工业硅中单质硅的挥发与测定

1、冶金分析.2008 ,28(7) :62-64Metallurgical Analysis t2OO8 28(7) :62-64:1000- 7571(2008)07- 0062 - 03林炳熹杨 红曾 静,陈宁娜（中冶武汉冶建技术研究有限公司湖北武汉430081）:分析了样品中的碱不溶物及硅质杂质对单质硅测定的干扰提出了排除工业硅中主要 杂质成分游离二氧化硅干扰的测定方法。在试验基础上确定以50 g/L氢氧化钠浸取动物 胶重量法测定滤液中的硅含量和氢氟酸重量法直接测定工业硅中单质硅含量的两种方法，弥 补了由于相应标准以差减法测定工业硅中单质硅时混杂其中的高硅材质无法检出所造成的偏 差.方法回

2、收率均在99. 9 %100. 0帰之间。结果表明本方法操作简便快速、结果稳定可靠, 适用于基层实验室进行工业硅品位的判定。:工业硅:单质硅:动物胶:氢氣酸;氢氧化钠:O655:A62 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 冶金分析.2008 ,28(7) :62-64Metallurgical Analysis t2OO8 28(7) :62-6462 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing Ho

3、use. All rights reserved, 冶金分析.2008 ,28(7) :62-64Metallurgical Analysis t2OO8 28(7) :62-64随着附火材料行业的发展，其品种也变得多 样化工业硅被越来越多的应用到其中。在日常 检测中作为原料的工业硅有时有可能被人为地 在其中混入了其他硅质材料如:硅微粉、石英砂、 硅土、硅砖粉等.以次充好。目前工业硅中单质 硅的品位判定都用差减法7 而国家标准中只 介绍了 Fe：O3 .AI2O3 ,CaO,MgO的测定方法，没 有SiO：的测定方法因而造成用这些标准判断原 料的真实品位时会因为没有减掉混杂进的二氧化 硅而不能

4、获得单质硅的真实含量发生严重的偏 差。我们在多次试验的基础上分析了样品中的碱 不溶物及硅质杂质对单质硅测定的干扰制定了 一套比较全面的测定工业硅中单质硅的方法在 原有的基础上增加了碱溶动物胶重量法和氢氣 酸挥发法以直接测定样品中的单质硅含量避免 7由于差减法可能漏检杂质所造成的偏差可直 接用于判定工业硅品位。NaOH溶液:50 g/L;动物胶溶液：10 g/L;HF: = 1. 14 g/ niL ; HNCh : = 1. 42 g/ mL 0 所用试剂均为分析纯，实验用水为去高子水01. 2L2. 1碱溶法称取一定质量的试样（视其含量 而定）于塑料烧杯中加入50 mL NaOH溶液.在 电

5、热板上浸泡1 h.用中速滤纸过滤。取滤液于 400 mL烧杯中.加盐酸酸化.于电热板上低温蒸 发至干加入25 mL盐酸溶解溶块再加入10 mL动物胶充分搅拌用中速滤纸过滤,将滤纸 连同沉淀于连堆塌中低温灰化，在高温炉中于1 000灼烧30 min ,称取灼烧物的质量.即可计 算样品中的单质硅含量。12 2氢氟酸法称取一定质量的试样（视其含 量而定）于钳堆竭中，在750 CF灼烧至恒重。在 堆竭中加入10 mL HF .于电热板上低温蒸干在 750 饰灼烧至恒重.此时样品中的二氧化硅巳 挥发完全,记录试样连同堆竭的质量。再在堆坍 中加入 10 mL HF JO mL HNCh ,1 mL H2S

6、O4 , 在电热板上低温蒸干再次放入750 C的高温炉 中灼烧至恒3L并记录试样连同堆竭的质量通过 两次质量的差值即可计算样品中的单质硅含量。22. 1利用金属硅（肘% = 99. 99 ）进行下面的试62 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 冶金分析.2008 ,28(7) :62-64Metallurgical Analysis t2OO8 28(7) :62-6462 1994-2010 China Academic Journal Electronic Pu

7、blishing House. All rights reserved, 冶金分析.2008 ,28(7) :62-64Metallurgical Analysis t2OO8 28(7) :62-64:2007 12 - 06:林炳熹（1948）.男商级工程师.公司首席专家，从事化学分析研究.E-mail :lbxl948 sina com。62 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, LIN Bing-xi, YANG Hong .ZENGJing .et al.

8、Volatilization and determination of monatomic silicon in industrial silicon.Metallurgical Analysis .2008 28(7) :62-64验采用NaOH浸取法来分离这些碱不溶物。为 了确定金属硅被全部浸取出来的最佳条件.在不 同的温度、放置时间和NaOH溶液浓度进行多次 试验。我们发现:选用NaOH溶液的浓度不小于 50 g/ L .温度在60 9以上，浸取时间1 h以上时 可以取得较为理想的结果(见表1) o(n = 4) 1994-2010 China Academic Journal Elec

9、tronic Publishing House. All rights reserved. htlp:/LIN Bing-xi, YANG Hong .ZENGJing .et al. Volatilization and determination of monatomic silicon in industrial silicon.Metallurgical Analysis .2008 28(7) :62-64rIable 1 Extract ion condition tests加入Si量(mg)AddedNaOH溶液浓度(g/L) Concentration浸取时间(niin)Ext

10、raction time浸取温度(OExtraction temperature回收量(mg) Recovered100. 0010120常温(Rbom tenperature)5tt 35100. 00306060 8099. 89100. 00503010099. 75100. 003012010099. 90100. 001060常温(Rbom tenperature)52 10100. 00503060 8099- 55100. 001012060 808tt 35100. 003060常温(Rbom tenperature)5tt 20100. 00506010099 92100.

11、00306010099. 83100. 00506060 8099. 87硅质添加物(硅微粉、石英砂、硅砖粉)进行碱溶浸2 2取试验.结果见表2 o2- 2. 1碱溶法对于工业硅中一些可能存在的2( n = 5)laNe 2 Disturhnnce test for silicon impurity硅微粉Silicon micropowder石英砂Quartzite硅砖粉Silicon brickpowder硅土SilicaNaOH溶液 浓度(g/L) G)nccnt ration浸取时间(min)Extraction time浸取温度(OExtractiontemperatureSiO：回收

12、量 (mg) Recovered1001001001003030100a 101001001001003060100a 1410010010010030120100a 1610010()1001005030100a 151001001001005060100a is10010010010050120100a 381001001001008030100a is1001001001008060100a 2010010010010080120100a 4410010010010010030100a 3910010010010010060100a 681001001001001001201001. 0

13、2 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. htlp:/LIN Bing-xi, YANG Hong .ZENGJing .et al. Volatilization and determination of monatomic silicon in industrial silicon.Metallurgical Analysis .2008 28(7) :62-64 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publis

14、hing House. All rights reserved. htlp:/LIN Bing-xi, YANG Hong .ZENGJing .et al. Volatilization and determination of monatomic silicon in industrial silicon.Metallurgical Analysis .2008 28(7) :62-64从表2可知:浸取温度为100 C,NaOH溶液 浓度在3080 g/L .浸取时间3060 min时，上 述这些杂质中的二氧化硅基本不被浸取出来干扰 金属硅的测定。结合表I所得出的结论我们最终 选定的浸取条

15、件为：浸取温度100 9.浸取液 NaOH的浓度为50 g/L.浸取时间为1 h。2 2 2 SiO：的挥发效果及灼烧试验 按照 1. 2. 2的方法进行以下试验:称取100. 00 mg的 二氧化硅5/ % = 99. 99)，分别利用HF.HF - HN0jSO4进行挥发试验后.将残渣在高温 炉中不同温度下灼烧直至恒重。由试验可以看 出，灼烧温度为6001 000 C.采用HF或HF HNO圧SCh来挥发样品中的二氧化硅，回63 收率都在99 %以上。ZZ3金属硅的挥发效果及灼烧试验 按照 I- 2 2的方法进行试验由结果我们可以看出灼 烧温度小于900如测定结果影响不大900 C 以上则

16、试样中的单质硅开始氧化增重。利用HF HNO$H：SO“挥发样品中二氧化硅的同时也 将样品中的单质硅挥发.而先用HF来挥发样品 中的二氧化硅就不影响单质硅的测定。因此我们 选择的最佳实验条件为:先用HF挥发SiO：后再 用HN0.H2SO4挥发单质硅，同时选择 灼烧温度为750 C.二氧化硅的回收率都在99 % 以上。2 24样品回收试验 在最佳实验条件下对加 入等量干扰物质(二氧化硅、硅微粉、石英砂、硅 土、硅砖粉等)及纯工业硅混合样品进行回收试 验，回收率均在99. 9 %100. 0 %之间。3按照实验方法对不同含量的工业硅样品进行了分析，结果见表3。rIable 3 Analytica

17、l results samples71 = 5, u/ %样品编号NaOH dssolveHF挥躺HF olalilizalionNo.测定值RSD测定值RSDFound(%)Found(%)177. 891. 2077. 951. 15985. 361. 0385. 43L 10393. 58a 9893. 62a 95(1JCB/T14849 - 93工业硅化学分析方法S. 2ISN/TO551996 出口金属硅中铁、铝、钙的测定 S.(3JCB/T69012004硅质耐火材料化学分析方法S.I4JCB/T6900 - 2006铝硅系耐火材料化学分析方法 1994-2010 China A

18、cademic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. htlp:/LIN Bing-xi, YANG Hong .ZENGJing .et al. Volatilization and determination of monatomic silicon in industrial silicon.Metallurgical Analysis .2008 28(7) :62-64 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rig

19、hts reserved. htlp:/LIN Bing-xi, YANG Hong .ZENGJing .et al. Volatilization and determination of monatomic silicon in industrial silicon.Metallurgical Analysis .2008 28(7) :62-64Volatilization and determination of monatomic siliconin industrial siliconLIN Bing-xi * , YANG Hong, ZENGJing, CHEN Ning-n

20、a(Wuhan Metallurgical Construction Co. Ltd. of MCC Group .Wuhan 430081 .China)Abstract : On the basis of many times of experiments 4he interference of alkaline insoluble matters and silicon impurities on the determination of monatomic silicon was discussed .and the method for the removal of main impurity component (free silica) in industrial silicon was proposed Two methods including extraction by 50 g/L NaOH animal glue gravimctry for the determination of silicon in filtrate and HF gravimetry for the direct determination of monatom