锂矿是指自然生成的可以经济开采的锂资源,在自然界中已发现锂矿物和含锂矿有150多种。制取锂的矿物原料主要是锂辉石(Li2O含量为5.8%~8.1%)、锂云母(Li2O含量为3.2%~6.45%)、磷锂铝石(Li2O含量为7.1%~10.1%)、透锂长石(Li2O含量为2.9%~4.8%)及铁锂云母(Li2O含量为1.1%~5%)等。我国的锂矿资源按基础储量计,占全世界的13.7%;按储量计,占全世界的25.7%。碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂的基础材料,是整个锂工业中最关键的产品。我国生产的碳酸锂中,有80%以上为矿石提取。近年来,新能源汽车市场快速增长,对锂矿资源供应和需求产生了重大影响,在锂矿资源短缺的背景下,矿石中锂含量的检测分析显得尤为重要。
目前,常用的锂矿检测方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体光谱法、等离子体质谱法等。原子吸收光谱是锂矿检测的标准分析方法,在GB/T17413.1-2010《锂矿石、铷矿石、铯矿石化学分析方法第1部分锂量测定》标准方法中,样品经消解后,于原子吸收分光光度计上,波长670.8nm处,使用空气-乙炔火焰分析测定锂元素,计算氧化锂的量。
火焰原子吸收法具有检测速度快、灵敏度高、仪器操作简便等优点,适用于锂矿中锂元素含量的分析,从而指导锂矿的选矿和加工。本文建立了矿石中锂元素的湿式消解-火焰原子吸收法,并对锂矿石标准物质进行了分析测定,结果表明该法定值准确。
二、实验部分
2.1试剂与样品
硝酸(优级纯)、盐酸(优级纯)、氢氟酸(优级纯)
锂单元素标准溶液(含量为100mg/L),国家标准物质研究中心
GBW07153锂矿石成份分析标准物质,地质矿产部沈阳综合盐矿测试中心
2.2仪器
GGX-810原子吸收分光光度计
EG20A可调恒温电热板
2.3标准曲线配制
配制方法:取100mg/L的锂标液,分别吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0和4.0mL,标准工作液,置于100mL容量瓶中,用1%硝酸定容至刻线,配制成浓度为0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mg/L的锂标准系列溶液,摇匀待测。
2.4样品前处理
锂矿石样品处理流程:称取0.2g(精确至0.0001g)锂矿石成份分析标准物质于聚四氟乙烯坩埚中,加入5mL王水,反应约5min后,取下冷却,加入2mL氢氟酸,摇晃坩埚使反应均匀。盖上盖子置于控温电热板上120℃消解1h,升温至160℃继续消解1h,中间去盖数次摇晃坩埚使反应充分。取下盖子继续消解,待坩埚内白烟冒尽,冷却至室温,转移至50mL容量瓶中,定容,摇匀,稀释50倍,待测。同时做试剂空白试验。
2.5仪器分析条件
经条件优化后,确定了锂元素的测试条件,见表1。
表1锂元素测试条件
元素波长
灯电流
光谱带宽
燃烧器高度
乙炔流量
空气流量
Li
670.8nm
5mA
0.2nm
5mm
1.3L/min
7L/min
2s
三、样品测试结果3.1工作曲线
图1锂校准曲线
表2校准曲线数据
序号
吸光度Abs
标准浓度(mg/L)
回算浓度(mg/L)
STD.01
0.0000
0
STD.02
0.0347
0.5
0.5050
STD.03
0.0687
1
1.0210
STD.04
0.1332
2
2.0000
STD.05
0.1989
3
2.9970
STD.06
0.2646
4
3.9940
3.2样品中氧化锂的测定结果外标法测得含量为锂的含量,锂含量结果乘以锂与氧化锂的转换系数2.15,最终氧化锂含量如表3所示。
表3锂矿石测定结果
组分
证书标准值
证书标准偏差
实际结果
平均值
单位
Li2O
2.29
0.06
2.32
2.30
2.33
10-2
4小结本文建立了锂矿石中氧化锂含量的湿式消解-火焰原子吸收法。采用王水及氢氟酸的消解体系,使用火焰原子吸收法对锂矿石中氧化锂含量进行了分析测定。结果表明,用该法定值准确。同时,使用GGX-600、GGX-610、GGX-830、HGA-E50等型号对该锂矿石成份分析标准物质进行了测定,测定结果均在证书要求的不确定度范围内。
标准编号
标准名称
发布部门
实施日期
状态
YS/T254.4-2011
铍精矿、绿柱石化学分析方法第4部分:氧化锂量的测定火焰原子吸收光谱法
工业和信息化部
2012-07-01
现行
YS/T273.16-2020
冰晶石化学分析方法和物理性能测定方法第16部分:锂含量的测定火焰原子吸收光谱法
2021-04-01
YS/T509.1-2008
锂辉石、锂云母精矿化学分析方法氧化锂、氧化钠、氧化钾量的测定火焰原子吸收光谱法
国家发展和改革委员会
2008-09-01
YS/T575.28-2021
铝土矿石化学分析方法第28部分:氧化锂含量的测定火焰原子吸收光谱法
2021-07-01
YS/T1569.3-2022
镍锰酸锂化学分析方法第3部分:锂含量的测定火焰原子吸收光谱法
2023-04-01
YS/T1263.3-2018
镍钴铝酸锂化学分析方法第3部分:锂量的测定火焰原子吸收光谱法
2019-04-01
YS/T1342.4-2019
二次电池废料化学分析方法第4部分:锂含量的测定火焰原子吸收光谱法
2020-01-01
GB/T6609.19-2018
氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法第19部分:氧化锂含量的测定火焰原子吸收光谱法
国家市场监督管理总局.
2019-02-01
GB/T17413.1-2010
锂矿石、铷矿石、铯矿石化学分析方法第1部分:锂量测定原子吸收光谱法
国家质量监督检验检疫.
2011-02-01
YS/T1593.1-2023
粗碳酸锂化学分析方法第1部分:锂含量的测定火焰原子吸收光谱法