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應用方案 | 火焰原子吸收法測定鋰礦石中的鋰
一、引言
鋰礦是指自然生成的可以經濟開采的鋰資源，在自然界中已發現鋰礦物和含鋰礦有150多種。制取鋰的礦物原料主要是鋰輝石(Li2O含量為5.8%～8.1%)、鋰云母(Li2O含量為3.2%～6.45%)、磷鋰鋁石(Li2O含量為7.1%～10.1%)、透鋰長石(Li2O含量為2.9%～4.8%)及鐵鋰云母(Li2O含量為1.1%～5%)等。我國的鋰礦資源按基礎儲量計，占全世界的13.7%；按儲量計，占全世界的25.7%。碳酸鋰是生產二次鋰鹽和金屬鋰的基礎材料，是整個鋰工業中最關鍵的產品。我國生產的碳酸鋰中，有80%以上為礦石提取。近年來，新能源汽車市場快速增長，對鋰礦資源供應和需求產生了重大影響，在鋰礦資源短缺的背景下，礦石中鋰含量的檢測分析顯得尤為重要。
目前，常用的鋰礦檢測方法包括原子吸收光譜法、電感耦合等離子體光譜法、等離子體質譜法等。原子吸收光譜是鋰礦檢測的標準分析方法，在GB/T 17413.1-2010《鋰礦石、銣礦石、銫礦石化學分析方法 第1部分 鋰量測定》標準方法中，樣品經消解后，于原子吸收分光光度計上，波長670.8nm處，使用空氣-乙炔火焰分析測定鋰元素，計算氧化鋰的量。
火焰原子吸收法具有檢測速度快、靈敏度高、儀器操作簡便等優點，適用于鋰礦中鋰元素含量的分析，從而指導鋰礦的選礦和加工。本文建立了礦石中鋰元素的濕式消解-火焰原子吸收法，并對鋰礦石標準物質進行了分析測定，結果表明該法定值準確。
二、實驗部分
2.1 試劑與樣品
硝酸(優級純)、鹽酸(優級純)、氫氟酸(優級純)?
鋰單元素標準溶液（含量為100mg/L），國家標準物質研究中心
GBW?07153 鋰礦石成份分析標準物質，地質礦產部沈陽綜合鹽礦測試中心
2.2 儀器
GGX-810原子吸收分光光度計
EG20A可調恒溫電熱板
2.3 標準曲線配制
配制方法：取100mg/L的鋰標液，分別吸取0、0.5、1.0、2.0、3.0和4.0mL，標準工作液，置于100mL容量瓶中，用1%硝酸定容至刻線，配制成濃度為0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mg/L的鋰標準系列溶液，搖勻待測。
2.4 樣品前處理
鋰礦石樣品處理流程：稱取0.2g（精確至0.0001g）鋰礦石成份分析標準物質于聚四氟乙烯坩堝中，加入5mL王水，反應約5min后，取下冷卻，加入2mL氫氟酸，搖晃坩堝使反應均勻。蓋上蓋子置于控溫電熱板上120℃消解1h，升溫至160℃繼續消解1h，中間去蓋數次搖晃坩堝使反應充分。取下蓋子繼續消解，待坩堝內白煙冒盡，冷卻至室溫，轉移至50mL容量瓶中，定容，搖勻，稀釋50倍，待測。同時做試劑空白試驗。
2.5 儀器分析條件
經條件優化后，確定了鋰元素的測試條件，見表1。
表1 鋰元素測試條件
元素波長
燈電流
光譜帶寬
燃燒器高度
乙炔流量
空氣流量
積分時間
Li
670.8nm
5mA
0.2nm
5mm
1.3?L/min
7L/min
2s
三、樣品測試結果
3.1 工作曲線
按照2.5章節的分析條件，測定鋰元素校準曲線，該元素在0~4.0mg/L范圍內線性關系良好，曲線方程為：Abs=0.0659C+0.0014，相關系數為0.9999，校準曲線見圖1，具體測定數據見表2。?
圖1 鋰校準曲線
表2 校準曲線數據
序號
吸光度Abs
標準濃度(mg/L)
回算濃度(mg/L)
STD.01
0.0000
0
0.0000
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 樣品中氧化鋰的測定結果
外標法測得含量為鋰的含量，鋰含量結果乘以鋰與氧化鋰的轉換系數2.15，最終氧化鋰含量如表3所示。
表 3 鋰礦石測定結果
組分
證書標準值
證書標準偏差
實際結果
平均值
單位
Li2O
2.29
0.06
2.32
2.30
2.33
2.32
10-2
4 小結
本文建立了鋰礦石中氧化鋰含量的濕式消解-火焰原子吸收法。采用王水及氫氟酸的消解體系，使用火焰原子吸收法對鋰礦石中氧化鋰含量進行了分析測定。結果表明，用該法定值準確。同時，使用GGX-600、GGX-610、GGX-830、HGA-E50等型號對該鋰礦石成份分析標準物質進行了測定，測定結果均在證書要求的不確定度范圍內。
原子吸收測定鋰相關標準
標準編號
標準名稱
發布部門
實施日期
狀態
YS/T 254.4-2011
鈹精礦、綠柱石化學分析方法 第4部分：氧化鋰量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2012-07-01
現行
YS/T 273.16-2020
冰晶石化學分析方法和物理性能測定方法 第16部分：鋰含量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2021-04-01
現行
YS/T 509.1-2008
鋰輝石、鋰云母精礦化學分析方法 氧化鋰、氧化鈉、氧化鉀量的測定 火焰原子吸收光譜法
國家發展和改革委員會
2008-09-01
現行
YS/T 575.28-2021
鋁土礦石化學分析方法 第28部分：氧化鋰含量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2021-07-01
現行
YS/T 1569.3-2022 ??
鎳錳酸鋰化學分析方法 第3部分：鋰含量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2023-04-01
現行
YS/T 1263.3-2018
鎳鈷鋁酸鋰化學分析方法 第3部分：鋰量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2019-04-01
現行
?YS/T 1342.4-2019
二次電池廢料化學分析方法 第4部分：鋰含量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2020-01-01
現行
GB/T 6609.19-2018
氧化鋁化學分析方法和物理性能測定方法 第19部分：氧化鋰含量的測定 火焰原子吸收光譜法
國家市場監督管理總局.
2019-02-01
現行
GB/T 17413.1-2010
?鋰礦石、銣礦石、銫礦石化學分析方法 第1部分：鋰量測定 原子吸收光譜法
國家質量監督檢驗檢疫.
2011-02-01
現行
YS/T 1593.1-2023
?粗碳酸鋰化學分析方法 第1部分：鋰含量的測定 火焰原子吸收光譜法
工業和信息化部
2023-11-01
即將實施
