CN109293235A - 一种应用在光伏玻璃中的细粒级硅质原料及其应用方法 - Google Patents

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陈俐全
仝争利
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Abstract

本发明提供了一种应用在光伏玻璃中的细粒级硅质原料，包括砂岩，砂岩含质量分数为99%～99.9%的二氧化硅、0%～0.5%的三氧化二铝、0%～0.015%三氧化二铁、余量为杂质，混合物的粒径质量占比为0.500～0.710mm的0%～5%、0.100～0.500mm的60%～90%、0.074～0.100mm的10%～30%、0～0.074mm的0%～5%。本发明还提供了一种细粒级硅质原料应用在光伏玻璃中的方法。本发明中选用细粒级分布较多的硅质原料，降低了硅质原料成本，提高了资源利用率。本发明中纳米氮化钛材料既能解决细粒级硅质原料熔化困难、容易结团的问题又保证了光伏组件的发电功率和使用寿命。

Description

一种应用在光伏玻璃中的细粒级硅质原料及其应用方法
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种应用在光伏玻璃中的细粒级硅质原料及其应用方法。
背景技术
光伏玻璃是一种通过层压入太阳电池，能够利用太阳辐射发电，并具有相关电流引出装置以及电缆的特种玻璃。它有着美观、透光可控、节能发电且不需燃料，不产生废气，无余热，无废渣，无噪音污染的优点，应用非常广泛。
原料的确定是光伏玻璃生产的第一道工序，而硅质原料则是玻璃原料中占比最大的原料。当原料的粒度不同时熔化、澄清的效果以及玻璃的的成分都将发生改变。因此硅质原料的颗粒组成范围是玻璃生产中重要的质量指标。国内已有许多学者从不同角度探究了硅砂的粒度对于玻璃熔制的影响。细颗粒的硅砂容易产生飞扬和结块，改变配合料成分、附着的有害杂质较多、澄清时间长、容易堵塞格子砖、产生气泡、影响热辐射。由于细粒级的硅砂具有以上缺点，因此玻璃行业中往往会严格控制原料中硅砂细粒级的含量。国内外对于光伏玻璃用硅质原料细粒级的要求一般是0.100mm以下的颗粒占比小于5%。石英质脆且硬度较大，我国的硅质岩矿每年在破碎磨矿中会产生大量0.100mm以下的硅砂细粉，而这些硅砂细粉往往难以得到回收利用，不仅污染了环境，而且浪费了大量宝贵的硅质资源。
目前，窑炉结构改进较多，投料口至1#小炉中心或1#喷枪的距离加长，且现在窑炉投料口基本可以做到全封闭，加上熔制工艺的改进以及对原料的预热，料堆基本呈熔融状态，大大减轻了飞料现象，延长蓄热室的使用寿命。这些设备或工艺上的不断完善都使得光伏玻璃中细粒级硅质原料的应用成为可能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种应用在光伏玻璃中的细粒级硅质原料及其应用方法。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明具体是这样来实现的：包括砂岩，所述砂岩含质量分数为99%～99.9%的二氧化硅、0%～0.5%的三氧化二铝、0%～0.015%三氧化二铁、余量为杂质，所述砂岩的粒径质量占比为0.500～0.710mm的0%～5%、0.100～0.500mm的60%～90%、0.074～0.100mm的10%～30%、0～0.074mm的0%～5%。通过选用细粒级分布较多的硅质原料，在获得同样熔化质量的玻璃液的前提下大大降低了硅质原料成本，提高了资源的有效利用率。
一种细粒级硅质原料应用在光伏玻璃中的方法，包括以下步骤：
（1）取料，取料后过0.710mm筛，获得0.710mm筛下料和0.710mm筛余料；
（2）再将0.710mm筛下料过0.500mm筛，获得0.500mm筛下料和0.500mm筛余料；
（3）将0.500mm筛下料过0.100mm筛，获得0.100mm筛下料和0.100mm筛余料；
（4）再将0.100mm筛下料过0.074mm筛，获得0.074mm筛下料和0.074mm筛余料；
（5）将0.074mm筛余料与0.074mm筛下料按粒径质量比例与纳米氮化钛进行预混得到预混料；
（6）将0.500mm筛余料、0.100mm筛余料按粒径质量比例混合得到粗粒硅质原料；
（7）将粗粒硅质原料与石灰石、白云石、纯碱、芒硝、锑粉、硝酸钠、铝粉、预混料混匀得到玻璃配合料，玻璃配合料的质量组份为混合料59.09%、石灰石6.05%、白云石13.3%、纯碱19%、芒硝0.64%、锑粉0.20%、硝酸钠0.73%、铝粉0.98%、纳米氮化钛0.01%，混匀后补加水分至玻璃配合料的含水率在3.8±0.2%，补加水分后再次混匀；
（8）将玻璃配合料送入熔窑中熔化8h后得玻璃液，熔化的温度控制在1500℃～1650℃；
（9）将玻璃液在1200℃左右通过压延辊压延成型；
（10）成型后于退火窑中在70℃～560℃下进行退火冷却15min～25min，得到成品超白压延玻璃。
纳米氮化钛材料可以显著降低玻璃原料熔化温度，加快玻璃液的热吸收，而在不改变熔制工艺的条件下等同于提高了熔化的效率，因此在添加细粒级硅质原料的同时加入0.01%质量的氮化钛可以克服细粒级熔化困难的弊端。同时，由于纳米氮化钛材料具有高比表面积、高表面活性的特点，导致其结合力强，将其与细粒级硅质原料预混后可起到分散作用，防止硅质原料结团。光伏组件发电时会伴随发热，温度过高时会降低发电功率和使用寿命，而加入纳米氮化钛熔制的玻璃导热效果更佳，可将部分热量传导释放掉，而且宽带等离子体共振的纳米氮化钛颗粒能提高光的吸收效率。
进一步地，所述纳米氮化钛纯度在97%以上、平均粒径为20nm。
本发明的有益效果：与传统技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明中通过选用细粒级分布较多的硅质原料，在获得同样熔化质量的玻璃液的前提下大大降低了硅质原料成本，提高了资源的有效利用率。
2、本发明中从成本和效果上考虑选用质量分数为0.01%的纳米氮化钛材料既能解决细粒级硅质原料熔化困难、容易结团的问题又延长了光伏组件的发电功率和使用寿命，而且宽带等离子体共振的纳米氮化钛颗粒能提高光的吸收效率。
具体实施方式
实施例1：一种细粒级硅质原料应用在光伏玻璃中的方法，取砂岩，砂岩中含质量分数为99%的二氧化硅、0.5%的三氧化二铝、0.015%三氧化二铁、0.485%杂质，取料后过0.710mm筛，获得0.710mm筛下料和0.710mm筛余料；再将0.710mm筛下料过0.500mm筛，获得0.500mm筛下料和0.500mm筛余料；将0.500mm筛下料过0.100mm筛，获得0.100mm筛下料和0.100mm筛余料；再将0.100mm筛下料过0.074mm筛，获得0.074mm筛下料和0.074mm筛余料；按粒径质量比例为0.074mm筛余料30%、0.074mm筛下料5%与纳米氮化钛预混得到预混料；按粒径质量比例为0.500mm筛余料5%、0.100mm筛余料60%混合得到粗粒硅质原料；将粗粒硅质原料与石灰石、白云石、纯碱、芒硝、锑粉、硝酸钠、铝粉、预混料混匀得到玻璃配合料，玻璃配合料的质量组份为硅质原料59.09%、石灰石6.05%、白云石13.3%、纯碱19%、芒硝0.64%、锑粉0.20%、硝酸钠0.73%、铝粉0.98%、纳米氮化钛0.01%，优选纯度97%以上、平均粒径为20nm的纳米氮化钛，混匀后补加水分至玻璃配合料的含水率在4.0%，补加水分后再次混匀；将玻璃配合料送入熔窑中熔化8h后得玻璃液，熔化的温度控制在1530℃；将玻璃液在1200℃下通过压延辊压延成型；成型后于退火窑中在70℃～560℃下进行退火冷却15min～25min，得到成品超白压延玻璃。
实施例2：一种细粒级硅质原料应用在光伏玻璃中的方法，取砂岩，砂岩中含质量分数为99.9%的二氧化硅、0.08%的三氧化二铝、0.007%三氧化二铁、0.013%杂质，取料后过0.710mm筛，获得0.710mm筛下料和0.710mm筛余料；再将0.710mm筛下料过0.500mm筛，获得0.500mm筛下料和0.500mm筛余料；将0.500mm筛下料过0.100mm筛，获得0.100mm筛下料和0.100mm筛余料；再将0.100mm筛下料过0.074mm筛，获得0.074mm筛下料和0.074mm筛余料；按粒径质量比例为0.074mm筛余料15%、0.074mm筛下料2.5%与纳米氮化钛预混得到预混料；按粒径质量比例为0.500mm筛余料2.5%、0.100mm筛余料80%混合得到粗粒硅质原料；将粗粒硅质原料与石灰石、白云石、纯碱、芒硝、锑粉、硝酸钠、铝粉、预混料混匀得到玻璃配合料，玻璃配合料的质量组份为硅质原料59.09%、石灰石6.05%、白云石13.3%、纯碱19%、芒硝0.64%、锑粉0.20%、硝酸钠0.73%、铝粉0.98%、纳米氮化钛0.01%，优选纯度97%以上、平均粒径为20nm的纳米氮化钛，混匀后补加水分至玻璃配合料的含水率在3.8%，补加水分后再次混匀；将玻璃配合料送入熔窑中熔化8h后得玻璃液，熔化的温度控制在1530℃；将玻璃液在1180℃下通过压延辊压延成型；成型后于退火窑中在70℃～560℃下进行退火冷却15min～25min，得到成品超白压延玻璃。
实施例3：一种细粒级硅质原料应用在光伏玻璃中的方法，取砂岩，砂岩中含质量分数为99.5%的二氧化硅、0.25%的三氧化二铝、0.006%三氧化二铁、0.244%杂质，取料后过0.710mm筛，获得0.710mm筛下料和0.710mm筛余料；再将0.710mm筛下料过0.500mm筛，获得0.500mm筛下料和0.500mm筛余料；将0.500mm筛下料过0.100mm筛，获得0.100mm筛下料和0.100mm筛余料；再将0.100mm筛下料过0.074mm筛，获得0.074mm筛下料和0.074mm筛余料；按粒径质量比例为0.074mm筛余料10%与纳米氮化钛预混得到预混料；按粒径质量比例为0.100mm筛余料90%为粗粒硅质原料；将粗粒硅质原料与石灰石、白云石、纯碱、芒硝、锑粉、硝酸钠、铝粉、预混料混匀得到玻璃配合料，玻璃配合料的质量组份为硅质原料59.09%、石灰石6.05%、白云石13.3%、纯碱19%、芒硝0.64%、锑粉0.20%、硝酸钠0.73%、铝粉0.98%、纳米氮化钛0.01%，优选纯度97%以上、平均粒径为20nm的纳米氮化钛，混匀后补加水分至玻璃配合料的含水率在3.6%，补加水分后再次混匀；将玻璃配合料送入熔窑中熔化8h后得玻璃液，熔化的温度控制在1530℃；将玻璃液在1170℃下通过压延辊压延成型；成型后于退火窑中在70℃～560℃下进行退火冷却15min～25min，得到成品超白压延玻璃。
表1 尺寸为1950*986*2.5mm成品超白压延玻璃的测试结果：
表2 为同等情况下不加纳米氮化钛，将硅质原料质量分数提至59.1%时，尺寸为1950*986*2.5mm成品超白压延玻璃的测试结果：

Claims (3)

1.一种应用在光伏玻璃中的细粒级硅质原料，包括砂岩，所述砂岩含质量分数为99%～99.9%的二氧化硅、0%～0.5%的三氧化二铝、0%～0.015%三氧化二铁、余量为杂质，其特征在于，所述混合物的粒径质量占比为0.500～0.710mm的0%～5%、0.100～0.500mm的60%～90%、0.074～0.100mm的10%～30%、0～0.074mm的0%～5%。
2.一种权利要求1所述的细粒级硅质原料的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取料，取料后过0.710mm筛，获得0.710mm筛下料和0.710mm筛余料；
（2）再将0.710mm筛下料过0.500mm筛，获得0.500mm筛下料和0.500mm筛余料；
（3）将0.500mm筛下料过0.100mm筛，获得0.100mm筛下料和0.100mm筛余料；
（4）再将0.100mm筛下料过0.074mm筛，获得0.074mm筛下料和0.074mm筛余料；
（5）将0.074mm筛余料与0.074mm筛下料按粒径质量比例与纳米氮化钛进行预混得到预混料；
（6）将0.500mm筛余料、0.100mm筛余料按粒径质量比例混合得到粗粒硅质原料；
（7）将粗粒硅质原料与石灰石、白云石、纯碱、芒硝、锑粉、硝酸钠、铝粉、预混料混匀得到玻璃配合料，玻璃配合料的质量组份为硅质原料59.09%、石灰石6.05%、白云石13.3%、纯碱19%、芒硝0.64%、锑粉0.20%、硝酸钠0.73%、铝粉0.98%、纳米氮化钛0.01%，混匀后补加水分至玻璃配合料的含水率在3.8±0.2%，补加水分后再次混匀；
（8）将玻璃配合料送入熔窑中熔化8h后得玻璃液，熔化的温度控制在1500～1650℃；
（9）将玻璃液在1170℃～1200℃通过压延辊压延成型；
（10）成型后于退火窑中在70℃～560℃下进行退火冷却15min～25min，得到成品超白压延玻璃。
3.根据权利要求2所述的细粒级硅质原料的应用方法，其特征在于，所述纳米氮化钛纯度在97%以上、平均粒径为20nm。
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