火焰原子吸收法测定花岗斑岩中锂

2023-07-14莫凯敏郑平英

有色金属设计 2023年2期

莫凯敏，郑平英，周洪

(湖南省矿产资源调查所，湖南长沙 410000)

0 引言

锂及其化合物是国防尖端工业和民用高新技术领域的重要原料。在原子能工业中，锂是制造氢弹和受控热核反应堆的原料，由于它在原子能工业上的独特性能，人们称它为“高能金属”。新能源时代下，能源金属锂已经成为宝贵资源，锂矿资源成为大家共同关注的焦点，我国将锂定位为24种国家战略性矿产资源之一[1]。

花岗斑岩属于酸性岩侵入岩，斑状结构，块状构造，主要矿物组成为钾长石、石英、云母等，而在界牌岭斑岩矿床中铁锂云母数量丰富[2-3]。锂的测定常见方法有发射光谱法、火焰原子吸收法[4-8]，其中火焰原子吸收法被广泛采用，但对花岗斑岩中锂的测定未见文献。该实验结合实际工作经验，证明用火焰原子吸收法测定花岗斑岩中锂，操作简单、成本低、效率高、数据可靠。

1 实验部分

1.1 仪器

TAS-990原子吸收分光光度计，附锂元素空心阴极灯；AUY220分析天平。

1.2 仪器工作条件

波长：670.8 nm；灯电流：4 mA；燃烧器高度：6 mm；燃气流量：1 200 mL/min；空气压力：0.3 MPa；乙炔压力：0.06 MPa。

1.3 试剂和标准溶液

实验所用的氢氟酸、硫酸均为分析纯，实验室用水为去离子水。

氧化锂标准溶液1.00 mg/mL，称取1.236 4 g Li2CO3(光谱纯，105～110 ℃烘2 h并置于干燥器中冷却至室温)，用10 mL 1：1 H2SO4加热溶解、冷却，移入500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

1.4 试样

花岗斑岩样来自湖南界牌岭矿区，经实验室加工制成粒度为<200目的样品。

1.5 实验方法

称取在105 ℃烘干的样品0.1 g(准确至0.000 1 g)于30 mL聚四氟乙烯坩埚中，用适量水润湿，加入4～6 mL HF，3 mL 1：1 H2SO4，于低温电热板上加热至冒浓白烟时取下，冷却，加2 mL 1：1 H2SO4和10 mL水，加热溶解可溶性盐类，并低温保持5 min左右，取下，冷却至室温，将溶液移入100 mL容量瓶中，用水定容，摇匀上机测试。

1.6 标准曲线的配制

分别移取0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL的Li2O(100 μg/mL)标准溶液，置于100 mL容量瓶中，加入2 mL 1：1 H2SO4，用水定容，摇匀。标准曲线系列见表1。

表1 标准曲线系列

2 结果与讨论

2.1 消解样品混合酸的选择

选择4种不同组合方式的混合酸：氢氟酸-硝酸-高氯酸(5：5：1)、氢氟酸-盐酸-硝酸-高氯酸(4：4：2：1)、氢氟酸-高氯酸(8：4)、氢氟酸-硫酸(4：3)消解样品。结果见表2。

表2 4种消解方法结果对比

从表2可以看出，4种前处理方式结果并无太大差异，但由于高氯酸冒烟温度比硫酸冒烟温度低，氢氟酸-高氯酸这种消解方式容易蒸干，形成钙的沉淀物，不利于直接测定。从经济、环保、效率方面考虑，选择氢氟酸-硫酸处理样品最合适。

2.2 酸度的选择

试样经氢氟酸+1：1硫酸混合酸溶解，用1：1硫酸提取后测定。实验了硫酸介质浓度1.0 %、1.5 %、2.0 %、3.0 %、5.0 %。结果见表3。

表3 不同酸度结果对比

从表3可知，酸度控制在1 %～3 %时，结果无太大差异，酸度在5 %时，结果明显降低，实验选择1 %硫酸作为测定介质。

2.3 元素干扰试验

花岗斑岩的主要组成成分有钾长石和石英。石英在样品前处理阶段，硅以四氟化硅的形式挥发，该实验就钾盐量对测定结果的影响进行了分析。分别在2 μg/mL和5 μg/mL的氧化锂标准中加入0.5 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL、7 mL、10 mL、15 mL的4.45 % K2SO4溶液，用水定容至100 mL，上机测定，在没加K2SO4的标准曲线下计算出相应的浓度，然后计算出回收率。由于钾长石的钾以氧化钾计，试验将硫酸钾转换为氧化钾，氧化钾含量对测锂的影响见图1。

由图1可知，随着溶液中氧化钾的浓度越大，锂的回收率越低，但加入0.5 mL和1 mL的4.45 % K2SO4硫酸钾时锂的回收率都在100 %，换算为试样中的氧化钾分别12.0 %和24.1 %，而钾长石理论成分K2O为16.9 %，由此可见，花岗斑岩中的钾盐对测锂没有影响。