鋰輝石硫酸法鋰鈉鉀的檢測

王永成

硫酸法從鋰輝石中提取碳酸鋰是當(dāng)前比較成熟的礦石提鋰工藝，此方法先將鋰輝石高溫焙燒，使其由單斜晶系的鋰輝石轉(zhuǎn)變成四方晶系的鋰輝石，由于晶型轉(zhuǎn)變，礦物的物理化學(xué)性質(zhì)也隨著晶體結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生明顯變化，化學(xué)活性增加，能與酸堿發(fā)生各種反應(yīng)。然后將硫酸與鋰輝石在250℃下焙燒，通過硫酸酸化焙燒發(fā)生置換反應(yīng)，即可生成可溶性硫酸鋰和不溶性脈石，反應(yīng)方程式如下：

焙燒產(chǎn)物在攪拌槽溶出后，用石灰粉中和過量的硫酸。通過石灰乳調(diào)整溶出料裝的可以除去大量鈣、鎂、鐵、鋁等雜質(zhì)，再用純堿進(jìn)一步出去鈣鎂，得到純凈的硫酸鋰。蒸發(fā)濃縮后加入碳酸鈉溶液使硫酸鋰溶液轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徜?。碳酸鋰以?xì)小的但易于沉降和過濾的白色晶體沉淀出來，沉淀物經(jīng)過反復(fù)洗滌后，經(jīng)過真空干燥即得到碳酸鋰產(chǎn)品，回收率在85%左右。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要試劑和儀器

鋰輝石來自澳大利亞，鋰、鈉、鉀含量分別為（%）6.45、3.25、5.98。實(shí)驗(yàn)輔助材料都是分析級(jí)碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉、濃硫酸、濃硝酸、高氯酸等。

儀器：KBF1200-X5箱式爐、OTL1200管式爐、TAS-990原子吸收分光光度計(jì)、QM-QX4型全方位行星球磨機(jī)、干燥箱、電熱爐和通風(fēng)櫥。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

①將一定量的鋰輝石破碎，通過星球磨機(jī)研磨過200目的篩子，100℃烘干。稱取20g樣品放在瓷坩堝里，在箱式爐1050℃焙燒30分鐘，冷卻到室溫。將樣品研磨添加110%量的濃硫酸混合均勻。然后在管式爐中250℃煅燒20分鐘，自然冷卻到室溫。用兩倍的蒸餾水浸出樣品15分鐘，然后過濾，洗滌兩次得浸出液，分析濾液中鋰、鈉、鉀的濃度及濾渣殘留量，利用差減法分別計(jì)算鋰鈉鉀的浸出率；②稱取兩個(gè)烘干好的鋰輝石0.1g編號(hào)1和編2，稱取兩個(gè)烘干好的濾渣0.1g編號(hào)3和編號(hào)4。在編號(hào)1和編號(hào)3中加入15mL氫氟酸和2mL1：1的硫酸，在編號(hào)2和編號(hào)4中加入15mL的混酸（硝酸：氫氟酸：高氯=5：5：1）在電熱爐上220℃加熱直至蒸干。然后再往編號(hào)1和3中加5mL蒸餾水和1mL1：3的硫酸，一滴過氧化氫，往編號(hào)2和4中加5mL蒸餾水和5mL的硝酸，等待溶液由渾濁變?yōu)槌吻宥ㄈ莸?0mL，在50mL的容量瓶中吸取5mL溶液定容100mL容量瓶里。

2 TAS-990原子吸收分光光度計(jì)操作流程

2.1 準(zhǔn)備

鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：配置濃度為50μg/mL鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，分別吸取鈉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL移入50mL容量瓶中，再加入5mL 1：3的硝酸，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，備用。鋰、鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：配置濃度為50μg/mL鋰、鉀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，分別吸取鋰、鉀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL，移入50mL容量瓶中，再加入2mL1：1的硫酸，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，備用。

①準(zhǔn)備好待測樣品溶液；②準(zhǔn)備好相應(yīng)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并注意溶液的濃度范圍；③裝好待測元素的空心陰極燈。

2.2 開機(jī)

①接通穩(wěn)壓電源，打開計(jì)算機(jī)電源，打開原子吸收主機(jī)電源，讓主機(jī)預(yù)熱30分鐘；②運(yùn)行AA-Win軟件，啟動(dòng)聯(lián)機(jī)；③聯(lián)機(jī)后轉(zhuǎn)到初始化狀態(tài)，將儀器的所有參數(shù)進(jìn)行初始化；④進(jìn)入燃燒器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置火焰高度，通過設(shè)置燃燒位置值，使得元素?zé)艋鸢哒梦挥谌紵鞯恼戏剑邳c(diǎn)火前設(shè)置燃?xì)饬髁繛?200mL/min，不要太大。點(diǎn)著后，再根據(jù)具體元素分析要求來調(diào)整；⑤進(jìn)行錄峰操作，使得儀器位于原始分析的靈敏波長位置。讓能量達(dá)最大值后，選擇“自動(dòng)能量平衡”，然后關(guān)閉窗口；⑥進(jìn)入標(biāo)樣測量主菜單，進(jìn)入校正曲線對(duì)話框；⑦進(jìn)入標(biāo)樣數(shù)據(jù)輸入，將標(biāo)樣濃度依次輸入，然后將光標(biāo)移動(dòng)到第一標(biāo)樣后退去；⑧選好測量重復(fù)次數(shù)、樣品的數(shù)目等參數(shù)；⑨啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，先開風(fēng)機(jī)，再開工作開關(guān)，使空氣壓力為0.25MPa；⑩打開乙炔鋼瓶閥門，調(diào)整輸出壓力，使表指示在0.05MPa，按鍵點(diǎn)火。

2.3 檢測

①取去離子水，清洗燃燒器系統(tǒng)；②吸取空白溶液，進(jìn)行基線校正；③作工作曲線；④依次測定未知樣，儀器會(huì)直接給出未知樣濃度；⑤測定過程和測定結(jié)束時(shí)，均需插入“標(biāo)液”進(jìn)行校檢。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)上述數(shù)據(jù)計(jì)算硫酸法對(duì)鋰輝石中鋰的浸出率達(dá)89.89%，濾渣的殘留率為0.86%，鈉鉀的浸出率為12.15%和1.04%。

4 結(jié)語

①由于鋰輝石里雜質(zhì)較多，溶解樣品時(shí)酸的用量要足夠多，保證樣品的溶解效果；②鋰輝石的硬度較大，研磨時(shí)粒徑要在200目以下，酸溶解時(shí)才能保證完全浸出，不會(huì)影響檢測結(jié)果；③鉀離子的濃度超過2g/l對(duì)鋰離子的檢測存在嚴(yán)重的干擾，浸出液一定選好稀釋倍數(shù)；④檢測時(shí)一定要注意先后順序，鋰離子和鉀離子對(duì)鈉離子檢測有一定的干擾。

參考文獻(xiàn)：

[1]冉敬文，劉鑫，裴軍，尹文旭.我國鋰資源開發(fā)的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀[J].廣州化工，2016（13）.