火焰原子吸收法測(cè)定花崗斑巖中鋰

莫?jiǎng)P敏，鄭平英，周 洪

(湖南省礦產(chǎn)資源調(diào)查所，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

0 引 言

鋰及其化合物是國(guó)防尖端工業(yè)和民用高新技術(shù)領(lǐng)域的重要原料。在原子能工業(yè)中，鋰是制造氫彈和受控?zé)岷朔磻?yīng)堆的原料，由于它在原子能工業(yè)上的獨(dú)特性能，人們稱它為“高能金屬”。新能源時(shí)代下，能源金屬鋰已經(jīng)成為寶貴資源，鋰礦資源成為大家共同關(guān)注的焦點(diǎn)，我國(guó)將鋰定位為24種國(guó)家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源之一[1]。

花崗斑巖屬于酸性巖侵入巖，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物組成為鉀長(zhǎng)石、石英、云母等，而在界牌嶺斑巖礦床中鐵鋰云母數(shù)量豐富[2-3]。鋰的測(cè)定常見方法有發(fā)射光譜法、火焰原子吸收法[4-8]，其中火焰原子吸收法被廣泛采用，但對(duì)花崗斑巖中鋰的測(cè)定未見文獻(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，證明用火焰原子吸收法測(cè)定花崗斑巖中鋰，操作簡(jiǎn)單、成本低、效率高、數(shù)據(jù)可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

TAS-990原子吸收分光光度計(jì)，附鋰元素空心陰極燈；AUY220分析天平。

1.2 儀器工作條件

波長(zhǎng)：670.8 nm；燈電流：4 mA；燃燒器高度：6 mm；燃?xì)饬髁浚? 200 mL/min；空氣壓力：0.3 MPa；乙炔壓力：0.06 MPa。

1.3 試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液

實(shí)驗(yàn)所用的氫氟酸、硫酸均為分析純，實(shí)驗(yàn)室用水為去離子水。

氧化鋰標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00 mg/mL，稱取1.236 4 g Li2CO3(光譜純，105～110 ℃烘2 h并置于干燥器中冷卻至室溫)，用10 mL 1：1 H2SO4加熱溶解、冷卻，移入500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

1.4 試樣

花崗斑巖樣來自湖南界牌嶺礦區(qū)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室加工制成粒度為<200目的樣品。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

稱取在105 ℃烘干的樣品0.1 g(準(zhǔn)確至0.000 1 g)于30 mL聚四氟乙烯坩堝中，用適量水潤(rùn)濕，加入4～6 mL HF，3 mL 1：1 H2SO4，于低溫電熱板上加熱至冒濃白煙時(shí)取下，冷卻，加2 mL 1：1 H2SO4和10 mL水，加熱溶解可溶性鹽類，并低溫保持5 min左右，取下，冷卻至室溫，將溶液移入100 mL容量瓶中，用水定容，搖勻上機(jī)測(cè)試。

1.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

分別移取0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL的Li2O(100 μg/mL)標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100 mL容量瓶中，加入2 mL 1：1 H2SO4，用水定容，搖勻。標(biāo)準(zhǔn)曲線系列見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線系列

2 結(jié)果與討論

2.1 消解樣品混合酸的選擇

選擇4種不同組合方式的混合酸：氫氟酸-硝酸-高氯酸(5：5：1)、氫氟酸-鹽酸-硝酸-高氯酸(4：4：2：1)、氫氟酸-高氯酸(8：4)、氫氟酸-硫酸(4：3)消解樣品。結(jié)果見表2。

表2 4種消解方法結(jié)果對(duì)比

從表2可以看出，4種前處理方式結(jié)果并無太大差異，但由于高氯酸冒煙溫度比硫酸冒煙溫度低，氫氟酸-高氯酸這種消解方式容易蒸干，形成鈣的沉淀物，不利于直接測(cè)定。從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、效率方面考慮，選擇氫氟酸-硫酸處理樣品最合適。

2.2 酸度的選擇

試樣經(jīng)氫氟酸+1：1硫酸混合酸溶解，用1：1硫酸提取后測(cè)定。實(shí)驗(yàn)了硫酸介質(zhì)濃度1.0 %、1.5 %、2.0 %、3.0 %、5.0 %。結(jié)果見表3。

表3 不同酸度結(jié)果對(duì)比

從表3可知，酸度控制在1 %～3 %時(shí)，結(jié)果無太大差異，酸度在5 %時(shí)，結(jié)果明顯降低，實(shí)驗(yàn)選擇1 %硫酸作為測(cè)定介質(zhì)。

2.3 元素干擾試驗(yàn)

花崗斑巖的主要組成成分有鉀長(zhǎng)石和石英。石英在樣品前處理階段，硅以四氟化硅的形式揮發(fā)，該實(shí)驗(yàn)就鉀鹽量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響進(jìn)行了分析。分別在2 μg/mL和5 μg/mL的氧化鋰標(biāo)準(zhǔn)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，上機(jī)測(cè)定，在沒加K2SO4的標(biāo)準(zhǔn)曲線下計(jì)算出相應(yīng)的濃度，然后計(jì)算出回收率。由于鉀長(zhǎng)石的鉀以氧化鉀計(jì)，試驗(yàn)將硫酸鉀轉(zhuǎn)換為氧化鉀，氧化鉀含量對(duì)測(cè)鋰的影響見圖1。

由圖1可知，隨著溶液中氧化鉀的濃度越大，鋰的回收率越低，但加入0.5 mL和1 mL的4.45 % K2SO4硫酸鉀時(shí)鋰的回收率都在100 %，換算為試樣中的氧化鉀分別12.0 %和24.1 %，而鉀長(zhǎng)石理論成分K2O為16.9 %，由此可見，花崗斑巖中的鉀鹽對(duì)測(cè)鋰沒有影響。

2.4 方法精密度

選取鋰含量低、中、高的花崗斑巖3個(gè)，按以上實(shí)驗(yàn)方法平行制備12份溶液，用火焰原子吸收測(cè)定，測(cè)定結(jié)果和其精密度(RSD)見表4。由表4可見，平行測(cè)定的RSD在1.08 %～2.02 %，說明此方法有很好的精密度。

2.5 方法準(zhǔn)確度

選取國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07152和GBW07153，按上述實(shí)驗(yàn)方法平行制備12份溶液，測(cè)定結(jié)果見表5。由表6可知，2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平行測(cè)定的12次的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于允許標(biāo)準(zhǔn)偏差，說明此方法有較高的準(zhǔn)確度。

3 結(jié) 語

試樣經(jīng)HF-H2SO4處理，在1 % H2SO4介質(zhì)中，用火焰原子吸收測(cè)定花崗斑巖中的鋰。通過用實(shí)際樣品和國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，該方法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度，并且此方法操作簡(jiǎn)單，用時(shí)短，干擾小，適用于日?；◢彴邘r中鋰的批量分析。