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