Металлы платиновой группы в производстве стекла

На протяжении многих десятилетий стекольная промышленность является основным потребителем платины и родия в производстве стекловолокна, стекол дисплеев и специальных видов стекла. Металлы платиновой группы (МПГ) являются тугоплавкими, стойкими к коррозии и воздействию агрессивных сред, имеют высокую механическую прочность – эти свойства делают их уникальными для работы в агрессивной среде расплавленного стекла. Кроме продления сроков эксплуатации компонентов оборудования из МПГ или с покрытиями МПГ, эти металлы обеспечивают получение поверхностей без дефектов. Это важно для производства высококачественного оптического стекла и стекол для дисплеев, которые применяются в панелях жидкокристаллических дисплеев (LCD).



Металлы платиновой группы
Платина и платинородиевые сплавы применяются для облицовки и футеровки варочных бассейнов и агрегатов стекловарения, которые направляют и придают форму расплавленному стеклу, а также для изготовления узлов или нанесения покрытий на поверхности керамических смесителей, тиглей и кольцевых гильз питателей стекломассы. Высокая температура плавления МПГ и их коррозионная стойкость обеспечивают этим узлам уникальные характеристики по прочности, стойкости и долговечности при контакте с агрессивной средой расплава стекла. Сплавы платины с двуокисью циркония еще больше повышают механическую прочность узлов и покрытия футеровки.

МПГ позволяют продлить сроки эксплуатации оборудования, повысить отдачу от инвестиций и обеспечить более низкий уровень общего потребления энергии. Весьма важной областью их применения являются приложения, где требуется повышенная чистота стекла и получение конечного продукта без дефектов. Еще одним преимуществом этих металлов является возможность их повторного использования. Обычно после рециклинга использованного и демонтированного оборудования из МПГ получают от 95 до 98% металла. Этот металл в основном повторно используют в аналогичных условиях контакта с расплавленным стеклом. Все чаще иридий также используют в качестве сплава, дополняющего платину и родий при изготовлении узлов оборудования и облицовки. Иридий может быть успешно использован как в окислительных, так и в восстановительных средах, где он обеспечивает высокую механическую прочность и сопротивление ползучести.

В последнем аналитическом обзоре компании Johnson Matthey по рынку МПГ Platinum 2011 показано, что по итогам 2010 года в мировой стекольной промышленности было использовано 345 тыс. унций (около 9,76 т платины). Рынок МПГ в производстве стекла, как правило, циклический: повышенный спрос формируется в периоды строительства новых стекловаренных заводов, а также определяется выбором технологий, потребительскими тенденциями и экономическим ростом. Металл периодически возвращается после рециклинга устаревших и выведенных из эксплуатации мощностей. Это придало в последние годы интересную динамику на рынке, которая рассматривается ниже для двух основных областей применения МПГ в производстве стекла: стекло для дисплеев и стекловолокно. За последний год было введено множество производственных мощностей (особенно в Азии) для изготовления стекловолокна и стекол ЖК-дисплеев, для строительства которых потребовалось значительно больше металла, чем было возвращено в отрасль после закрытия устаревших заводов.

Стекла дисплеев – текущий рынок
Компоненты из МПГ исторически использовались при производстве стекла для экранов (в телевизорах и мониторах компьютеров). В последнее десятилетие в технологиях производства экранов телевизоров и мониторов компьютеров произошел переход от применения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) к технологии тонкопленочных транзисторов (TFT-LCD).

В настоящее время в большинстве выпускаемых телевизоров и компьютеров используют панели с активной матрицей TFT-LCD, поэтому компоненты из МПГ играют важную роль в их производстве. В ЖК панелях TFTLCD используют подложки из ультратонкого бесщелочного и свободного от ионов стекла, на которых собираются структуры TFT и тачпанели. Стеклянная подложка должна быть очень гладкой, иметь равномерную толщину и не содержать никаких несущих заряд частиц, которые могли бы мигрировать в TFT структуру и снижать качество изображения на приборе. Поэтому для передачи и направления расплава стекла в процессе производства такого стекла используют желоба из МПГ или с накладками из платины и родия. Платина – основной конструкционный материал в производстве оптического стекла. Бассейны варочной части, каналы рафинирования и очистки, секции для перемешивания, где смешивают сырьевые материалы и гомогенизируют стекломассу, должны выдерживать температуру до 1650 °C и одновременно оставаться инертными с целью получения готового продукта без дефектов. В агрегате стекловарения может быть использовано до тонны платины, но почти весь этот металл будет возвращен на рынок после завершения срока эксплуатации агрегата.

В последние годы этот тренд смены технологий повлиял на использование МПГ в производстве стекол для дисплеев. Он поддерживается отказом потребителей от устаревших технологий ЭЛТ в телевизорах и ростом потребительского спроса на ЖК-панели, особенно в мобильных устройствах, таких как портативные планшетные компьютеры.

Технология экранов на базе ЭЛТ, которая исторически была основной областью спроса на платинородиевые узлы и покрытия, в последние годы находится в состоянии упадка под воздействием роста производства и потребления плоских панелей экранов. Эти новые панели обладают лучшими эстетическими характеристиками, позволяют использовать все более тонкие экраны и тачпанели в мобильных телефонах и ноутбуках. Эта тенденция уже привела к закрытию устаревших заводов по производству ЭЛТ и возврату из них МПГ для вторичной переработки, а также к значительному росту строительства новых заводов по производству стекла для TFTLCD. Как ожидается, производство ЭЛТ полностью прекратится к 2015 году, а производство стекла для TFTLCD плоских экранов будет быстро расти, особенно в Китае.

Число продаж дисплеев и тачпанелей с TFT-LCD технологией для плоских дисплеев и мобильных устройств быстро растет в последние годы с непрерывным введением недорогих и все большеформатных панелей. Большинство дисплеев TFT-LCD панелей использует набор из двух пластин высококачественного стекла с покрытием, между которыми расположены электроды и тачпанель с жидкими кристаллами. Некоторые современные устройства используют третий слой ультратонкого высокопрочного листового стекла в качестве защитного экрана, который обеспечивает повышенную прочность и устойчивость к царапинам на портативных устройствах с сенсорными экранами.

Снижение цен на TFT-LCD панели в сочетании с позитивным экономическим прогнозом обеспечивает рост продаж ЖК-телевизоров и портативных электронных устройств.

Быстрое распространение TFTLCD экранов обеспечивает значительный рост спроса на МПГ для производства многослойного стекла без дефектов и бликов.