一种超白浮法光热玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及玻璃生产，特别涉及一种超白浮法光热玻璃及其制备方法。具体而言是关于利用现有浮法玻璃生产线改进，实现超白浮法光热玻璃基板生产方法，以及配套用于实现该方法的设备，属于新能源的光伏技术上游的超白高透玻璃。

背景技术：

1、太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。光热发电技术有效地避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，只需要采用常规的玻璃进行太阳光反射，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，光热发电技术加热介质可储存在容器中，在太阳落山后用电高峰时段还能够继续带动汽轮发电，避免其他太阳能发电技术发电峰值和用电高峰的时间差。

2、近年来，随着我国光热发电技术水平不断提升，产业配套能力显著增强，光热发电进入规模化发展。光热发电技术的主要投资包括镜场、热介质塔、汽轮发电机组，镜场是对太阳能进行采集的关键控制因素，需求大量高品质光热玻璃，目前市场供应的常规玻璃无法满足光热发电站镜场建设要求。

3、镜场中所用的反射镜主要分平面镜和曲面镜，具有反射率高、强度大、易清洁和良好的耐候性等特点。反射镜用玻璃基板是一种超白浮法玻璃，也称为“光热玻璃”。光热玻璃的关键技术指标之一就是太阳光透过率≥91％，特别是对于红外光的透过率越高越有利于制成平面镜或曲面镜的太阳光热能的反射作用。另外，作为反射镜用基板的玻璃还必须严格控制其他的气泡，浮法玻璃生产过程中用于澄清的难度，玻璃中微气泡的出现，直接影响太阳光的透过率和反射率，使得玻璃质量无法达到预期要求。

4、为了供应更多高品质光热玻璃，科学家对超白浮法玻璃生产技术进行大量创新研究。

5、例如，中国发明专利申请公开文本cn 113461305 a公布了一种超白光热玻璃生产加工设备及加工方法，采用离心浇筑法对玻璃进行加工成型。该工艺方法必须采用离心处理，严重的限制了超白光热玻璃的规模化生产。

6、再如，中国发明专利申请公开文本cn 114656140 a公布了一种太阳能超白浮法光热玻璃及其制造方法，其在实际生产过程中，存在超白浮法玻璃向光热玻璃转产，过渡周期长、效率低等问题。同时对于光热玻璃的铁含量控制在70ppm以下的要求条件极为苛刻，实现产业化的生产成本极高，且对资源造成极大浪费。

7、如中国专利申请号cn202111019047的专利申请公开一种玻璃组合物、玻璃及其制备方法、判定玻璃热震温度的方法，该玻璃组合物中含有各自独立保存或两者以上混合保存的以下组分：sio2、al2o3、na2o、k2o、mgo、cao、moo2、sno2。该玻璃具有强度高，应变温度、膨胀系数适宜，熔化温度低和澄清效果好的优点，还具有很高的可见光透过率，适用于作为太阳能光伏玻璃、光热玻璃等，强化后更可作为保护玻璃，同时还具有优良的耐冲击性，可有效地防止玻璃表面的冲击。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的超白浮法玻璃产量不足，目前专利研究提出的超白浮法玻璃生产技术存在成本高、条件苛刻、难以规模化生产的不足，提供一种超白浮法光热玻璃及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种超白浮法玻璃，其成分组成：

4、sio2：70％～72％，

5、al2o3：1.0％～4.5％，

6、cao：8.0％～9.0％，

7、mgo：3.5％～5.0％，

8、k2o：0.5％～1.5％，

9、na2o：12％～13％，

10、fe2o3：0.0070％～0.0100％。

11、本发明超白浮法玻璃可以用作光热玻璃，其成分以超白浮法玻璃配方为基础，经过组分优化配方比例和成分选择，以及杂质控制，实现了超白浮法玻璃的超高透过率，特别是对于可见光和红外光的透过率超过90.8％，甚至91％，更加有利于光热发电站的太阳能利用效率提升。本发明在具体浮法玻璃配方成分选择上，通过在碱金属氧化物中以部分氧化钾替代氧化钠，改善玻璃的色泽和玻璃强度；同时在氧化钠降低之后，可提高玻璃的耐潮性。结合实验测试分析发现，氧化钠含量在12％～13％之间耐潮性优于氧化钠含量在13％以上的玻璃，因此在增加部分氧化钾的情况下，控制氧化钠含量在12％～13％之间。

12、然后，为了保证配合料的易熔性，氧化钠和氧化钾的含量及两者相对配比，需按本发明方案控制，否则将引起熔化不良，导致产品出现结石、疖瘤等缺陷。同时，本发明超白浮法玻璃控制铁含量可适当放宽至70-100ppm，依然可以确保浮法玻璃良好的透过率；因此，在光热玻璃生产原料选择中避免过于苛刻的原料限制，有效利用资源。同时，为满足这一项指标，对原料引入氧化钛的含量进行控制。

13、超白浮法玻璃是指含铁量低的浮法玻璃，浮法玻璃就是使用漂浮法制作的玻璃，超白玻璃可以用浮法制造，前二者都可以做成钢化的玻璃。

14、本发明的超白浮法玻璃的成分组成还含有化学可接受的杂质。本发明所述的化学可接受的杂质是指超白浮法玻璃成分组成中，除了上述成分以外的各个杂质成分含量少于200ppm。不包含前述限定的铁。

15、浮法玻璃生产过程中，各种原料不可能避免的存在一定的杂质成分，所以，本发明的超白浮法玻璃含有工艺自然会引入的杂质成分，在选择本发明的原料组成的情况下可以含有少量的杂质，不影响超白浮法玻璃的透光率的情况下，这些杂质成分是可以接受的。

16、进一步，所述超白浮法玻璃中的杂质成分含量不超过0.27％。优选地，杂质成分不超过0.23％。

17、进一步，所述超白浮法玻璃，其成分组成中含有杂质成分，所述杂质成分包括氧化钛，所述氧化钛含量控制在0.010％以下。

18、氧化钛的含量高会加剧玻璃中氧化铁的着色能力，从而导致玻璃中的透过率降低。对于玻璃中氧化钛的控制，可以通过“氧化钛”快速测定法对进厂原料进行分选，合理的进行配料使用，将光热玻璃中的氧化钛控制在0.010％以下。优选地，本发明超白浮法玻璃中氧化钛含量低于0.010％；更优选低于0.008％、0.005％。

19、进一步，所述超白浮法玻璃的成分组成中，氧化铁含量≤100ppm。光热玻璃对玻璃铁含量有更严格的控制要求，根据矿产资源的品位情况，玻璃中氧化铁含量要求控制在100ppm以内。优选地，氧化铁含量70～100ppm。

20、为了更好地实现超白浮法光热玻璃的生产制备，实现超白浮法玻璃的平整度、均匀性和透光特性，本发明还提供以下制备方法，作为实现方法之一。

21、一种超白浮法玻璃制备方法，包括以下步骤：

22、s1、配料：按照以下成分配比准备原料，sio2 70％～72％，al2o3 1.0％～4.5％，cao8.0％～9.0％，mgo 3.5％～5.0％，k2o 0.5％～1.5％，na2o 12％～13％，fe2o30.0070％～0.0100％。

23、s2、投料，将准备好的原料，混合均匀，投入熔窑进行熔化。

24、s3、熔窑设置0#氧枪，随后依次设置1#～6#小炉，混合料在熔窑中经过熔化带加热升温，熔化为玻璃液。

25、各小炉天然气用量分配比例分别为：1#小炉19.0％～21.0％，2#小炉20.0％～22.0％，3#小炉19.5％～21.5％，4#小炉15.5％～17.5％，5#小炉20％～22％，6#小炉0％～2％。

26、各小炉温度控制分别为：1#小炉1450～1480℃，2#小炉1490～1520℃，3#小炉1510～1540℃，4#小炉1530～1570℃，5#小炉1480～1520℃，6#小炉1470～1500℃。

27、各小炉残氧控制分别为：1#小炉0.5～1.5，2#小炉0.5～1.0，3#小炉0.2～0.7，4#小炉2.0～4.0，5#小炉5.0～8.0，6#小炉9.0～12.0。

28、s4、玻璃液依次流经熔窑澄清区、卡脖、工作部，经过均化和冷却好的玻璃液通过流道流槽进入锡槽。

29、s5、在锡槽内拉边机和退火窑主传动的共同作用下，玻璃液冷却固化，再经退火、切裁等工序得到超白浮法玻璃。即为超白浮法光热玻璃产品。

30、本发明超白浮法(光热玻璃)制备方法，经过上述原料成分的选择和配料混合，在熔窑中依次经过相应的氧枪、小炉的加热升温融合充分澄清得到优质玻璃液。其中，0#氧枪能预熔配合料、加速配合料熔化以及降低熔制玻璃液所需的整体热耗的作用。依次设置1#～6#小炉按照一定比例配制天然气用量控制小炉温度，1#到6#小炉先采用较大比例配置天然气用量，控制前堂天然气燃烧升温迅速，达到1510-1570℃的熔化温度，使得物料充分熔化混合均匀；然后控制减少小炉天然气用量，维持较低的含氧量，待所有物料充分熔化后，保持较小的天然气用量，使得燃气稳定，较少出现波动，玻璃液整体熔化效果较好。相应的熔化工艺制得的玻璃液，实现玻璃板气泡少、固定投资少(未使用鼓泡器)、玻璃液热耗低等优点。

31、由于玻璃原料成分配比适宜，结合适当的熔化工艺熔融混合均匀，制成的浮法玻璃可以作用光热玻璃基片使用，透过率(300～2500nm)达到91.0％以上。

32、本发明超白浮法玻璃生产方法用于光热玻璃基板生产，是在超白浮法玻璃产线的基础上，开发光热玻璃基板产品，可以利旧使用现有生产线，达到节约成本，提高生产效率的目的。本发明方法使用上述配方制得玻璃基板，在4.0mm厚度下透过率(300～2500nm)≥91.0％，可见光透过率(380～760nm)≥91.7％，制成光热镜场用反射镜后，镜子的反射率≥94％，能够很好的满足光热发电使用的反射镜所需光热玻璃产品的性能要求。

33、本发明方法通过特定的控制方法，实现普通超白浮法玻璃向光热玻璃的产品转换，进而实现新的配方玻璃液在熔窑中快速置换，以减少产品转换导致的损失。具体为：设置0#氧枪和1#～6#小炉，准确的计算出玻璃熔窑中流动的玻璃液和不动层玻璃液，控制0#氧枪和各个小炉的天然气用量和温度控制，通过有效的温度控制方法，提高玻璃液置换率，原料熔化为玻璃液后均匀性更好。这一过程中合理的热量分配，利用双高熔化作业，提高熔化热效率；较低的熔化温度减少高温对窑体的侵蚀，延长了窑炉的使用寿命。

34、本发明方法在超白浮法玻璃的基础上进行配方开发，除玻璃主要性能透过率提高外，同时增加了玻璃的耐候性和玻璃强度，玻璃基片衰减率≤0.3％，对于光热发电项目镜场的长期稳定可靠运行提供了基础保障。

35、进一步，在s1中，原料成分还包括澄清剂。澄清剂用于帮助原料熔化混合均匀，排出气泡，提升超白浮法玻璃的品质。

36、进一步，所述澄清剂是复合澄清剂。

37、优选地，所述复合澄清剂是碳粉、芒硝、硝酸钠、焦锑酸钠中的至少两种。

38、更优选地，所述复合澄清剂是碳粉、芒硝、硝酸钠和焦锑酸钠。

39、设定玻璃基础成分后，以碳粉、芒硝、硝酸钠、焦锑酸钠作为复合澄清剂。

40、本发明超白浮法玻璃生产工艺利用硫澄清原理，通过合理的气氛(残氧)控制，减少了玻璃板气泡的产生，提高了玻璃液的质量，使得玻璃的透过率提高，达到玻璃品质综合提升目的。

41、在玻璃熔制过程中，因玻璃中铁含量较超白浮法玻璃降幅更大，极易在玻璃中产生气泡缺陷，为提高澄清效果，消除气泡。进一步，本发明s1中，使用的复合澄清剂经过预混料在加入原料中。优选地，复合澄清剂加入原料后，充分混料使得配合料的均方差≤0.15。本发明工艺方案所采用的复合澄清剂在配料过程中需进行预混合后再与其他原料加入混合机混合，制成配合料，配合料均方差需达到0.15以下。配合料的均方差是混合均匀度评价指标，是指混合物中各组分分布的均匀程度。配合料的混合均匀度采用酸试法检测配合料中的含碱量进行均方差测定。

42、玻璃中氧化铝含量控制在1.0％～4.5％，并适当降低玻璃中的氧化硅含量至70％～72％之间，进而对玻璃熔制温度进行平衡，保持能耗处于平衡状态。通过实验证明，对提高玻璃强度和透过率有着积极的作用，同时可提高玻璃基板的抗防沙性和耐候性。

43、为解决氧化铝升高不利于澄清均化问题，本发明通过采用复合澄清剂的方式，实现玻璃液良好的排泡功能，以制得优质的光热玻璃。使用的复合澄清剂中焦锑酸钠在浮法玻璃熔化形成均匀玻璃液以后，可以更好的澄清消除气泡，使得超白浮法玻璃的透光率更高，并且复合澄清剂中锑元素进入超白浮法玻璃中。

44、进一步，所述复合澄清剂的用量如下：碳粉0.2％～2.5％、芒硝1.0％～2.5％、硝酸钠0.2％～1.5％，焦锑酸钠0.01％～0.3％。复合澄清剂的用量是相对于原料成分的总重量计算的重量百分比，按照原料成分的总重量计算复合澄清剂，确保其能够具有适宜的准确的添加用量，最大效率发挥澄清脱泡作用，避免多余掺入造成杂质成分含量升高，影响性能。

45、进一步，在s1中，原料成分为：低铁硅砂、低铁白云石、低铁石灰石、氢氧化铝、碳酸钾、纯碱、碳粉、芒硝、硝酸钠、焦锑酸钠。

46、进一步，所述低铁硅砂是指铁含量≤100ppm的硅砂。

47、优选地，铁含量≤80ppm；更优选地，铁含量≤60ppm。

48、进一步，所述低铁白云石是指铁含量≤100ppm的白云石。

49、优选地，铁含量≤80ppm；更优选地，铁含量≤60ppm。

50、进一步，所述低铁石灰石是指铁含量≤100ppm的石灰石。

51、优选地，铁含量≤80ppm；更优选地，铁含量≤60ppm。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果：

53、1、本发明超白浮法(光热玻璃)原料成分的选择和配料混合，在熔窑中依次经过相应的氧枪、小炉的加热升温融合充分澄清得到优质玻璃液。由于玻璃原料成分配比适宜，结合适当的熔化工艺熔融混合均匀，制成的浮法玻璃可以作用光热玻璃基片使用，透过率(300～2500nm)达到91.0％以上。具有全光谱的透光率高的特性，可见光达到91.7％以上，同时红外波段透过率相比于现有技术提高显著。

54、2、本发明超白浮法(光热玻璃)透过率高，且紫外线透过率相比于现有普通浮法白玻降低，红外线透过率提高，太阳光透过均匀一致性好，适用于光热发热技术的反射镜制作。

55、3、本发明超白浮法玻璃控制铁含量适当放宽至70-100ppm，在光热玻璃生产原料选择中避免过于苛刻的原料限制，有效利用现有生产线和物料资源，降低生产成本。

56、4、本发明超白浮法玻璃制备方法，设置0#氧枪能预熔配合料，设置1#～6#小炉按照一定比例配制天然气用量控制小炉温度，加速配合料熔化以及降低熔制玻璃液所需整体热耗。

57、5、本发明超白浮法玻璃制备方法通过合理的气氛(残氧)控制，减少了玻璃板气泡的产生，提高了玻璃液的质量，并能提高玻璃的透过率，达到玻璃品质综合提升的目的。