氯硅烷歧化反应用树脂催化剂(送审稿)编制说明

氯硅烷歧化反应用树脂催化剂（送审稿）编制说明

一 工作简况

1 项目背景和立项意义

近年来，以硅烷热解为基础的多晶硅生产方法以其具有投资小、能耗低、成本低、无污染等优势，受到了越来越多的关注。此外，热解硅烷法制备多晶硅工艺还具有工艺成熟、有成功案例可借鉴、市场介入较快等优点。因此，热解硅烷法很有可能成为未来多晶硅市场上的一颗明星。硅烷的制备方法主要有歧化法、硅化镁法和新硅烷法。歧化法是由四氯化硅与冶金级硅、氢气在冷氢化单元生成三氯氢硅，三氯氢硅经歧化反应生产硅烷．歧化法制备硅烷具有原料易得、反应温度不高、采用闭环工艺、污染小、单程转化率能达到92%～97%的优点，非常适合工业大规模连续生产，具有非常大的发展潜力。

以上所述的工艺过程中都涉及到了氯硅烷歧化反应，而且在实际工业化过程中都需要有催化剂的存在下，才能使反应顺利进行。

由于市场对多晶硅产品品质要求不断的提升，这就对多晶硅生产过程中所用的原辅料质量要求更加严格，而氯硅烷歧化反应催化剂中杂质的含量直接影响多晶硅产品品质。多晶硅歧化反应用催化剂是大孔结构的阳离子交换树脂。在《HG2165-91 大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂》、《DL/T 519-2004火力发电厂 水处理用离子交换树脂验收标准》中无金属杂质的检验方法及指标，在《HG/T 3944-2007 聚氯乙烯树脂 金属离子含量的测定 ICP法》中有关于铅、铬、镉、汞、砷的金属元素测定，而对于影响多晶硅品质的硼、磷、铝、铁、镍、铜、锌没有相关研究，特别是硼磷受温度影响变化较大，其检测不能参考消解反应进行前处理。因此,建立多晶硅用催化剂（树脂）中杂质含量的检验标准，对于优化流化床法和CVD炉法工艺参数，提高硅烷转化效率、提高硅烷尾气的转化再利用效率都有着重要的意义。同时，硅烷气体也可以继续延伸至高纯多晶硅的制备，通过硅烷，可以将多晶硅工厂内部有机地结合，对于提高我国多晶硅工厂的产品品质、减低成本、减少排放、延伸产业链具有重要的意义，是多晶硅产业发展的一个承前启后的亮点。电子工业对半导体硅的质量要求越来越高，即使含有极少量的杂质都会对硅半导体器件的电学性质有严重的影响，因此在多晶硅生产过程中应清楚这些杂质是从何而来的，通过对各个环节的严格控制和精细化管理，才能有效地将这些杂质从系统中去除，使多晶硅产品达到行业质量标准。

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2 任务来源

根据中国有色金属工业协会文件《关于下达2017年协会标准制修订计划的通知》（中色协科字[2017] 8号）的要求，《氯硅烷歧化反应用树脂催化剂》由内蒙古神舟硅业有限责任公司牵头负责制定，计划编号：2016-028-T-CNIA，要求于2018年完成。 3 标准项目编制单位简况

内蒙古神舟硅业有限责任公司是中国航天科技集团公司第八研究院（上海航天工业（集团）有限公司）、上海航天汽车机电股份有限公司为主投资的专业从事硅材料研发、多晶硅及下游产品生产及销售为一体的高新技术企业。公司于2007年5月在内蒙古自治区呼和浩特市金桥开发区注册成立，注册资金达22亿元人民币。公司以打造万吨级多晶硅生产能力，并拥有核心技术和自主知识产权的一流新能源企业为目标，分两期建设多晶硅项目。经过几年试生产和技改，公司在稳定生产工艺、品质改善、节能降耗等方面都取得了突破，已形成年5000吨多晶硅产能，整个装置实现了连续、稳定、经济生产。公司于2011年顺利通过了国家工信部等三部委组织的多晶硅行业准入审核，2014年进入国家工信部公告的符合《光伏制造行业规范条件》企业名单之列。

公司实验室固定资产投资近亿元，配备了目前世界上最为高端的诸多精密分析仪器，拥有电感耦合等离子体质谱仪、电感耦合等离子体光谱仪、原子吸收、离子色谱仪、气相色谱仪、气相色谱质谱联用仪、傅立叶变换红外光谱仪、傅立叶变换低温红外光谱仪、高频光电导少子寿命测试仪、微波寿命仪等多套设备。承担公司进厂原辅料、过程样品及成品的检测和质量保证工作，并在2015年8月获得中国合格评定国家认可委员会实验室认可证书。公司具备了本标准制定及相关实验条件和分析能力。 4 主要工作过程

接到行业标准制定计划任务后，在全国有色金属标准化技术委员会的组织下，内蒙古神舟硅业有限责任公司成立了《氯硅烷歧化反应用树脂催化剂》协会标准编制组，统一领导，明确职责，明确了编制组成员的任务分工，制定了标准编制工作方案。编制组开展了相关国内外资料、标准的整理和研讨工作。同时组织相关技术人员进行了大量含量分析方法的实验工作，结合实际情况和具体的实验结果，对拟制定标准所涉及的内容、范围、适用性、可操作性、科学性等内容进行了认真研讨、论证和改进。通过试验，初步确立了方法标准的技术要素、仪器参数和性能指标等。在主要技术内容上，取得了较为一致的意见，标准起草过程中未发生重大分歧意见。

自2017年4月编制组组织分析技术人员开展了大量调研、实验研究工作，对标准

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文本做了多次修改，2017年6月编制完成《氯硅烷歧化反应用树脂催化剂》讨论稿。2018年3月完成审定稿内容。 二 标准编制原则和确定标准主要内容 1 编制原则

本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》和GB/T 20001.4-2001《标准编写规则 第4部分： 化学分析方法》的要求进行编写。标准中简述了方法提要，确定了测定范围、所用试剂、采样要求、分析操作步骤、数据处理、以及分析方法评价（RSD）等技术内容。 2 标准主要内容说明 2.1 标准题目的确定

本标准的题目完全能够高度概括标准主旨和中心，能够反映出氯硅烷歧化反应用树脂催化剂产品标准的作用。 2.2 范围

本标准规定了氯硅烷歧化反应用树脂催化剂的技术指标。

表1 氯硅烷歧化反应用树脂催化剂（湿基）

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

表2 氯硅烷歧化反应用树脂催化剂（干基）

序号 1 2 3

含水量，% 有效粒径， mm 质量交换容量，mmol/g 体积交换容量， mmol/mL 均一系数 湿视密度，g/mL 湿真密度，g/mL 最大转型膨胀率（OH-Cl），% 圆球率，% B、P含量及金属杂质（铝、铬、铁、镍、铜、锌），% 项目 粒度（0.40-1.25）mm ， % 指标 ≥95 50～65 ≥0.5 ≥5.0 ≥1.45 ≤1.6 0.65～0.72 1.03～1.06 ≤25 ≥90 铜、锌）总和≤0.06 B≤0.0025、P≤0.0025、金属杂质（铝、铬、铁、镍、项目 粒度（0.50-1.25）mm ， % 含水量，% 有效粒径， mm 3

指标 ≥98 ≤3.0 0.5-0.8

4 5 6 7 8 9 质量交换容量，mmol/g 体积交换容量， mmol/mL 均一系数 最大转型膨胀率（OH-Cl），% 渗磨圆球率，% B、P含量及金属杂质（铝、铬、铁、镍、铜、锌），% ≥5.0 ≥1.40 ≤1.6 ≤25 ≥90 铜、锌）总和≤0.06 B≤0.0025、P≤0.0025、金属杂质（铝、铬、铁、镍、 2.3 检验 2.3.1 外观

乳白色至淡黄色不透明球粒，外观均一，无黑粒和可见杂质，用目视法检测。 2.3.2 粒度、有效粒径和均一系数

试验按照GB/T5758-2001规定进行。 2.3.3 含水量的测定

试验按照GB/T 5757-2008规定进行。 2.3.4 质量交换容量、体积交换容量 试验按照GB/T 16580-1996 规定进行。 2.3.5 湿视密度、湿真比重

试验按照GB/T 8330-87、及GB/T 8331-87规定进行。 2.3.6 最大转型膨胀率

试验按照GB/T 11991-2008 规定进行。 2.3.7 圆球率

试验按照GB/T 12598-90 规定进行。 2.3.8 B、P及金属杂质的检测（ICP法）

详见《氯硅烷歧化反应用树脂催化剂中杂质含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》的标准文本和编制说明。 三 标准水平分析

目前，对于2.3.1-2.3.7的检验项目，均可参照国家标准进行，而ICP法检测的树脂中杂质在《HG2165-91 大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂》、《DL/T 519-2004火力发电厂 水处理用离子交换树脂验收标准》中无金属杂质的检验方法及指标，在《HG/T 3944-2007 聚氯乙烯树脂 金属离子含量的测定 ICP法》中有关于铅、铬、镉、汞、砷的金属元素测定，而对于影响多晶硅品质的硼、磷、铝、铁、镍、铜、锌没有

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相关研究，特别是硼磷受温度影响变化较大，其检测不能参考消解反应进行前处理。本标准属于首次制定，同时规定了氯硅烷歧化反应用树脂催化剂中硼、磷、铝、铬、铁、镍、铜、锌含量检测的化学分析方法，可以一次样品处理，达到国内先进水平。 四 与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性

本标准为氯硅烷歧化反应用树脂催化剂产品标准，与现行法律、法规和相关标准相协调、无冲突。

五 重大分歧意见的处理经过和依据

编制组根据起草前确定的编制原则进行了标准起草，标准起草小组前期进行了充分的准备和调研，并做了大量调查论证、信息分析和实验工作，在主要技术内容上，行业内取得了较为一致的意见，标准起草过程中未发生重大分歧意见。 六 标准作为强制性或推荐性国家（或行业）标准的建议

本标准为氯硅烷歧化反应用树脂催化剂的产品标准，适用于氯硅烷歧化反应用树脂催化剂的一般性通用要求，建议本标准作为推荐性协会标准发布实施。

标准编制组

2018年3月30日

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