专利名称:硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法
技术领域:
本发明涉及太阳能、电子行业硅片切割废砂浆回收领域,特别是涉及测定太阳能、 电子行业硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的方法。
背景技术:
硅单质作为重要的光电材料、半导体材料,几乎占了成本的50%。在实际加工过程中,需要将单质硅体进行线切割制成符合要求的硅片,这就不可避免的存在一定量的硅(含量高达509Γ529Ο以磨损、掉落的方式进入切割液中。随着切割液中硅含量的增加,切割效率降低,最终导致切割液不能满足切割要求而形成废砂浆,其组成一般为聚乙二醇、碳化硅、 硅、二氧化硅、金属粉末及其氧化物等。
国内外对于切割废砂浆的回收技术可以分为两大步骤,即固液分离和固固分离。 固液分离主要是指分离聚乙二醇和固体混合物,固固分离主要是分离硅和碳化硅。经过固液分离回收聚乙二醇之后,剩下的固体混合物主要含有硅、二氧化 硅和碳化硅,如何准确测定这三者的含量,是进行下一步分离的前提条件,而目前专利中没有关于这方面的报道。现行国标GB/T3045-2003规定了一种测定普通磨料碳化硅的化学分析方法,其中包含硅,二氧化硅和碳化硅的分析方法。该方法采用二氧化硅与无水碳酸钠于钼坩埚中850°C "900°C 熔融制备二氧化硅标准溶液,硅钥蓝法分别测定二氧化硅和硅的含量,然后通过作差得出碳化硅的含量。该方法操作要求高,所用的钼坩埚价格昂贵,且只适用于碳化硅磨料及碳化娃含量不小于95%的结晶块的化学成分测定。因娃片切割废砂衆中碳化娃含量一般远低于 95%,故国标GB/T3045-2003不能满足实际二氧化硅、硅和碳化硅含量的测定。发明内容
针对现有技术中的空缺,本发明的目的在于提供硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法。采用分光光度计法和重量法相结合进行测定,具有精密度高、准确度高、成本低、效率高的优点。
本发明的技术方案
发明原理首先采用离心分离和酸洗分别去除试样中的聚乙二醇、金属粉末及其氧化物,然后用蒸馏水反复清洗直至PH值为6. 5 7,得到水洗后只含二氧化硅、硅和碳化硅的固体颗粒;二氧化硅与过量的氢氟酸反应生成氟硅酸,氟硅酸再与氯化钾反应生成氟硅酸钾沉淀和盐酸,氟硅酸钾沉淀在热水中分解成氟化钾,硅酸和氢氟酸,硅酸与钥酸铵反应生成硅钥黄,测其吸光度并通过公式换算得出二氧化硅的含量;硅与氢氟酸、双氧水反应生成四氟化硅气体和水,反应后的减量即为硅的含量;再用100%减去硅和二氧化硅的含量即为碳化娃的含量。
反应涉及到的化学方程式为
Si02+4HF — SiF4 +2Η20
SiF4+2HF — H2SiF6
H2SiF6+2KCl — K2SiF6 I +2HC1
K2SiF6+3H20 — KF+H2Si03+4HF
H202+HCL — HCL0+H20
Si+2HCL0+4HF — SiF4 丨 +2HCL+2H20
硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅、碳化硅的分析方法,包括以下步骤
(I)样品预处理对硅片切割废砂浆进行固液分离去除聚乙二醇,酸洗去除金属粉末及其氧化物,然后用蒸馏水反复清洗直至PH值为6. 5 7,得到水洗后只含二氧化硅、硅和碳化硅的固体颗粒,并进行干燥;
(2)样品反应将步骤(I)得到的固体颗粒研细,干燥,取其中的M g,放入塑料烧杯中,加入氯化钾溶液、盐酸和氢氟酸,所加入的体积毫升量分别是待测试样质量克数的20 倍、60倍、60倍,在5(T70°C水浴上加热20mirT60min,冷却,加入氯化铝溶液,所加入的体积毫升量是待测试样质量克数的240倍,混匀,移入IOOmL容量瓶中,稀释至刻度,摇匀后过滤,得到含有硅酸的样液和固体混合物;
(3)样品显色用移液管取步骤(2)所得的样液V1HiL于IOOmL容量瓶中,加水至溶液体积为50mL,加入对硝基苯酚溶液2滴滴作为指示剂,用氨水中和至溶液呈黄色,立即加入盐酸5mL,加入钥酸铵溶液5mL,放置5 lOmin,加入酒石酸酸溶液5mL,加水稀释至刻度,摇匀,放置l(Tl5min ;
(4)二氧化硅含量的测定用Icm的比色皿于波长410nm处,用水作参比液测定其吸光度。减去空白溶液的吸光度后,于标准工作曲线上查出二氧化硅的质量Mlg,按以下公式计算二氧化硅的含量,数值以%表示;
权利要求
1.硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,它包括以下步骤(I)样品预处理对硅片切割废砂浆进行固液分离去除聚乙二醇,酸洗去除金属粉末及其氧化物,然后用蒸馏水反复清洗直至PH值为6. 5 7,得到水洗后只含二氧化硅、硅和碳化硅的固体颗粒,并进行干燥;(2 )样品反应将步骤(I)得到的固体颗粒研细,干燥,取其中的M g,放入塑料烧杯中, 加入氯化钾溶液、盐酸和氢氟酸,所加入的体积毫升量分别是待测试样质量克数的20倍、 60倍、60倍,在5(T70°C水浴上加热20mirT60min,冷却,加入氯化铝溶液,所加入的体积毫升量是待测试样质量克数的240倍,混匀,移入IOOmL容量瓶中,稀释至刻度,摇匀后过滤, 得到含有硅酸的样液和固体混合物;(3)样品显色用移液管取步骤2所得的样液V1HiL于IOOmL容量瓶中,加水至溶液体积为50mL,加入对硝基苯酚溶液2滴滴作为指示剂,用氨水中和至溶液呈黄色,立即加入盐酸5mL,加入钥酸铵溶液5mL,放置5 lOmin,加入酒石酸溶液5mL,加水稀释至刻度,摇匀,放置 10 15min ;(4)二氧化硅含量的测定用Icm的比色皿于波长410nm处,用水作参比液测定其吸光度;减去空白溶液的吸光度后,于标准工作曲线上查出二氧化硅的质量Mlg,按以下公式计算二氧化硅的含量,数值以%表示;
2.根据权利要求书I所述的硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,步骤(2)中所述的研细是向固体颗粒中加入水、甲醇、乙醇中的一种或几种进行研磨,研细后的颗粒能全部通过200目筛网。
3.根据权利要求书I所述的硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,步骤(2)所述的氯化钾溶液的质量分数为10%,所述的盐酸是将I体积盐酸加入到I体积水中,所述的氢氟酸是将I体积氢氟酸加入到I体积水中,所述的氯化铝溶液的质量分数为45%。
4.根据权利要求书I所述的硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,步骤(3)所述的对硝基苯酚溶液的质量分数为O. 2%,所述的氨水是将I体积氨水加入到4体积水中,所述的盐酸是将I体积盐酸加入到4体积水中,所述的钥酸铵溶液的质量分数为8%,所述的酒石酸溶液的质量分数为10%。
5.根据权利要求书I所述的硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,步骤(4)所述的空白溶液是于聚四氟乙烯烧杯中加入步骤(2)所取的等量氯化钾溶液、盐酸、氢氟酸和氯化铝溶液,混匀,移入IOOmL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
6.根据权利要求书I所述的硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,步骤(4)所述的标准工作曲线,其绘制方法是吸取与步骤(2)所取样液等量的空白溶液分别放入7个IOOmL容量瓶中,再于容量瓶中用移液枪依次分别加入二氧化硅标准溶液(O. lmg/mL) O. 00mL、0. 50mL、l. 00mL、3. 00mL、5. 00mL、7. 00mL、10. OOmL,加水至溶液体积为50mL,以下按步骤(3)方法操作,测定其吸光度,减去空白溶液吸光度后,与相应的二氧化硅质量相对应,绘制成工作曲线。
7.根据权利要求书I所述的硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,其特征在于,步骤(5)所述的氢氟酸是将I体积氢氟酸加入到I体积水中,所述的盐酸是将I 体积盐酸加入到I体积水中,所述的双氧水是将I体积双氧水加入到I体积水中。
全文摘要
本发明公开了硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的测定方法,通过样品预处理、样品反应、样品显色、二氧化硅含量的测定、硅含量的测和碳化硅含量的测定等步骤进行测定;该方法采用分光光度计法和重量法相结合来完成测定,通过计算公式得出切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅的含量。本发明具有精确度高,准确度高,成本低,便于操作的特点。适用于硅片切割废砂浆中二氧化硅、硅和碳化硅含量的测定。
文档编号G01N5/04GK102998271SQ20121053376
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者丁辉, 邓腾 申请人:天津大学