硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅編制說明

團體標準《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》（送審稿）編制說明一、工作簡況1、項目背景和立項意義在多晶硅生產(chǎn)工藝中，工業(yè)硅的氫氯化反應(yīng)生產(chǎn)三氯硅烷(SiHCl3)，反應(yīng)過程中會產(chǎn)生CH3SiHCl2等，該物質(zhì)與三氯氫硅的沸點接近后續(xù)工藝難以去除，目前最有效、成本最低的方法是催化氯化法。對于催化劑，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需滿足基本要求：具有良好的活性、熱穩(wěn)定性和一定的機械強度。我國對于多晶硅中催化劑的類型、用量沒有統(tǒng)一標準，行業(yè)仍有使用CuCl作為催化劑，但CuCl對水生生物有極高毒性，對水體環(huán)境產(chǎn)生長期不良影響，一旦處理不當，將會對人與環(huán)境造成極大影響，且這不符合無毒、節(jié)能降耗的長久規(guī)劃。而CuCl2作為催化劑由于價格低廉，無毒，在多晶硅行業(yè)中已經(jīng)成為主流催化劑。國家現(xiàn)行標準GB/T15901-2021《化學(xué)試劑二水合氯化銅（氯化銅）》中規(guī)定了二水合氯化銅（氯化銅）的技術(shù)要求、試驗、檢驗規(guī)則及包裝等，但這僅是對CuCl2原料本身做出了規(guī)定性要求，而對多晶硅生產(chǎn)中作為催化劑的CuCl2的所涉及到的技術(shù)沒有相關(guān)說明規(guī)定，也沒有相關(guān)國標和行標來支撐，因此，急需相關(guān)標準對多晶硅行業(yè)中涉及到的CuCl2催化劑加以說明。2、任務(wù)來源根據(jù)2024年3月1日《關(guān)于召開半導(dǎo)體材料標準項目論證會暨標準制修訂工作會議的通知》（半材標委[2024]8號）的要求，《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》由四川永祥新能源有限公司負責牽頭起草，計劃號為2023-036-T/CNIA，由全國有色金屬標準化技術(shù)委員會、全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會歸口，全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會負責組織。3、項目承擔單位概況四川永祥股份有限公司成立于2002年11月，是通威集團控股的通威股份有限公司（股票代碼：600438）旗下的一家大型民營科技型企業(yè)，注冊資本14.21億元。永祥股份自2002年11月成立以來，一直致力于打造和完善化工及新能源產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)了從“鹽鹵、燒堿、聚氯乙烯到電石渣水泥”和從“氯化氫、三氯氫硅到多晶硅新能源”的新能源與化工完整結(jié)合的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。旗下?lián)碛杏老槎嗑Ч琛⒂老樾履茉?、永祥能源科技、?nèi)蒙古通威、云南通威、永祥硅材料、永祥光伏科技、永祥新材料、通威綠能等分子公司，員工9000余名，產(chǎn)品涉及高純晶硅硅料、單晶硅棒、燒堿、聚氯乙烯、電石渣綜合利用水泥等。到2023年底，永祥高純晶硅產(chǎn)能將達到35萬噸，根據(jù)中期發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計2024年—2026年，公司高純晶硅產(chǎn)能將達到80-100萬噸，進一步夯實行業(yè)龍頭地位。公司擁有國際先進的技術(shù)人才團隊和研發(fā)實力，成立了多晶硅工程技術(shù)研究中心、企業(yè)技術(shù)中心、高純晶硅制備工程實驗室、博士后創(chuàng)新實踐基地，在冷氫化、反歧化、高效還原、大型精餾節(jié)能、尾氣回收、熱能梯級綜合利用、氯氫元素閉路循環(huán)等技術(shù)領(lǐng)域擁有自主知識產(chǎn)權(quán)二百多項研究成果。高純晶硅核心技術(shù)已迭代升級至“第七代永祥法”，N型單晶90%以上，達到電子級晶硅水平。產(chǎn)品質(zhì)量、綜合技術(shù)指標、生產(chǎn)成本行業(yè)領(lǐng)先，產(chǎn)品涵蓋了電子級和太陽能級，公司與國內(nèi)多家下游知名光伏電池與組件企業(yè)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，產(chǎn)品品質(zhì)獲得市場高度認可和評價。電性能方面，產(chǎn)品關(guān)鍵性雜質(zhì)元素純度達99.999999999%，實現(xiàn)高純晶硅“中國智造”。多年來，公司榮獲了“國家高新技術(shù)企業(yè)”、國家工信部“綠色工廠”、“國家知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢企業(yè)”“中國專利優(yōu)秀獎”“中國半導(dǎo)體材料專業(yè)十強”“點贊中國最具影響力綠色企業(yè)品牌”“四川省專利一等獎”“四川省專利創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)獎”“四川省優(yōu)秀民營企業(yè)”“四川省技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)”“四川省成果轉(zhuǎn)化示范企業(yè)”“綠色企業(yè)管理獎”“節(jié)能減排先鋒企業(yè)”“踐行社會責任優(yōu)秀企業(yè)”等殊榮。公司將秉持“誠信正一”的經(jīng)營理念和“追求卓越，奉獻社會”的企業(yè)宗旨及清潔生產(chǎn)的環(huán)保理念，堅持“可靠性是高純晶硅行業(yè)的生命線”的理念，堅持綠色高質(zhì)量發(fā)展，積極推動我國“碳中和”偉大進程，加快新能源產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展，以高純晶硅為核心，以循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈為依托，朝著打造高純晶硅的世界級龍頭企業(yè)和世界級清潔能源公司的宏偉目標砥礪奮進。4、主要工作過程4.1立項階段2023年1月，四川永祥新能源有限公司向中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提交了《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》標準立項建議書、標準草案及標準立項報告等材料，委員會論證結(jié)果為同意標準申報立項，2023年8月14日，半導(dǎo)體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會下達了制定《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》標準的任務(wù)，計劃編號2023-036-T/CNIA。4.2起草階段本項目任務(wù)下達后，四永祥新能源有限公司成立了標準編制小組，明確了工作指導(dǎo)思想，制定了工作原則、任務(wù)分工。標準編制組認真學(xué)習(xí)編制原則和需要注意的內(nèi)容，收集查閱了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料，為標準編寫提供參考和支撐。在調(diào)研工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)逐步修改完善，2023年12月形成了《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》討論稿及編制說明。2024年3月，由全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會組織，在江蘇省南京市召開半導(dǎo)體材料標準工作會議。與會專家對《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》討論稿進行了逐字逐句的討論，對本標準的技術(shù)要點內(nèi)容和文本質(zhì)量進行了充分討論，對本標準的范圍、規(guī)范性引用文件、性狀、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸、貯存和隨行文件、訂貨單內(nèi)容等提出了相應(yīng)修改意見。會后，編制組人員根據(jù)與會專家意見對討論稿進行了修改、補充、完善，于2024年3月完成征求意見稿及編制說明。2024年4月，由全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會組織，在山東濟南市召開半導(dǎo)體材料標準工作會議。與會專家對《硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅》預(yù)審稿進行了討論，共計收集意見13條。會后，編制組人員根據(jù)與會專家意見對討論稿進行了修改、補充、完善，于2024年5月完成編制說明。二、標準編制原則和標準主要內(nèi)容1、編制依據(jù)本標準編制依據(jù)GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分》、GB/T20001.4-2015《標準編寫規(guī)則第10部分：產(chǎn)品標準》的要求進行編寫。標準中確定了適用范圍、等級劃分及其雜質(zhì)含量要求、檢驗規(guī)則、包裝、運輸、貯存等技術(shù)內(nèi)容。本標準主要根據(jù)硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅的實際使用需求，結(jié)合目前市場銷售及相關(guān)廠家的合同指標進行制定。2、標準技術(shù)內(nèi)容的確定2.1項目和指標硅多晶生產(chǎn)用無水氯化銅的技術(shù)要求見表1。表1無水氯化銅技術(shù)要求項目指標含量（CuCl2），%≥98.0水不溶物，%≤0.1pH(5%溶液，25℃)2.4-4.0水分，%≤0.75總雜質(zhì)含量(Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、As、Cd、Pb)，%≤0.1從客戶體驗的角度增加了陶瓷制品的力學(xué)性能及外觀質(zhì)量要求，在中高端陶瓷制品領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品力學(xué)性能及表觀的控制都有很嚴格的要求，因此在多晶硅還原爐用氮化硅制品的標準制定中增加力學(xué)性能及表觀質(zhì)量的控制要求，以滿足終端市場的需求。氯化銅含量參照英國標準BS5532-1：1990《化學(xué)試劑中銅化合物的規(guī)范》中規(guī)定，無水氯化銅的相對分子質(zhì)量（分子量）應(yīng)在134.45~134.47之間，其CuCl2質(zhì)量分數(shù)應(yīng)在98.0%以上。同時，美國標準ASTME1300-16《標準實施規(guī)范：化學(xué)品的標記、摘要和標志》中規(guī)定，無水氯化銅應(yīng)為無色或綠色晶體，其CuCl2質(zhì)量分數(shù)應(yīng)在98.0%以上。無水氯化銅作為硅粉與三氯氫硅、氫氣高溫高壓反應(yīng)的催化劑，從實際使用需求的角度增加了pH、水分、總雜質(zhì)含量要求。無水氯化銅作為硅粉與三氯氫硅、氫氣高溫高壓反應(yīng)的催化劑，控制水分指標在于避免催化劑與硅粉接觸結(jié)團，硅粉遇水易受潮，容易堵塞硅粉下料管道，導(dǎo)致吹進氫化爐中的原料硅粉不均勻，影響轉(zhuǎn)化率及裝置生產(chǎn)運行時長。無水氯化銅中總雜質(zhì)含量不能超高，否則帶入大量金屬雜質(zhì)進入氫化爐中，導(dǎo)致反應(yīng)催化效果變差，影響轉(zhuǎn)化率。2.2分析方法說明2.2.1外觀檢查在自然散射光下，用目視法檢查外觀。2.2.2氯化銅含量的測定根據(jù)GB/T15901-2021《化學(xué)試劑二水合氯化銅（氯化銅）》6.2的方法測定。2.2.3水不溶物根據(jù)GB/T9738-2008《化學(xué)試劑水不溶物測定通用方法》的方法測定。2.2.4pH根據(jù)GB/T23769-2009《無機化工產(chǎn)品水溶液中pH值測定通用方法》的方法測定。2.2.5水分根據(jù)GB/T35924-2018《固體化工產(chǎn)品中水分含量的測定熱重法》的方法測定。2.2.6總雜質(zhì)含量Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、As、Cd、Pb元素根據(jù)GB/T30902-2014《無機化工產(chǎn)品雜質(zhì)元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)》的方法測定。三、標準水平分析本標準為首次制定，標準指標同