YST-硅多晶用硅粉理化性能的測(cè)定 第2部分：濁度的測(cè)定 散射光法編制說明

PAGE12GB/TXXX—××××PAGEII行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《硅多晶用硅粉理化性能的測(cè)定第2部分:濁度的測(cè)定散射光法》編制說明（征求意見稿）一、工作簡(jiǎn)況1.1立項(xiàng)目的硅多晶是碳中和、碳達(dá)峰政策戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)，隨著國(guó)家政策的進(jìn)一步明確，硅材料行業(yè)的發(fā)展也逐步趨于成熟，硅材料行業(yè)的發(fā)展關(guān)鍵是綠色環(huán)保。2021年2月2日，《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》，意見指出全方位全過程推行綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計(jì)、綠色投資、綠色建設(shè)、綠色生產(chǎn)、綠色流通、綠色生活、綠色消費(fèi)，使發(fā)展建立在高效利用資源、嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)環(huán)境、有效控制溫室氣體排放的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展和高水平保護(hù)，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系，確保實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。硅粉是生產(chǎn)硅多晶的主要原材料，是硅多晶品質(zhì)的的保證，其質(zhì)量的好壞直接影響三氯氫硅的合成及純度，從而影響硅多晶產(chǎn)品的質(zhì)量；通過對(duì)硅粉質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，可以為硅多晶生產(chǎn)原材料品質(zhì)判斷提供依據(jù)，為硅多晶原料三氯氫品質(zhì)把好第一道質(zhì)量關(guān)；為保證硅多晶的品質(zhì)，硅多晶行業(yè)對(duì)硅粉原材料的品質(zhì)要求也比較嚴(yán)格，有關(guān)硅粉的驗(yàn)收指標(biāo)也在不斷的修訂和加強(qiáng)，國(guó)標(biāo)GB/T2881《工業(yè)硅》中規(guī)定了雜質(zhì)、粒度，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T724-2016《多晶硅用硅粉》中除了雜質(zhì)、粒度及取樣方式外，還增加了硅多晶的酸不溶物，這為硅多晶用硅粉的驗(yàn)收提供了進(jìn)一步細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)。隨著硅多晶行業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)對(duì)于原材料控制的要求，不少硅多晶企業(yè)提出了更嚴(yán)格的指標(biāo)參數(shù)，以控制硅粉原料的品質(zhì)，以杜絕鑄造雜質(zhì)、反應(yīng)過廢硅粉摻入硅粉造成工藝大幅度的變化，影響硅多晶生產(chǎn)的穩(wěn)定性。因此硅多晶用硅粉的指標(biāo)參數(shù)的增加有利于硅多晶生產(chǎn)工藝更好的控制。對(duì)于硅多晶用硅粉的指標(biāo)，硅多晶企業(yè)提出增加硅粉活性、硅粉濁度、硅粉有效硅含量的測(cè)定，以實(shí)現(xiàn)硅粉質(zhì)量的全方位控制。硅粉濁度是指硅粉懸浮于液體中形成的濁液的渾濁程度。硅粉濁度的大小可以反映硅粉的分散狀況和懸浮狀態(tài)。硅粉的濁度主要由硅粉的粒徑分布和團(tuán)聚狀態(tài)決定。硅粉濁度的檢測(cè)可以采用光散射法。當(dāng)光線通過硅粉懸濁液時(shí)，會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象，散射現(xiàn)象的強(qiáng)度與硅粉的濃度和粒徑有關(guān)。通過測(cè)量和分析散射光的強(qiáng)度，即可得知硅粉的濁度。硅粉的濁度是硅粉細(xì)粉含量的另一個(gè)表征參數(shù)，它與硅粉粒度是一個(gè)互補(bǔ)的關(guān)系，對(duì)于細(xì)粉粒度的一個(gè)更精細(xì)化的表征，已排除硅粉中硅灰的摻雜。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)硅粉濁度的變化，調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，以獲得理想的硅粉懸浮和分散效果。同時(shí)可以比較不同硅粉的濁度差異，為硅粉的選擇和應(yīng)用提供參考依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)旨在滿足多晶硅生產(chǎn)工藝對(duì)原材料的精細(xì)化控制，以此通過加強(qiáng)原材料的質(zhì)量管控來提高多晶硅整體質(zhì)量管控水平。該方法實(shí)用性強(qiáng),易于掌握,操作簡(jiǎn)單,在分析周期和準(zhǔn)確性上都能滿足行業(yè)中生產(chǎn)檢驗(yàn)的需求。1.2任務(wù)來源根據(jù)根據(jù)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2024年第四批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》(工信廳科函[2024]352號(hào))的要求，《硅多晶用硅粉理化性能的測(cè)定第2部分:濁度的測(cè)定散射光法》新特能源股份有限公司牽頭起草，由全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分技術(shù)委員會(huì)歸口，全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)組織。1.3項(xiàng)目編制組單位簡(jiǎn)況新特能源股份有限公司是特變電工股份有限公司控股子公司，是專業(yè)從事光伏新能源產(chǎn)品研制，硅基新材、先進(jìn)陶瓷、鋯基新材、粉體新材等產(chǎn)品研發(fā)，風(fēng)、光資源的開發(fā)及運(yùn)營(yíng)以及節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè)集團(tuán)，2015年12月30日，新特能源股份有限公司正式在香港聯(lián)合交易所上市，股票代碼1799.HK。目前，多晶硅生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到20五萬噸/年，居世界前三位。公司實(shí)驗(yàn)室固定資產(chǎn)投資上億元，于2013年和2014年兩年間相繼取得CMA和CNAS資質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)室有效建筑面積6540m2，其中十萬級(jí)恒溫空間占地6340m2，千級(jí)高潔凈間占地756m2；實(shí)驗(yàn)室儀器配置涵蓋了氣相、液相色譜，光譜、質(zhì)譜等常規(guī)及高尖端分析檢測(cè)儀器,超潔凈的環(huán)境、高尖端的設(shè)備為無機(jī)痕量級(jí)分析奠定了基礎(chǔ)，這些設(shè)備為后續(xù)的多晶硅實(shí)驗(yàn)檢測(cè)提供了良好的硬件設(shè)施及條件。公司先后完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硅晶體中間隙氧含量的紅外吸收測(cè)量方法》、《節(jié)水型企業(yè)多晶硅行業(yè)》、《氮化硅粉體中氟離子和氯離子的測(cè)定離子色譜法》以及協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《多晶硅廠動(dòng)火受限安全檢測(cè)作業(yè)規(guī)范》等20余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，參與SEMI標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)積累了一定的標(biāo)準(zhǔn)編制經(jīng)驗(yàn)，公司具備了本標(biāo)準(zhǔn)制定及相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件和分析能力。1.4工作過程起草階段標(biāo)準(zhǔn)起草單位和參與單位在接到中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)下達(dá)的項(xiàng)目任務(wù)后，成立了專門的《硅多晶用硅粉理化性能的測(cè)定第2部分:濁度的測(cè)定散射光法》編制組，其中包括領(lǐng)導(dǎo)組、技術(shù)組和專家組，并制定了相關(guān)工作計(jì)劃。根據(jù)工作計(jì)劃進(jìn)度安排，標(biāo)準(zhǔn)編制組收集查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)編制原則和需要注意的內(nèi)容。編制組對(duì)我國(guó)硅粉生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研方式主要有：資料調(diào)研、網(wǎng)上調(diào)研等。在調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)逐步修改完善，形成《硅多晶用硅粉理化性能的測(cè)定第2部分:濁度的測(cè)定散射光法》討論稿。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容2.1編制原則本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫的要求進(jìn)行編寫。標(biāo)準(zhǔn)中簡(jiǎn)述了方法原理，確定了適用范圍、所用試劑、檢測(cè)設(shè)備等技術(shù)內(nèi)容。2.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容說明根據(jù)目前市場(chǎng)銷售及相關(guān)廠家的合同指標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)，得出下列指標(biāo)要求。2.2.1技術(shù)要求1.方法原理將一定量的硅粉加入純水溶液中，放入超聲波清洗機(jī)，在固定頻率下超聲一定時(shí)間，將超聲后的硅粉水溶液用滴管加入比色用濁度瓶?jī)?nèi)，用濁度儀測(cè)定。以福爾馬肼聚合物作為濁度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照溶液，此溶液濁度即為硅粉的濁度。2.操作參數(shù)確定2.1驗(yàn)證硅粉樣品質(zhì)量確定：稱取樣品質(zhì)量分別為1g、3g、5g、7g、10g、15g，使用超純水相同體積500mL，超聲10分鐘，平行測(cè)定5次，取均值作為試驗(yàn)結(jié)果，（見表1）從試驗(yàn)結(jié)果可知，樣品檢測(cè)結(jié)果隨著樣品檢測(cè)結(jié)果的增加而增大，樣品稱量10g濁度檢測(cè)結(jié)果相對(duì)平穩(wěn)，建議稱取樣品質(zhì)量10g進(jìn)行檢測(cè)。表1不同樣品質(zhì)量對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響樣品質(zhì)量（g）13571015濁度檢測(cè)結(jié)果（NTU）144349436562580856123344403581546823142313411589597846150323401542605821119316408552611859平均值（NTU）136329412565588841標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）13.7216.4814.119.6126.1118.01RSD（%）10.095.013.423.474.442.142.2對(duì)硅粉超聲前加入水體積的多少進(jìn)行驗(yàn)證：加水體積分別是100mL、300mL、500mL、800mL、1000mL同步完成實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)的空白監(jiān)控，硅粉樣品稱樣量10g，超聲時(shí)間10分鐘保持不變，取均值作為試驗(yàn)結(jié)果（見表2）從試驗(yàn)結(jié)果可知，加水體積約多，樣品濁度檢測(cè)結(jié)果約小，對(duì)于以上數(shù)據(jù)，相對(duì)加水量500mL樣品檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，建議加水體積為500mL。表2不同加水體積對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響加水量（mL）1003005008001000水樣空白值濁度檢測(cè)結(jié)果＞10008346014513060.14＞10008865794823430.16＞10007665964322980.15＞10007836154382960.14＞10008065884193300.16平均值/815596444315/標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）/47.1913.5923.9620.85/RSD（%）/5.792.285.46.62/2.3對(duì)硅粉超聲時(shí)間驗(yàn)證：分別驗(yàn)證超聲時(shí)間為5分鐘、8分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘直至硅粉樣品濁度值恒定，取均值作為試驗(yàn)結(jié)果（見表3）從試驗(yàn)結(jié)果可知，超聲時(shí)間越長(zhǎng)，濁度檢測(cè)結(jié)果越大，考慮到工作效率，建議樣品的超聲時(shí)間10分鐘。表3不同超聲時(shí)間對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響超聲時(shí)間（min）58101530濁度檢測(cè)結(jié)果557556621692＞1000605667685738890575644767899＞1000560575645704＞1000597600658804＞1000平均值579608675767/標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）21.5746.4656.2885.48/RSD（%）3.737.648.3411.14/2.4對(duì)不同超聲波清洗機(jī)超聲相同時(shí)間的驗(yàn)證：分別驗(yàn)證5臺(tái)不同超聲波清洗機(jī)的超聲過程對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，取均值作為試驗(yàn)結(jié)果（見表4）功率的大小與檢測(cè)結(jié)果成正比關(guān)系，對(duì)超聲設(shè)備功率進(jìn)行明確，從試驗(yàn)結(jié)果可知，同樣功率的設(shè)備檢測(cè)結(jié)果差距不大，建議選用設(shè)備功率為1500W，40KHZ。表4不同超聲波清洗機(jī)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響檢測(cè)設(shè)備JP-180ST

功率：1500W

40KHZKQ-500DE

功率：1500W

40KHZTS-3B

功率：120W

30KHZSD25-12DTD

功率：500W

30KHZ濁度檢測(cè)結(jié)果7736566619818447964239857587124357585846903869056665964341000平均值725690468926標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）101.1473.67109.82100.81RSD（%）13.9510.6823.4710.892.5超聲后樣品是否攪拌及攪拌要求的驗(yàn)證：不攪拌、攪拌1次、攪拌5次、攪拌10次、攪拌15次、攪拌20次，不同的攪拌方式對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響取均值作為試驗(yàn)結(jié)果（見表5）從試驗(yàn)結(jié)果可知，攪拌時(shí)間對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響不大，考慮檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性，建議超聲后立即進(jìn)行測(cè)定，不進(jìn)行攪拌。表5不同攪拌要求對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響攪拌方式不攪拌攪拌1次攪拌5次攪拌10次攪拌15次攪拌20次濁度檢測(cè)結(jié)果621620620625620677685635646628651686767655678671596600645675778646630657658735749718639586平均值675664694658627641標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）56.2844.7867.3038.4120.8545.50RSD（%）8.346.749.705.843.337.10通過以上實(shí)驗(yàn)，規(guī)定樣品測(cè)定步驟：1.稱取樣品10g（精確到0.01g）至1000mL玻璃燒杯中，加入500mL濁度小于1NTU水；2.將裝樣品的燒杯放入超聲波清洗機(jī)，設(shè)定頻率40KHz1500W，超聲10分鐘；3.超聲結(jié)束后立即對(duì)濁度樣品進(jìn)行檢測(cè)（測(cè)定之前不進(jìn)行攪拌）3.精密度驗(yàn)證試驗(yàn)?zāi)康模焊鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)會(huì)議精神，由新特能源股份有限公司組織《硅多晶用硅粉理化性能的測(cè)定第2部分:濁度的測(cè)定散射光法》實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)，評(píng)價(jià)濁度檢測(cè)的重復(fù)性和再現(xiàn)性，為標(biāo)準(zhǔn)文本的精密度提供數(shù)據(jù)支撐。試驗(yàn)流程：準(zhǔn)備3個(gè)不同濁度的樣品（1#、2#、3#），密封后由A、B、C、D、E等6家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。各家實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證結(jié)果新特能源股份有限公司、陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司、洛陽中硅高科技有限公司分析測(cè)試中心、四川永祥新能源有限公司、江蘇中能科技有限公司、內(nèi)蒙古鑫元硅材料科技有限公司，對(duì)3個(gè)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)水平的樣品做6次，結(jié)果見表6。表6各家實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證結(jié)果單位：NTU實(shí)驗(yàn)室空白樣品1樣品2樣品3實(shí)驗(yàn)室10.1410886814670.1611127414540.1411767873960.1510548154650.1410207744190.151014759413三、標(biāo)準(zhǔn)水平分析本標(biāo)準(zhǔn)屬首次制定，標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)同比國(guó)內(nèi)及國(guó)際上知名的廠家的需求指標(biāo)。四、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)是新制定的行業(yè)。本標(biāo)準(zhǔn)的制定是我國(guó)硅多晶用硅粉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善和補(bǔ)充。本標(biāo)準(zhǔn)的制定與現(xiàn)行的相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系不矛盾、不沖突，其相互關(guān)系非常協(xié)調(diào)。五、標(biāo)準(zhǔn)中涉及的專利或知識(shí)產(chǎn)權(quán)說明本標(biāo)準(zhǔn)不涉及任何專利或知識(shí)產(chǎn)權(quán)。六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)無七、標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性或推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建議本標(biāo)準(zhǔn)建議不作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，而建議作為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。八、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)、全國(guó)半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)的宣傳力度，介紹本標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)