磷鋰鋁石消解方式對鋰元素檢測影響的研究

1前言

1.1研究背景

隨著新能源產(chǎn)業(yè)對鋰資源需求的激增，新型含鋰礦物磷鋰鋁石LiAI（PO4）（OHF）的開發(fā)利用備受關(guān)注。該礦物具有LiO含量高（理論值 7.6% ）賦存穩(wěn)定的特點，但現(xiàn)行GB及YS標(biāo)準(zhǔn)體系尚未制定其專屬檢測方法。現(xiàn)有檢測多參照鋰輝石標(biāo)準(zhǔn)YS/T509.1-2008，但實踐中發(fā)現(xiàn)：

（1）高鋁（ .Al203 30-35% ）高磷 （P20540-50% ）基體導(dǎo)致常規(guī)酸消解體系（HF-H2SO4）難以完全溶解，產(chǎn)生白色絮狀沉淀物；（2）基體效應(yīng)顯著影響火焰原子吸收光譜法（AAS）檢測準(zhǔn)確性;（3）消解不完全是否導(dǎo)致鋰元素?fù)p失尚無定論。

1.2研究意義

解決消解障礙對建立標(biāo)準(zhǔn)化檢測方法具有關(guān)鍵作用。若絮狀物不含鋰，則可簡化前處理流程；若存在鋰元素包裹損失，則需優(yōu)化消解體系。本研究通過系統(tǒng)實驗闡明絮狀物對檢測結(jié)果的影響機(jī)理。

2實驗材料與方法

為驗證猜想，實驗團(tuán)隊提出以下實驗方案：1、直接采用鋰輝石檢測方法對樣品進(jìn)行消解，過濾絮狀物后按標(biāo)準(zhǔn)要求稀釋后檢測。2、對過濾后的絮狀物加入定量氫氧化鈉，高溫熔融后進(jìn)行消解，確保消解澄清。根據(jù)基體匹配原則配制標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測。3、通過定量加入氫氧化鈉對樣品進(jìn)行高溫熔融消解，確保消解澄清，根據(jù)基體匹配原則配制標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測。分別對三組檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。

本實驗所用儀器為安捷倫科技有限公司生產(chǎn)的型號為AA-240原子吸收光譜儀。

本實驗采用鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司國家鋼鐵材料測試中心GSBG62001-90鋰Li（0301）作為標(biāo)準(zhǔn)母液，分二次稀釋配置成鋰（Li）濃度為 0.00mg/L，0.25 mg/L，5.00mg/L 的工作曲線，標(biāo)液酸度及基體與消解溶液保持一致。

實驗團(tuán)隊分別對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07733鋰輝石、磷鋰鋁石樣品1、磷鋰鋁石樣品2、磷鋰鋁石3四組樣品進(jìn)行測試。統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

對鋰輝石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07733進(jìn)行酸消解和堿消解檢測，酸消解檢測結(jié)果平均值為 6.29% ，標(biāo)準(zhǔn)值為6.30% ，結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書不確定度內(nèi)，說明酸消解方法對于鋰輝石中鋰元素的檢測具有較高的準(zhǔn)確性。堿消解檢測結(jié)果平均值為 6.36% ，同樣在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書不確定度內(nèi)，但檢測結(jié)果比酸消解檢測結(jié)果略高。這可能是由于堿消解過程中引入了較高的鈉，鈉元素火焰明顯，即使用基體匹配法配置標(biāo)液，也無法消除其對儀器的影響，導(dǎo)致檢測結(jié)果略有差異。

3實驗總結(jié)及建議

3.1絮狀物鋰含量分析

原子吸收定量分析結(jié)果顯示，絮狀物中 Li₂O 含量lt;0.01% ，證明鋰元素在酸消解過程中已完全消解，鋁磷基團(tuán)包裹鋰元素的情形猜想不存在。

3.2檢測結(jié)果對比

三組平行實驗顯示，酸消解組 Li₂O 平均含量分別為 8.72%，6.51%，6.88% ，堿熔組平均含量分別為8.88%，6.60%，7.06% 通過對酸消解和堿消解兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，結(jié)果表明兩組數(shù)據(jù)無顯著性差異。這充分證實了在磷鋰鋁石消解過程中產(chǎn)生的絮狀物基本不含鋰，消解不完全未造成鋰損失，即消解不清并不影響鋰含量的檢測。

3.3消解方式對檢測結(jié)果的影響分析

從實驗結(jié)果可以看出，雖然酸消解和堿消解在具體操作過程和反應(yīng)條件上存在差異，但最終對磷鋰鋁石中鋰元素的檢測結(jié)果并無顯著影響。酸消解過程主要利用強(qiáng)酸的氧化性和絡(luò)合性來分解樣品，反應(yīng)相對較為溫和，但對于磷鋰鋁石這種難消解的礦物，容易出現(xiàn)消解不完全產(chǎn)生絮狀物的情況。堿消解則是通過高溫熔融，利用氫氧化鈉的強(qiáng)堿性和高溫活性來破壞樣品的結(jié)構(gòu)，使鋰元素充分釋放，但高溫熔融過程可能會引入一些雜質(zhì)，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。然而，在本實驗中，兩種消解方式都能有效地將磷鋰鋁石中的鋰元素釋放出來，且檢測結(jié)果相近，說明在實際檢測中，可以根據(jù)實驗室的條件和操作人員的經(jīng)驗選擇合適的消解方式。

4討論

本研究通過對磷鋰鋁石中鋰元素檢測方法的研究，對比了酸消解和堿消解兩種方式對檢測結(jié)果的影響。實驗結(jié)果表明，在磷鋰鋁石消解過程中出現(xiàn)的絮狀物基本不含鋰，消解不完全并不影響鋰含量的檢測。酸消解和堿消解的鋰含量檢測結(jié)果接近，且兩種消解方式對鋰輝石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書不確定度內(nèi)。因此，在磷鋰鋁石檢測鋰含量時，不需要考慮消解出現(xiàn)絮狀物的情況，可根據(jù)實際情況選擇合適的消解方式。本研究為磷鋰鋁石中鋰元素的準(zhǔn)確檢測提供了可行的方法和理論依據(jù)，對磷鋰鋁石鋰資源的開發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義。同時，未來的研究可以進(jìn)一步探索其他更高效、更準(zhǔn)確的消解方法和檢測技術(shù)，以不斷提高磷鋰鋁石中鋰元素檢測的精度和效率。

參考文獻(xiàn)

《鋰輝石、鋰云母精礦化學(xué)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》（YS/T509.1-2008）.