企业标准(工业硅)

工业硅分析（试行）Q/SXHG-J-ZH-201-20061范围本标准规定了工业硅的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存。本标准适用于在矿热炉内用碳质还原剂与硅石熔炼而制得的工业硅，经粉碎后供生产甲基氯硅烷产品时使用。分子式：Si相对分子质量：28.092规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T601化学试剂标准滴定溶液的制备GB/T603化学试剂实验方法中所用制剂及制品的制备GB/T6679固体化工产品采样通则GB/T2881工业硅技术条件GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法要求外观：深灰色，具有金属光泽的块状物。工业硅的质量符合表1的要求。表1工业硅技术要求项目指标一等品二等品三等品硅，％三98.398.097.5铁，%W0.280.350.45铝，％W0.120.150.25钙，%W0.050.080.10铅，%W镍，％W钛，％W铬，％W注：1）NiW100ug/g,PbW10ug/g,生产分厂有要求时作为抽检项目，原子吸收分光光度法。2）产品不允许有夹渣、泥土、粒状硅块及其他非冶炼过程所带异物，目测法。试验方法本标准所用试剂和水，在没有注明其它要求时，均指分析纯试剂和符合GB6682中二级水规格。工业硅分析试样的制备将采集的试样放在浅盘中在（105〜110）℃烘箱中干燥2h后，取出放在空气中干燥，将样品用机械破碎，磨粉，粒度直径W0.149mm,将制好的试样储存于具有玻璃塞广口磨口瓶或其他合适的塑料袋中，贴好标签备用。硅含量的测定方法提要将试样用碱（KOH）熔融，使硅酸根与氟离子生成硅氟酸根离子，再与钾离子作用，形成硅氟酸钾沉淀。反应方程式如下：（300~400）℃Si+O2+2OH--SiO32-+H2OSiO32-+6H-+6F--SiF62-+3H2。SiF62-+2K+K2SiF6I随后将沉淀溶解于废水中，生成氢氟酸。用氢氧化钠标准溶液滴定水解出来的氢氟酸，即可计算硅的含量。K2SiF6+3H20'2KF+4HF+H2SiO3HF+NaOH—"NaF+JO试剂和溶液氢氧化钾；浓盐酸；浓硝酸；硝酸溶液：1+20；氯化钾；氟化钾；酚酞溶液：10g/L；称取1g溴甲酚绿，溶于乙醇（95%）,用乙醇（95%）稀释至100mL。氯化钾乙醇溶液：150g/L；取2g氯化钾溶于60mL蒸馏水中，加40mL无水乙醇，以甲基橙作指示剂调至中性。氢氧化钠标准溶液：C（NaOH）=0.1mol/L；称取110g氢氧化钠，溶于100mL无水二氧化碳的水中，摇匀，注入聚乙烯容器中，密闭放置至溶液清亮。移取5.4mL上述溶液的上层清夜，用无水二氧化碳的水稀释至1000mL,摇匀，浓度即为0.1000mol/L。仪器和设备一般实验室仪器和设备分析步骤称取0.4g（精确至0.0002g）已烘干的硅粉试样。至于50mL的镍坩埚中，然后滴加（3〜4）无水乙醇润湿，加入5g氢氧化钾，混合均匀。将坩埚置于电炉上，微火加热至熔融（熔融状态下摇动坩埚（1~2）次,确保彻底反应）,中火保持（5~6）分钟,再大火保持15分钟后，取下坩埚，冷却至室温后，用沸水将熔融物洗入250mL塑料烧杯中，将坩埚用沸水洗涤多次，在用（1+20）硝酸溶液洗三次。将溶液移入500mL的塑料容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀。吸取25ml该溶液放入250mL塑料杯中，同时加入25mL水，加入10mL浓盐酸，10mL浓硝酸，5g氯化钾，搅拌至氯化钾几乎完全溶解后，加入1g氟化钾，用塑料棒搅拌约（1〜2）min,放置15mim后，用布氏漏斗（漏斗内铺有慢速定量滤纸）抽滤（注：采用倾泻法过滤，要求滤液逐滴滴下，不要直线流下）。然后用氯化钾--乙醇，洗液洗涤塑料烧杯和滤纸各三次，抽干后关掉抽滤泵立即将沉淀物及滤纸一并移入洗净的原塑料烧杯中，用搅拌棒捣碎滤纸，加入8mL（150g/L）氯化钾乙醇溶液，加（2〜3）滴酚酞指示剂，用0.1mol/L的氢氧化钠标准溶液逐滴滴定，边滴定边摇匀，直至微红，不计读数，加入五滴酚酞指示剂，立即用0.1mol/l的氢氧化钠标准溶液滴至微红，搅拌30s不退色，即为终点。.4分析结果的表述硅的百分含量按式（1）计算：CXVX0.007Si%=■X100（1）GX25/500式中：C一氢氧化钠标准溶液浓度，mol/LV一滴定消耗氢氧化钠标准溶液体积，mL；G一样品重量，g；0.007—与1.00mL的氢氧化钠标准滴定溶液[C（NaOH）=0.1mol/L]相当的以克表示的硅的质量；允许差两次平行测定结果之差的绝对值不应超过0.5%，取其平均值为测定结果。硅、铁、铝、钙含量的测定试剂和溶液氢氟酸：1.15g/mL；硝酸：1+1；硫酸：1+1；盐酸：1+20；盐酸：1+60；氨水：1+1；氨水：1+9；三乙醇胺：1+1；2，4一二硝基酚：2g/L；称取2g2,4一二硝基酚，溶于1000mL水中，摇匀。抗坏血酸溶液：10g/L（现配现用）；称取10g抗坏血酸，溶于1000mL水中，摇匀。铬天青S溶液：0.5g/L；称取0.5g铬天青S置于烧杯中，加水溶解后，加500mL乙醇，用水稀释至1000mL，混匀。六次甲基四胺溶液：200g/L；称取200g六次甲基四胺，溶于1000mL水中，摇匀。磺基水杨酸：100g/L；称取100g磺基水杨酸，溶于1000mL水中，摇匀。氢氧化钠溶液：40g/L；称取40g氢氧化钠，溶于1000mL的水中，摇匀。偶氮胂I溶液：1g/L；称取1g偶氮胂I,溶于1000mL铁标准溶液称取0.1000g高纯铁粉置于300mL烧杯中，加入10mL（1+1）盐酸，加数滴30%）过氧化氢，加热溶解后，冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含铁100ug。移取40.00mL铁标准溶液（100ug/mL）置于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含40ug铁。铝标准溶液称取0.1000g纯铝置于200mL烧杯中，加入10mL氢氧化钠（10%）,使铝溶液溶解，然后用（1+1）盐酸中和至沉淀析出，再滴加盐酸至沉淀溶解，并过量20mL,冷却后，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含100ug铝。移入25.00mL铝标准溶液（100ug/mL）置于500mL容量瓶中，加入5mL（1+1）盐酸，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含5ug铝。钙标准溶液称取经（105~110）℃烘至恒重的无水碳酸钙（基准物）0.2497g置于250mL烧杯中，加水30mL,10mL盐酸（p=1.19g/mL）,加热溶解，煮沸2min,冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含100ug钙。移取20.00mL钙标准溶液（100ug/mL）置于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL含20ug钙。仪器和设备一般实验室仪器和设备分光光度计分析天平（0.0002g）试液的制备称取试样0.5g（精确至0.0002g）置于铂皿中，加入1mL（1+1）硫酸，加入（5~10）mL氢氟酸，缓慢加（1+1）硝酸，置于恒温电炉上加热至试样完全溶解。蒸发至驱尽硫酸烟，取下冷却，沿皿壁加入（20~30）mL盐酸（体积比为2.5%）,加热至残渣完全溶解（此时溶液应为清亮），取下冷却，移入100mL容量瓶中，用2.5%的盐酸稀释至刻度，混匀，干过滤。此溶液可用于测定铁、铝、钙。铁含量的测定（磺基水杨酸分光光度法）方法提要试样用氢氟酸、硝酸溶解，硫酸驱除氟，残渣用盐酸溶解，在PH（8.0~11.5）的氨性溶液中，铁（III）与磺基水杨酸反应，生成磺基水杨酸铁络盐，用分光光度计于波长470nm处测定其吸光度。分析步骤移取4.3.3中的试液10.00mL置于50mL容量瓶中，加入5mL磺基水杨酸（100g/L）,用（1+1）氨水中和至出现黄色，并过量2mL,用水稀释至刻度，混匀。于室温放置15min。将部分显色液移入1cm比色皿中，以随同试样所做空白试验溶液为参比，空白试验除不加试样外,须与测定采用完全相同的分析步骤、试剂和用量进行平行操作。工作曲线的绘制：移取0.00、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00铁标准溶液（40ug/mL）,分别置于一组50mL容量瓶中，加入5mL磺基水杨酸（100g/L）,用（1+1）氨水中和至出现黄色，并过量2mL，用水稀释至刻度，混匀，于室温放置15min，在分光光度计上测其吸光度，以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准工作曲线。分析结果的表述铁的质量百分含量按式（2）计算：m1XVX10-4Fe%='（2）mXV1式中：m1—从工作曲线上查得的铁量，ug；一试样总体积，mL;一从试样总体积VmL中吸取试样的体积，mL；m—试样的质量，g；铝含量的测定（铬天青S分光光度法）方法提要在PH（5.5〜6.1）的盐酸溶液中，以六次甲基四胺为缓冲溶液，铝与铬天青S形成紫红色络合物，用分光光度计于波长550nm处测定吸光度。铁（III）、钼（W）、铬（W）、铜（II）等元素有干扰，由于金属硅中除铁外，其他的干扰元素甚微，可不予考虑，铁的干扰可用抗坏血酸还原掩蔽。分析步骤移取1.00mL试液置于50mL容量瓶中，加水稀释至体积约为10mL,加2滴2,4-二硝基酚（2g/L）,用（1+9）氨水中和至黄色出现，再用（1+20）盐酸中和至黄色刚好消失，立即补加5mL（1+60）盐酸，3mL抗坏血酸（10g/L）,5mL铬天青S（0.5g/L）,5mL六次甲基四胺（200g/L）,用水稀释至刻度，混匀，于室温放置15min,同时做空白试样。将部分显色液移入1cm比色皿中，以随同试样所做空白试验显色液为参比，用分光光度计于波长550nm处测定其吸光度，从工作曲线上查得铝量。工作曲线绘制：移取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mL铝标准溶液（5ug/mL）,分别置于一组50mL容量瓶中，其他操作同样品。测定吸光度，以铝量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。分析结果的表述铝的质量百分含量按式（3）计算：m1XVX10-4Al%='（3）mXV1式中：m1—从工作曲线上查得的铝量，ug；一试样总体积，mL；一从试样总体积VmL中吸取试样的体积，mL；m—试样的质量，g；钙含量的测定（偶氮胂I分光光度法）方法提要在弱碱性溶液中，钙与偶氮胂I生成红色络合物，用分光光度计于波长570nm处测定吸光度。铁（III）铬（III）对测定有干扰，采用三乙醇胺掩蔽铁、铝的干扰，于PH13时显色，不仅可使颜色稳定，且可消除少量镁的干扰。分析步骤移取10.00mL试液置于50mL容量瓶中，加入3mL（1+1）三乙醇胺，用水稀释至体积约为25mL,加入5mL氢氧化钠（40g/L）,5mL偶氮胂I（1g/L）,用水稀释至刻度，混匀，于室温放置15min。同时做空白试样。将部分显色液移入1cm比色皿中，以空白试样作参比，用分光光度计于波长570nm处测定吸光度，从工作曲线上查得铝量。工作曲线的绘制：移取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mL钙标准溶液（20ug/mL）,分别置于50mL容量瓶中，其他操作同试样操作。测定其吸光度，以钙量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。分析结果的表述钙的质量百分含量按式（4）计算：m1XVX10-4Ca%='（4）mXV1式中：m1—从工作曲线上查得的钙量，ug；一试样总体积，mL；一从试样总体积VmL中吸取试样的体积，mL；m—试样的质量，g；允许差铁、铝、钙含量的两次平行测定结果之差的绝对值不应超过0.04%，取其平均值为测定结果。铅含量的测定方法原理工业硅中铅含量的测定采用空气—乙炔火焰原子吸收光谱法。试样加硝酸，氢氟酸使硅生成四氟化硅气体跑掉，然后配成适当浓度溶液，以铅空心阴极灯为光源，开启氘灯扣除背景，在波长为283.3nm处测量铅的吸光度，以标准曲线法计算试样中铅含量。试剂硝酸氢氟酸高氯酸金属铅或硝酸铅铅标准溶液：1mg/mL铅标准溶液称取1g试样精确到1mg金属铅，于250mL烧杯中，加入少量1+1HNO3加热溶解，将溶液移入1L容量瓶中，用1%HNO3稀释至刻度，摇匀。铅标准溶液：100Rg/mL铅标准溶液吸取50mL4.3.7.2.5溶液于500mL容量瓶中，加5mLHNO3,用水稀释至刻度，摇匀。仪器一般实验室仪器及原子吸收分光光度计：AA6650型原子吸收分光光度计或同等性能的其它原子吸收分光光度计。仪器工作条件光源：铅空心阴极灯，灯电流：3mA；燃烧器类型：预混合型，高度：13mm；燃气：乙快气，流量：1.2L/min；助燃气：空气，流量6.5L/min；光谱带宽：0.4nm；氘灯：背景校正。铂坩埚：100mL。分析步骤试样制备：样品经粉碎、混合、四等分法缩分后，通过0.15mm筛孔。称取筛下物0.4g〜0.6g,,精确至1mg，置于铂坩埚中，加入10mL1+1HNO3,在电炉上微热，慢慢滴加氢氟酸，使硅生成四氟化硅气体跑掉，至溶液澄清为止。加热蒸发溶液至少量，加入2mL高氯酸，继续加热蒸发至冒白烟，取下冷却，用稀硝酸浸取溶液，水洗坩埚三次，将溶液移至25mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，同时制备试剂空白溶液。标准曲线系列溶液的制备实验时分别取4.3.7.2.5溶液0mL、0.5mL、1mL、2mL于100mL容量瓶中，力口1mLHNO3稀释至刻度，摇匀。浓度为0Pg/mL、0.5pg/mL、1pg/mL、2Pg/mL溶液。标准曲线绘制在4.3.7.5仪器工作条件下，按顺序吸入4.3.7.6.2标准溶液系列，测其吸光度，仪器自动绘出标准曲线。试样吸光度的测定在4.3.7.5仪器工作条件下，测试样吸光度。在相同条件下，按同一步骤作空白试验，由标准曲线可得试样实际浓度。分析结果的表述硅块中铅含量的质量百分含量按式(5)计算：V(Ca-Cb)X10-6Wa=X100(5)m式中：Ca-由标准曲线测得试样铅含量，pg/mL；C：一由标准曲线测得空白铅含量，pg/mL；V—试样体积，mL；m—试样质量的数值，g；允许差平行测定结果的差值不大于0.0003%。镍含量的测定用测铅后的试样，参考铅含量的测定方法，用原子吸收分光光度计测