王雅婷

（秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司 秦皇島 066001）

1 太陽能光伏玻璃的發(fā)展

全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動了中國太陽能電池片和電池組件的發(fā)展，其產(chǎn)量已位居全球第一。超白玻璃是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)中最重要的原材料之一。隨著太陽能光伏電池技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，需要封裝用超白玻璃的數(shù)量也逐漸增多，市場需求逐漸增加。光伏玻璃在需求增加的同時(shí)，對光伏玻璃的質(zhì)量也有了更高的要求。本文對光伏玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量控制和配料制備環(huán)節(jié)進(jìn)行探討。

2 超白玻璃生產(chǎn)工藝

超白壓延玻璃生產(chǎn)線的規(guī)模一般為250～1200 t/d，超白浮法玻璃生產(chǎn)線一般為300～1000 t/d。超白玻璃成分一般要求如表1所示。

表1 超白玻璃成分

2.1 超白壓延玻璃工藝流程

（1）原片生產(chǎn)：配料→熔制→澄清→壓制成形→退火→切割→半成品檢驗(yàn)→半成品包裝→半成品庫。

（2）精加工：半成品→精切→磨邊→清洗→連續(xù)鋼化→成品檢驗(yàn)→成品包裝→成品庫。

2.2 超白浮法玻璃工藝流程

（1）原片生產(chǎn)：配料→熔制→澄清→錫槽→退火→缺陷檢測→縱切/橫切→玻璃原板→入庫。

（2）鍍膜：玻璃原片→清洗→離子源潔凈與活化→磁控濺射鍍膜→在線檢驗(yàn)→成品包裝→入庫。

（3）鋼化：玻璃原片→切割→磨邊鉆孔→清洗干燥→鋼化（包括加熱、吹風(fēng)淬火、吹風(fēng)冷卻）→成品檢驗(yàn)→成品包裝→成品庫。

3 原料的質(zhì)量控制與質(zhì)量要求

3.1 各種原料的質(zhì)量要求

超白玻璃組成上屬于鈉鈣硅玻璃，由于制造太陽能光伏電池的需要，超白玻璃對透光率要求很高，一般要達(dá)到91.5%以上，和普通玻璃相比主要要求Fe2O3含量低于0.015%，控制在0.012%左右。對于大多玻璃生產(chǎn)來說，各種原料中的Fe2O3屬于有害成分，含量越低越好，但有的原料達(dá)不到低鐵要求，如在普通的玻璃生產(chǎn)中使用的長石和白云石原料，為了降低含鐵成分可以最大限度地進(jìn)行精選。對于長石和白云石原料，可以在配方設(shè)計(jì)中使用氫氧化鋁化工原料代替長石引入玻璃中Al2O3成分，使用方解石代替白云石，由于方解石是主要含CaO的原料，引入MgO成分要考慮其他原料。超白玻璃生產(chǎn)中添加焦銻酸鈉主要是能增加白度，還能提高玻璃熔化的澄清效果。對原料加工、輸送、稱量和混合環(huán)節(jié)的設(shè)備要采取措施嚴(yán)格控制機(jī)械鐵的引入。為了確保超白玻璃生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，就要確保進(jìn)廠原料質(zhì)量的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是指各進(jìn)廠原料和配合料的化學(xué)成分、粒度組成、水分含量等的穩(wěn)定，批次之間波動范圍小，嚴(yán)格各種原料的化學(xué)成分、顆粒組成、水分含量指標(biāo)的質(zhì)量要求（表2、表3）。在混合料配制中稱量精度和混合均勻度要滿足質(zhì)量要求。國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 648—1996對配合料混合均勻度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求見表4。

表2 超白玻璃原料化學(xué)成分質(zhì)量要求 %

表3 各種粉料原料粒度及含水量要求

表4 配合料混合均勻度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求

3.2 進(jìn)廠原料運(yùn)輸要求和石英砂供應(yīng)要求

由于超白玻璃原料質(zhì)量要求嚴(yán)格，現(xiàn)絕大多數(shù)玻璃廠為合格粉料進(jìn)廠。為了確保在進(jìn)廠運(yùn)輸環(huán)節(jié)不受污染，各原料必須有合適的包裝方式。礦物粉料使用噸袋包裝進(jìn)廠，化工原料要用含內(nèi)襯膜的小袋密封包裝進(jìn)廠。石英砂要采用均化庫設(shè)計(jì)來達(dá)到成分和水分均勻與穩(wěn)定。

石英砂在玻璃組成中引入SiO2成分，是最主要的原料，用量占比達(dá)到50%～60%。石英砂成分如果出現(xiàn)波動，甚至超出標(biāo)準(zhǔn)要求，會對超白玻璃產(chǎn)品造成很大的影響。必須認(rèn)真考察認(rèn)證石英砂礦山和加工礦點(diǎn)，確保石英砂符合超白玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量要求，能達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定和長期供應(yīng)，交通運(yùn)輸要符合長期供應(yīng)的條件。可以以合作的形式向礦山投入一定的保證資金來保證礦山和品質(zhì)穩(wěn)定。

3.3 原料質(zhì)量控制管理

原料化驗(yàn)是玻璃生產(chǎn)控制的“眼睛”，為指導(dǎo)生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供科學(xué)數(shù)據(jù)。進(jìn)廠原料由化驗(yàn)員親自到現(xiàn)場取樣，不準(zhǔn)他人代取樣品，按照規(guī)定的方法取樣。成分比較穩(wěn)定的原料如石英砂以200～300 t為一批次，不穩(wěn)定的原料如長石以30～100 t為一批次。所取樣品必須具有代表性和均勻性，散裝貨運(yùn)原料，按四角及中間五個(gè)點(diǎn)取樣，袋裝原料在垛位四周及上面隨機(jī)取樣，取樣袋數(shù)不少于5%袋數(shù)，采用插入式取樣器取樣，一次取樣量不少于0.1 kg，插入深度不小于0.3 m。每批原料所取大樣不小于1 kg，樣品用自密封的塑料袋盛裝。取來的大樣應(yīng)充分混勻，立即從不同部位取10份樣，每份重量應(yīng)盡可能相等，10份樣合在一起做水分測定。從大樣中用四分法縮取法取樣重100～150 g做粒度測定，從大樣中用四分法縮取法取樣品重30～50 g做化學(xué)分析。每取一種料都要留樣，在留樣袋上填寫好原料名稱、產(chǎn)地、取樣時(shí)間、地點(diǎn)、分析時(shí)間等，有效時(shí)間一般為3個(gè)月?；?yàn)要及時(shí)，在正常情況下，當(dāng)天取樣，當(dāng)天要報(bào)出化驗(yàn)數(shù)據(jù)。

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，由主管技術(shù)人員提出所需的玻璃成分及原料配方，主管領(lǐng)導(dǎo)審核后進(jìn)行配方調(diào)整和計(jì)算。如經(jīng)過檢驗(yàn)超白玻璃成分超出規(guī)定范圍，一般超出成分設(shè)計(jì)的0.05%需調(diào)整配料方。配方設(shè)計(jì)與調(diào)整是一人計(jì)算，另一人復(fù)核，經(jīng)主管領(lǐng)導(dǎo)審核批準(zhǔn)后生效；對所換原料，原料化驗(yàn)報(bào)表成分與料方成分應(yīng)重點(diǎn)核對。

3.4 原料進(jìn)廠和使用管理

原料質(zhì)量的合格穩(wěn)定是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玻璃的基礎(chǔ)，對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定起決定性的作用，對原料進(jìn)廠和使用量管理做以下要求：

（1）供應(yīng)人員嚴(yán)格按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)采購原料，做到定點(diǎn)、穩(wěn)定供應(yīng)，不同成分的原料要分裝，儲運(yùn)全過程防止污染，保持清潔。

（2）簽定合同時(shí)要明確各項(xiàng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求（如：原料成分、水分、粒度、包裝運(yùn)輸要求等）。

（3）原料的采購質(zhì)量、數(shù)量落實(shí)到人，大宗原料定期到礦點(diǎn)監(jiān)督、檢查，防止原料不合格影響生產(chǎn)。及時(shí)向礦點(diǎn)反饋原料使用情況信息，幫助其不斷改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。在選用原料新礦點(diǎn)時(shí)，要適時(shí)派人去礦山做細(xì)致地調(diào)查，取具有代表性的樣品化驗(yàn)，必要時(shí)先做工業(yè)性試驗(yàn)，報(bào)主管領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后再確定使用。

（4）原料保管員負(fù)責(zé)進(jìn)廠原料按工藝要求的位置進(jìn)行卸車和碼垛工作，按品種及進(jìn)廠次序歸垛整齊堆放，做好標(biāo)識，分清存放區(qū)域、位置，防止錯(cuò)料影響生產(chǎn)。

（5）原料使用過程中要按主管部門要求的方法和位置使用，不得隨意亂用。未經(jīng)取樣化驗(yàn)和允許使用的原料不得使用，原料使用盡量遵循先來先用的原則。

（6）各種原料上料前，要先清除料堆周圍雜質(zhì)，上料完畢要將料庫地面清掃干凈，收歸入垛，防止原料污染和混料現(xiàn)象。對于水分比較大的濕基原料，使用中按規(guī)定次數(shù)進(jìn)行水分測定，并根據(jù)水分變化情況計(jì)算配料濕基量并下達(dá)配料單，水分波動要小于0.2%。

（7）使用碎玻璃最好使用自產(chǎn)的超白碎玻璃，要確保碎玻璃干凈無污染，碎玻璃場地及周圍要保持清潔，嚴(yán)禁各種雜質(zhì)混入碎玻璃中。

4 配料工藝技術(shù)

4.1 配料工藝流程

配料系統(tǒng)工藝流程：根據(jù)太陽能超白玻璃的工藝指標(biāo)對各種原料進(jìn)行一定比例的精確配比，每種原料對應(yīng)一套稱量系統(tǒng)，準(zhǔn)確稱量后經(jīng)傳送皮帶到混合機(jī)混合，最后將混合好的配合料輸送至窯頭料倉，再經(jīng)過投料機(jī)送入大窯進(jìn)行熔化。

配料系統(tǒng)稱量方式有增量法和減量法，由于減量法具有稱量的可靠性好、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，故大多采用減量法設(shè)計(jì)進(jìn)行稱量。但減量法這種單值的控制方式成本投資較高，可以對用量大的原料采用一稱一料的減量法稱量方式，而對用量小的原料采用一稱多料的增量法稱量方式，兩種方式在配料系統(tǒng)中同時(shí)運(yùn)用，既能保證稱量精度，又能方便生產(chǎn)控制與管理。

為達(dá)到配料的最佳效果和要求，整個(gè)配料系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)集中管理，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，可在電腦屏幕上及模擬屏上動態(tài)顯示配料狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況，打印配料表、報(bào)警表等。系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)目煽啃院挽`活性，可以根據(jù)產(chǎn)品的要求及原料成分、含水量等數(shù)據(jù)自動計(jì)算出各種原料的配料濕基量，并能準(zhǔn)確輸入每臺秤的設(shè)定值。能達(dá)到稱量值的過沖量自動修正和混合時(shí)間的自動控制，如出現(xiàn)稱量值超差和稱量值不穩(wěn)定、加料或者卸料超時(shí)、運(yùn)行的設(shè)備開關(guān)不到位等情況自動報(bào)警。

為了提高和穩(wěn)定配合料質(zhì)量，稱量過程對稱量精度和排料順序進(jìn)行嚴(yán)格地設(shè)計(jì)和控制。配合料中各原料組分含量的準(zhǔn)確和穩(wěn)定取決于電子秤的稱量精度。稱量系統(tǒng)的核心設(shè)備就是電子秤，國內(nèi)電子秤的稱量精度可達(dá)到靜態(tài)精度1/2000，動態(tài)精度1/1000。電子秤校驗(yàn)時(shí)按靜態(tài)精度要求進(jìn)行校驗(yàn)，稱量中出現(xiàn)的超差要按動態(tài)精度進(jìn)行控制。隨著生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和總結(jié)，工廠對稱量后排料順序非常重視。通過工藝設(shè)計(jì)布置和控制系統(tǒng)的排料時(shí)間設(shè)置，可以將原料按一定順序排放，且在稱量皮帶機(jī)上獲得預(yù)定層次順序的料帶進(jìn)入混合機(jī)。

4.2 配料系統(tǒng)的工藝技術(shù)要求

目前玻璃生產(chǎn)配料系統(tǒng)中料倉布置有排庫和塔庫兩種形式。排庫結(jié)構(gòu)需要有比較長的集料皮帶，而集料皮帶的粘料問題目前是玻璃行業(yè)比較難解決的一個(gè)問題，對稱量的準(zhǔn)確性有很大的影響。使用塔庫結(jié)構(gòu)可以簡化流程，沒有了集料皮帶的輸送環(huán)節(jié)，對配合料生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制是非常有利的?；旌蠙C(jī)設(shè)備選型對配合料質(zhì)量的穩(wěn)定性也非常重要。

生產(chǎn)超白玻璃的配料系統(tǒng)必須采取措施防止機(jī)械鐵引入，各種原料料倉及溜子要有內(nèi)襯耐磨的工程塑料板；提升機(jī)要使用聚乙烯料斗，配料設(shè)備容易損壞和磨損的部位要采用不銹鋼材質(zhì)或其他耐腐蝕耐磨損的材質(zhì)，以最大限度地減少機(jī)械鐵的引入。在原料和配合料輸送的各環(huán)節(jié)采用先進(jìn)的除鐵裝置，有效地去除不慎進(jìn)入的鐵屑雜質(zhì)。普通玻璃生產(chǎn)與超白玻璃生產(chǎn)中機(jī)械鐵進(jìn)入量對比見表5。

表5 普通玻璃生產(chǎn)與超白玻璃生產(chǎn)中機(jī)械鐵進(jìn)入量對比 %

5 結(jié)語

玻璃是一種具有穩(wěn)定和均質(zhì)化學(xué)組成的無機(jī)材料，在連續(xù)化的生產(chǎn)與制備過程中，由于需要對各種原料進(jìn)行質(zhì)量控制，然后進(jìn)行準(zhǔn)確地稱量、混合、輸送和投料，因此原料是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及配料的精度、均勻度和配料生產(chǎn)的穩(wěn)定性是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超白玻璃的首要條件，特別是含鐵量一定要按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行控制。如果原料控制中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題必定會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，各個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，彼此影響很大，其影響在短時(shí)間內(nèi)難以清除，由此可見，原料質(zhì)量控制及制備對超白玻璃生產(chǎn)是非常重要的。