“锂”遇世界，畅行天下——高分辨率连续光源contrAA快速分析锂矿石成分
时间：2023-12-26 阅读：377
前言
锂电池这种储能装置对环境保护起着非常重要的作用，锂电池是二十世纪三、四十年代才研制开发的优质能源，它以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点，已被广泛应用于各种领域，是很有前途的动力电池。用锂电池发电来开动汽车，行车费只有普通汽油发动机车的1/3。由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需要充电，可连续工作20年。要解决汽车的用油危机和排气污染，重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。所以锂的经济价值也持续增长。
锂的主要来源是盐田，以及粘土、花岗岩和与花岗岩相关的结晶花岗岩。盐碱地蕴藏着极丰富的锂储量，结晶花岗岩中的富锂精矿因其质量高、成本低而成为目前的主要生产来源。为了提取锂并将其转化为工业化合物，需要确定含锂地质材料的主要成分和次要成分。虽然锂含量是最重要的因素，但其他元素的存在和浓度也很重要，并且需要进一步的处理方法。传统的勘探方法既昂贵又耗时，需要大量的钻井和分析。相反的，通过对土壤和岩石样本进行勘探分析，使用预测元素方法会更快速和更实惠。
分析锂矿石的成分可以使用火焰原子吸收光谱法(AAS)，电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)，以及乙二胺四乙酸(EDTA) 络合法。德国耶拿公司的高分辨率连续源原子吸收光谱仪，contrAA 800F/D，结合了火焰原子吸收法和ICP-OES的技术优势，同时其快速多元素分析的能力减少了测量过程的复杂性，因此，使用连续光源原子吸收光谱仪分析锂矿石成分，可以极大地提高分析效率。下面小编给大家介绍一下详细的测试过程：
样品前处理
采用两种不同酸量方法前处理，观察消解效果:
一
方法A
4 mL H2SO4, 2 mL HF, 1 mL HCl, 2 mL HNO3
二
方法B
2 mL H2SO4, 1 mL HF, 1 mL HCl, 6 mLHNO3
使用Speedwave XPERT微波系统和DAK100容器进行消解。最多0.15g样品被准确地称入消解容器，然后加入酸(如前所述的混酸)。小心地混匀，静置至少十分钟。然后拧紧消解罐逐步升温加热(210°C 10分钟，230°C 10分钟，240°C30分钟)。将溶液冷却至室温后转移到PP刻度瓶中，加入50ml去离子水。
校准曲线
所有曲线都用外标法配制，每个元素的浓度范围是根据预期浓度范围选择的。用2%(v/v)HNO3和0.2%(m/v)CsCl作为稀释剂稀释， 人工配制母液， 用火焰自动进样器AS-FD自动制备校准曲线。母液的元素浓度和配制的工作曲线浓度见表1。各元素的曲线图见图1。
表1 ：校准曲线浓度
图1：校准曲线
仪器方法和参数
采用高分辨率连续光源(HR-CS)原子吸收光谱仪contrAA 800F/D进行分析，并配备具有自动稀释功能的自动进样器。
表2：仪器参数
结果和讨论
通过对三个CRM样品的分析进行方法开发和验证。在两次消解过程中，观察到大多数确定的元素的回收率都在90—110%之间(见图2)。在现有的标准中（如YST509.1-2008），酸消解是用HF和H2SO4在电热板上进行的。我们把这种方法进行调整，使用微波系统，并加入额外的酸，以便在溶液中稳定所有待分析元素。由于锂矿石中含有二氧化硅、铝及其多种变体或混合物的氧化物，因此用不同比例的硫酸、氢氟酸、硝酸和盐酸对其消解效率进行了测试。由于氢氟酸可以沉淀不溶性氟化物(例如AICa)进而导致大量分析物损失，因此为了可靠地测试待测元素，必须在消解程序之后使用硼酸络合。对每个CRM样品进行平行消解(平行样#1和#2)，以观察方法的可重复性。两种不同的消解酸体系(方法A和B)的测量结果列于表3和表4。
表3：方法A测试结果
RSD: 相对标准偏差 (3次测量重复), DF: 手动稀释因子, *超出曲线范围后自动进样器额外稀释
表4：方法B测试结果
RSD: 相对标准偏差 (3次测量重复), DF: 手动稀释因子, *超出曲线范围后自动进样器额外稀释
图 2: CRM 样品回收率 (方法 A 和 B)
侧峰像素点举例
图 3: 以钾(K769)为例，展示侧峰像素点的效果
总结
使用高聚焦短弧氙灯作为连续光源，HR-CS contrAA800F/D提供了一种可靠且易于使用的技术，可快速连续对锂矿石消解液中的多元素进行分析。结合具有智能稀释功能的自动进样器AS-FD(自动制备标准曲线，超量程稀释)，可实现全自动常规分析。测量条件需要进行优化以得到最佳的测试效果。灵敏度较高的高浓度元素需要降低灵敏度，例如大比例稀释，使用次灵敏线或者偏转燃烧头。而contrAA软件的侧峰像素评估工具提供了一个舒适和节省时间的选项，用于改善线性范围，可扩展至5个数量级(见图3)，无需操作员在测量过程中来回改变燃烧头角度。本次测试采用了快速顺序火焰模式，元素的测定可采用乙炔/氧化亚氮火焰和乙炔/空气火焰两种方法，两种方法都是自动的，火焰点火和切换在一个序列中进行。因此，测量时间比经典原子吸收法快3-4倍。分析过程的自动化得到了改善，contrAA800F/D是用于痕量分析经济有效的测量技术。