无机非金属材料中的无铅化研究进展

无机非金属材料中的无铅化研究进展

摘要：目前，大多数无机非金属材料都含有一定量的铅。然而，铅对人体健康

和环境都是有害的，随着生活水平的提高，人们越来越重视生活质量，尤其是无

害的材料的使用，已逐渐成为一种趋势，所以在材料行业全球范围今天一直在研

究新的无铅材料。本文中介绍“一步酸溶法”生产氧化铝过程产生的废物白泥制作

超白玻璃废物利用，同时对无机非金属材料中的无铅化研究进展进行论述。

关键词：超白玻璃

1前言

超白玻璃的特性

超白玻璃是一种高透过率的低铁玻璃，透过率在91%以上，含铁量低于

120ppm，也称低铁玻璃，是一种高品质、多功能的新型高档玻璃。目前超白玻璃最重要的市场是高档建筑物及其装饰，今后超白玻璃的主要市场将是薄膜太阳能

电池。

和普通浮法玻璃相比，超白浮法玻璃生产工艺难度较高，主要体现在两个地方：一是玻璃中铁的含量控制困难；二是在原料熔化过程中，产生的气泡难于消除。目前世界上主要供应商有日本旭硝子、板硝子、美国PPG、法国圣戈班、英

国皮尔金顿等；国内供应厂家有限，目前仅金晶科技（引进PPG技术）形成大批

量生产能力，可以稳定供货。南玻、信义和中航三鑫刚开始生产供货，但开发的

技术还不够成熟，质量和供货能力均不稳定。

无机非金属新材料的兴起是为了我们国家军事的发展，之后由于对无机非金

属的研究深入，从当今材料工业的发展趋势来看，无机非金属新材料及其复合材料，已在不少领域逐步取代传统材料，比如汽车制速、城市建设等行业中无机非

全属材料取代全属材料的趋势很明显。在无机非金属材料的发展过程中，无铅化

研究是不可避免的。无机非金属材料的前身是硅酸盐材料，是在上个世纪40年

代开始兴起，在短短的几十年里，由于各类新功能产品的开发，给社会带来了巨

大的价值，已迅速成为世界三大通用材料，主要包括耐火材料，玻璃、陶瓷等新

型无机材料，它们具有高硬度、耐高温、防水、耐腐蚀等优点，是一种无机固体

材料，结构紧凑，但也有一些缺点，如抗拉强度低、韧性差等。

2无机非金属新材料产业发展

经过30多年的发展，我们已经形成一支素质高、研究开发能力强的科技队伍。仅六个专业科研设计院所就拥有2500余名工程技术人员。其它科研院所、高等

院校和企业也有相当数量的科技人员。我们还拥有技术较先进、功能配套的检测

仪器设备和试验基地。可以说，我们已完全其备了无机非金属材料科研和开发应

用的攻坚实力。

事实上，我们国家也已经相继研发出一批十分有前途的产品。据粗略统计，

目前已经研制出八大类产品，已经开发了3500多品种。这些产品在我们国家的

各个行业都有帮助，已广泛应用于国民经济各个领城，并有部分产品打入国际市场，很受国内外用户赞赏。可是目前面临的问题是，多数产品还是属于小批生产

的范围，还没能有形成的产业，这种“小企业”还不具备大规模去开拓市场、占有

市场的能力。

虽然，目前我国无机非金属新材料为建材行业创造的产值相时说来还很小，

但是，由于它推动众多行业技术进步和提高国民经济惊人发展水平的直接或是间

接经济效益是难以估算的。而多数无机非金属新材料及其制品的开发，又具有投

资不大、收益快等特点，因而它们为建材行业创造财富的潜力是很大的[1]。一般

说来，建设一条人造水晶、人造金刚石、玻璃纤维滤材、特种密封材料或手糊制

品等生产线，当年投资，当年即可收益。而对于无机非金属新材料，出口创汇前

景是也是很好的。

3无机非金属材料的应用

目前无机非金属新材料应用

无机非金属新材料基本上属高新技术产业，同时它又反过来促进、提高新技

术产业的发展。比如，导弹头部要求能承受大气摩擦所引起的超高温，尾气管材

料要能承受高速燃气流的强大压力和冲击。在这些方面，传统的金属材料是无能

为力的，而无机非金属新材料及其复合材料却能够很好的胜任。而对于通讯方面，光导纤维也已经进入实用阶段，它正在引起信息的传输和通讯方式的革命。

在国外，无机非金属新材料的发展，大都经历了从国防军工及高技术领域向

民用领城转移的过程。如最初在火箭导弹上已经应用，现在来说已广泛应用于

船舶、建筑和化工等等方面，随着电子产业的发展，无机非金属材料中压电水晶，在钟表、彩电和电子玩具等民用领域的用途逐渐增加。总之，无机非金属新材料

的发展，将推动高、新技术的发展，并影响着一个国家科学技术及国民经济的综

合发展水平，无机非金属新材料在国民经济各部门中的地位和作用将越来越重要，这是毫无疑问的。

4无铅化无机非金属材料

4.1超白玻璃

超白压延玻璃按厚度主要分为普通、超薄、极超薄等。

神华氧化铝中试厂生产氧化铝所产生的白泥，废物利用经过提纯改良利用其

富集的硅酸盐制作出的超白玻璃以其优越的物理、机械及光学性能，可像其他优

质浮法玻璃一样进行各种深加工。如钢化、镀膜、彩釉、热弯、夹胶、中空装配等，在高档建筑和太阳能利用方面有重要的用途。

4.2水晶玻璃也被称为无铅晶质玻璃，广泛应用于各种高档水杯、餐具、灯具、首饰、工艺品等。铅水晶玻璃因其折射率高、密度高、音质脆等优点而被广泛应

用于各种装饰产品中。发展无铅水晶玻璃最常用的方法是引入一种折射率较高的

氧化物，以达到与铅晶质玻璃几乎相同的效果。例如氧化蹄、氧化钡等。然而，

这些材料的透明性和熔化温度与铅化合物有很大不同，所以这些物质产生的无铅

结晶玻璃很容易产生条纹等缺陷。

无铅电子真空玻璃包括电光源、电子管、阴极射线管、显示器和其它类型的

电子器件基板。在电光源和电子管封接玻璃中，低碱硅酸硼体系通常是基本原料。阴极射线管，尤其是高清晰度显像管、X射线辐射随电压的增加而增强，为了满

足保护要求，需要加入一定量的如Pb0之类重金属氧化物。显像管和投影管玻璃

密封性能的要求也更高，通常为了达到膨胀系数、电绝缘性、热性能，也会将

Pb0加入其原料中，因为铅化合物具有最相似的性质。

无铅玻璃焊料通常用于玻璃、陶瓷、金属、铁氧体和其他材料相互熔接在一

起时，有非晶态焊料和结晶焊料之分。无铅非晶焊料玻璃通常根据焊接部件的膨

胀系数使用不同类型的玻璃组合物系统。例如，在SiO2-B2O2-RO-R2O系统主要目的是降低玻璃的软化点，和B2O2-ZnO-V2O2系统不仅具有低的线膨胀系数，而且

具有较低的软化温度。无铅焊料玻璃是指在焊接过程中产生一定程度结晶的玻璃。与非晶玻璃相比，软化温度升高。

4.3无铅陶瓷