽能玻璃基片，也稱低鐵玻璃或超白玻璃，作為一種太陽能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，要求其能zui大限度地讓太陽光和熱透射，以提高硅晶片的光電轉(zhuǎn)換率。其作為一種高附加值的產(chǎn)品，這幾年國內(nèi)發(fā)展較快，有新設(shè)計(jì)建線的，有在原普通平板玻璃生產(chǎn)線基礎(chǔ)上改造的。改造的首要和絕大部分工作是在原料車間進(jìn)行的，改造的目的就是要嚴(yán)格控制和減少原料中的鐵等使玻璃著色金屬氧化物的含量，使玻璃中Fe2O3控制在0.015%以下，zui終提高玻璃的透光率和透熱率，均達(dá)到90%以上。
2 、原料的選擇與質(zhì)量控制
太陽能玻璃的化學(xué)組成與普通平板玻璃沒有太大的區(qū)別，屬于鈉鈣硅玻璃。但對引入各種氧化物的原料選擇更嚴(yán)格，尤其是硅質(zhì)原料。SiO2是形成玻璃骨架的主體，引入的SiO2硅質(zhì)原料是玻璃生產(chǎn)中zui主要和用量zui大的原料，也是太陽能玻璃生產(chǎn)中首先要解決和控制的。要求其化學(xué)成分中SiO2>99%、Fe2O3≤0.01%、TiO2≤0.02%。其來源主要有兩種。一種是的石英巖，其本身的品位就滿足低鐵玻璃生產(chǎn)的要求，在加工過程中要盡量減少鐵的混入，磨礦不能采用常用的棒磨，可以采用傳統(tǒng)的石碾，這種礦的儲量不大，并且分布的礦點(diǎn)很少，國內(nèi)只有安徽風(fēng)陽等少數(shù)幾個(gè)地區(qū)有。另外一種是對普通平板玻璃用硅砂進(jìn)行浮選等選礦處理，使其滿足要求，這種砂的成本相對較高，是前述天然石英巖的2倍以上，其生產(chǎn)過程中排放的尾礦和廢水對環(huán)境的破壞較大。
石灰石是除硅砂外另一種主要礦物原料，其化學(xué)成分中Fe2O3也要控制在0.01%以下。普通玻璃制品通常由長石引入Al2O3，但天然的長石礦一般較小，伴生礦物多，不可避免要混進(jìn)有害雜質(zhì)，zui主要的是氧化鐵，對玻璃的熔化質(zhì)量和透光率都要造成不利的影響。因此在太陽能玻璃生產(chǎn)中用氫氧化鋁代替長石引入Al2O3。 
氧化鐵有多種存在形式，F(xiàn)eO、Fe2O3、Fe3O4，它們都會使玻璃著色，降低玻璃的透光度。玻璃中通常以FeO和Fe2O3存在，而FeO的著色能力比Fe2O3強(qiáng)10倍，因此在玻璃配合料中加入適量的氧化劑，使其在熔化過程中將FeO氧化成Fe2O3，從而降低鐵的著色能力，提高玻璃透光度。 譬如，可以同時(shí)加入適量硝酸鈉和三氧化二銻，硝酸鈉在較低溫度（350℃）分解放出氧，而三氧化二銻在低溫階段吸收氧氣形成高價(jià)的五氧化二銻，后者在高溫下（＞1050℃）放出氧，將FeO氧化成Fe2O3。350℃時(shí)： 4NaNO 3→ 2Na2O + 4NO + 3O2 
 Sb2O3 + O2 → Sb2O5
＞1050℃時(shí)： 2Sb2O5＋8FeO → 2Sb2O3＋ 4Fe2O3
五氧化二銻放出的部分氧氣還能起到澄清的作用。
3 、生產(chǎn)過程中減少鐵的混入
生產(chǎn)普通平板玻璃時(shí)，合格原料在儲存、輸送、稱量、混合過程中由于設(shè)備、料倉等的磨損、銹蝕或多或少會混入一些鐵或氧化鐵。在太陽能玻璃的生產(chǎn)中要采取必要的措施，盡量減少鐵的混入。
上料提升機(jī)料斗的磨損和殼體的銹蝕會帶入機(jī)械鐵和氧化鐵。為此殼體可用非金屬材料或在其內(nèi)壁安裝一層高分子塑料板等，以防止生銹或銹渣落入原料中。用于生料的料斗可采用高分子塑料斗，用于碎玻璃的料斗可采用硫化工藝襯耐磨橡膠的料斗，取代普通的鋼斗，這樣還可以解決斗內(nèi)粘料、掛料的現(xiàn)象。底部的弧形板也要進(jìn)行防鐵處理。
上料斗、配料儲倉和設(shè)備之間連接溜管內(nèi)壁的磨損和銹蝕也是鐵污染的重要來源之一，為此在生料的料倉和溜管內(nèi)壁安裝一種超高分子量的耐磨聚乙烯板（簡稱UHMWPE板），這是一種分子量在200萬以上的線性結(jié)構(gòu)聚乙烯材料，由于其分子量*，具有*的耐磨損、耐壓、耐沖擊、耐低溫、自潤滑、抗結(jié)垢等優(yōu)異性能，比不銹鋼、黃銅等還耐磨數(shù)倍。使用這種板材還可以很好地解決料倉和溜管內(nèi)的粘料和堵料現(xiàn)象，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。由于碎玻璃棱角銳利，具有很強(qiáng)的劃傷性，在料倉和溜管內(nèi)壁不能采用上述UHMWPE板。可以采用一種復(fù)合耐磨合金板制作，它由二層熔融復(fù)合而成，背面基板為普通的鋼材，工作面為一層鎳、鉻、鉬合金。其洛氏硬度63～65HRC。這種材料由法國zui先開發(fā)，現(xiàn)在國內(nèi)也有生產(chǎn)。一般以板材出廠，也可以根據(jù)使用要求加工成各種異形，如可以用于制造碎玻璃給料機(jī)的槽體。
電子秤是配料的關(guān)鍵設(shè)備，在振動料斗內(nèi)壁和電磁振動給料機(jī)槽體內(nèi)表面涂一層防銹耐磨涂層，防止生銹。由于物料在給料機(jī)槽體內(nèi)是作拋物線運(yùn)動的，對槽體的磨損本來就少，這樣帶來的鐵污染就很少。在秤量斗內(nèi)壁內(nèi)及其它可能接觸物料的地方安裝前述UHMWPE材料。
普通的混合機(jī)在混合過程中也會帶入較大量的鐵，主要來自襯板、刮板、鏟片等的磨損，因此要對混合機(jī)進(jìn)行改造。內(nèi)外筒壁襯板、底襯板改用耐磨的UPE板或復(fù)合耐磨合金板；在刮板、鏟片表面嵌焊耐磨合金或噴涂碳化物；加水、加氣裝置，采用不銹鋼管材并在管材表面噴涂耐磨涂層，噴嘴采用銅材。混合過程中鐵含量增加控制在8ppm以下。對運(yùn)送散狀原料（如砂和碎玻璃）的車輛，也要進(jìn)行防鐵處理。
4、 除鐵
 即使采取了上述措施仍難免會有少量的鐵雜質(zhì)混入，為此要采取除鐵措施。由于剛磨損下來的基本上是鐵，尚未被氧化，可以采用磁力吸除。在入庫的溜管上安裝管道除鐵器，在物料處于半失重狀態(tài)下，更容易將鐵吸除，以碎玻璃為例，吸除前后通過化驗(yàn)分析比較Fe2O3相差達(dá)110ppm。在輸送皮帶機(jī)適當(dāng)位置的上方安裝懸掛式除鐵器，除去料層上部的鐵；小功率皮帶機(jī)的頭輪可采用電磁滾筒，除去料層下部的鐵。 碎玻璃磨損下來的鐵基本都在細(xì)粉當(dāng)中，可以增加一套篩分系統(tǒng)，對篩下來的細(xì)粉除鐵后再投入使用。
5 、結(jié)語
某項(xiàng)目改造前成品玻璃中的Fe2O3與各種原料中的Fe2O3加權(quán)值和相比增加了400～500ppm，而改造后只增加了不到40ppm，效果明顯。改造后玻璃的透光率和透熱率都達(dá)到了92％以上，產(chǎn)品附加值大幅提高，大部分出口國外，市場供不應(yīng)求。在防鐵方面，除碎玻璃外，應(yīng)盡量采用類似UHMWPE等高分子材料，雖然復(fù)合耐磨合金板的耐磨性、穩(wěn)定性強(qiáng)，但其含鉻、鎳、鉬等對玻璃有害的元素；另外其成本很高（是普通鋼材的7倍以上），且安裝及附材費(fèi)用也很高。 除要防鐵外，與物料接觸的部分盡量不用含鎳的材料（安裝UHMWPE板時(shí)用的不銹鋼螺栓和壓板），以免造成玻璃在后期鋼化時(shí)和鋼化后自爆。