测定锂云母矿石粉末中锂、钠、钾、铷和铯元素含量

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随着新能源产业锂电池技术的发展，锂的需求量日益增大，作为生产锂元素的主要原料锂云母，是富含锂、钠、钾的重要矿产资源，同时含有少量的铷、铯等稀有元素。如何开发建立出一种准确、快速测定锂矿石中锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）的方法对锂矿石的综合开发利用具有重要的实际意义。因此，受到人们越来越多的关注。测定锂云母矿石粉末中锂、钠、钾、铷和铯元素含量 随着新能源产业锂电池技术的发展，锂的需求量日益增大，作为生产锂元素 的主要原料锂云母，是富含锂、钠、钾的重要矿产资源，同时含有少量的铷、铯 等稀有元素。如何开发建立出一种准确、快速测定锂矿石中锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）的方法对锂矿石的综合开发利用具有重要的实际意 义。因此，受到人们越来越多的关注。 目前对于矿石前处理后试样溶液的测定方法主要有原子吸收光度法(AAS)、电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)等。我 国有色金属行业关于锂矿石中锂、钠、钾、铷、铯的测定采用此法(YS/T 509.1-2008《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》和YS/T 509.2-2008《锂辉石、锂云母精矿化学分析方 法氧化铷、氧化铯量的测定火焰原子吸收光谱法》)。本文利用微波消解仪和原 子吸收分光光度计建立火焰法测定锂云母粉末中锂、钠、钾、铷、铯的方法，该 方法具有应用范围广、操作方便等优点。 实验部分 实验仪器： APL微波消解仪（小乐） 超高压转子+罐子 实验试剂 氢氟酸 15ml硫酸 3ml氯化钾 8ml； Li、Na、K、Rb、Cs元素标准物质。 实验条件 表1仪器分析条件 元素 分析谱线入 (nm) 狭缝宽度 (nm) 灯电流 (mA) 火焰类型 乙炔流量 (L/min) 670.80 0.4 3.00 空气-乙炔 1.30 Na 589.00 0.2 3.00 空气-乙炔 1.30 K 166.50 0.4 3.00 空气-乙炔 1.30 Rb 780.00 0.4 3.00 空气-乙炔 1.30 Cs 852.10 0.2 10.00 空气-乙炔 1.30 样品前处理 测试锂、钠、钾元素 取0.25g（精确到万分之一）于四氟乙烯罐中，加入少量水润湿,3mL硫酸(1+1)，15mL氢氟酸,盖上盖子,如以下消解程序，试样溶解完毕，温度升高至220℃赶 酸(冒浓的三氧化硫烟)，赶酸完毕,冷却至室温，加入25mL水加热熔解,转移至 50mL容量瓶中，用去离子水冲洗3次，定容至刻度，摇匀，过滤，备用。 阶段 温度/℃ 升温时间/min 恒温时间/min 功率/W 1 150 5 5 400 2 180 5 10 400 3 210 5 40 400 测试铯元素 取0.25g（精确到万分之一）于四氟乙烯罐中，加入少量水润湿,3mL硫酸(1+1)，15mL氢氟酸,盖上盖子,如以下消解程序，试样溶解完毕，温度升高至220 ℃赶酸(冒浓的三氧化硫烟)，赶酸完毕,冷却至室温，加入25mL水加热熔解,转移 至50mL容量瓶中，用去离子水冲洗3次，再加入8ml K+水溶液 (优级纯KCl,K+离子含量1.0%),定容至刻度，摇匀，过滤，备用。 阶段 温度/℃ 升温时间/min 恒温时间/min 功率/W 1 150 5 5 400 2 180 5 10 400 3 210 5 40 400 测试铷元素 取0.25g（精确到万分之一）于四氟乙烯罐中，加入少量水润湿,3mL硫酸(1+1)，15mL氢氟酸,盖上盖子,如以下消解程序，试样溶解完毕，温度升高至220℃赶 酸(冒浓的三氧化硫烟)，赶酸完毕,冷却至室温，加入25mL水加热熔解,转移至 50mL容量瓶中，用去离子水冲洗3次，再加入8ml K+水溶液(优级纯KCl,K+离 子含量1.0%),0.6 ml硫酸(1+1),定容至刻度，摇匀，过滤，备用。 阶段 温度/℃ 升温时间/min 恒温时间/min 功率/W 1 150 5 5 400 2 180 5 10 400 3 210 5 40 400 实验结果 标准曲线 按照仪器工作条件设置仪器，待仪器稳定后，依次将表2中的各元素标准溶液进 行测试，以浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线。 表2.标准溶液浓度表 元素 浓度(mg/L) Li 0.00 0.10 0.30 0.50 0.70 1.00 Na 0.00 0.10 0.30 0.50 0.70 1.00 K 0.00 0.10 0.30 0.50 0.70 1.00 Rb 0.00 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 Cs 0.00 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 Li标准曲线 相关指数: 0.99930 浓度(mg /L) 曲线方程: Y=-0.02970*X^2+0.25755*X-0.00632 Na标准曲线 曲线方程: Y=0.40652*X+0.00037 K标准曲线 曲线方程: Y=0.39568*X+0.00280 Rb标准曲线 曲线方程: Y=0.08714*X+0.00238 Cs标准曲线 线性相关系数:0.99950 曲线方程: Y=0.04802*X+0.00366 样品分析 将处理过的样品，上机测试，同时做平行性实验，最后结果如下： 表3样品测试结果 单位: mg/Kg 样品元素 Li Na K Rb Cs 含量 1-1 19271.0605 1517.1383 61272.3711 22169.8711 3226.1013 1-2 19152.6621 1505.5914 61127.6406 22044.2363 3249.4084 RSD (%) 1-1 0.6415 0.4197 1.4677 0.7580 1.3294 1-2 0.7899 0.1430 1.9444 0.1308 1.0375 换算成氧化物含量如下表所示: 样品元素 Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O 含量 1-1 95732.8472 4090.0531 147617.3965 48485.5081 6840.6252 1-2 95144.6795 4058.9239 147268.7117 48210.7447 6890.0456 实验总结 锂云母矿石作为锂盐的主要来源原料备受人们的关注。锂云母矿石中一般含有 锂、钠、钾、铷、铯五种元素，如何准确测定这五种元素的含量显得尤为重要。本文采用了微波消解法，硫酸浸提样品中目标元素然后火焰原子吸收光谱法对这 五种目标元素进行测定，同时考察了试验了准确性和重复性。最终结果表明，该 实验方法具有应用范围广、操作方便等优点。