火焰原子吸收法測定花崗斑巖中鋰

莫凱敏，鄭平英，周 洪

(湖南省礦產資源調查所，湖南 長沙 410000)

0 引 言

鋰及其化合物是國防尖端工業和民用高新技術領域的重要原料。在原子能工業中，鋰是制造氫彈和受控熱核反應堆的原料，由于它在原子能工業上的獨特性能，人們稱它為“高能金屬”。新能源時代下，能源金屬鋰已經成為寶貴資源，鋰礦資源成為大家共同關注的焦點，我國將鋰定位為24種國家戰略性礦產資源之一[1]。

花崗斑巖屬于酸性巖侵入巖，斑狀結構，塊狀構造，主要礦物組成為鉀長石、石英、云母等，而在界牌嶺斑巖礦床中鐵鋰云母數量豐富[2-3]。鋰的測定常見方法有發射光譜法、火焰原子吸收法[4-8]，其中火焰原子吸收法被廣泛采用，但對花崗斑巖中鋰的測定未見文獻。該實驗結合實際工作經驗，證明用火焰原子吸收法測定花崗斑巖中鋰，操作簡單、成本低、效率高、數據可靠。

1 實驗部分

1.1 儀器

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

1.2 儀器工作條件

波長：670.8 nm；燈電流：4 mA；燃燒器高度：6 mm；燃氣流量：1 200 mL/min；空氣壓力：0.3 MPa；乙炔壓力：0.06 MPa。

1.3 試劑和標準溶液

實驗所用的氫氟酸、硫酸均為分析純，實驗室用水為去離子水。

氧化鋰標準溶液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，經實驗室加工制成粒度為<200目的樣品。

1.5 實驗方法

稱取在105 ℃烘干的樣品0.1 g(準確至0.000 1 g)于30 mL聚四氟乙烯坩堝中，用適量水潤濕，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，搖勻上機測試。

1.6 標準曲線的配制

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

表1 標準曲線系列

2 結果與討論

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。結果見表2。

表2 4種消解方法結果對比

從表2可以看出，4種前處理方式結果并無太大差異，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，不利于直接測定。從經濟、環保、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

試樣經氫氟酸+1：1硫酸混合酸溶解，用1：1硫酸提取后測定。實驗了硫酸介質濃度1.0 %、1.5 %、2.0 %、3.0 %、5.0 %。結果見表3。

表3 不同酸度結果對比

從表3可知，酸度控制在1 %～3 %時，結果無太大差異，酸度在5 %時，結果明顯降低，實驗選擇1 %硫酸作為測定介質。

2.3 元素干擾試驗

花崗斑巖的主要組成成分有鉀長石和石英。石英在樣品前處理階段，硅以四氟化硅的形式揮發，該實驗就鉀鹽量對測定結果的影響進行了分析。分別在2 μg/mL和5 μg/mL的氧化鋰標準中加入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，上機測定，在沒加K2SO4的標準曲線下計算出相應的濃度，然后計算出回收率。由于鉀長石的鉀以氧化鉀計，試驗將硫酸鉀轉換為氧化鉀，氧化鉀含量對測鋰的影響見圖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 %，而鉀長石理論成分K2O為16.9 %，由此可見，花崗斑巖中的鉀鹽對測鋰沒有影響。

2.4 方法精密度

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

2.5 方法準確度

選取國家一級標準物質GBW07152和GBW07153，按上述實驗方法平行制備12份溶液，測定結果見表5。由表6可知，2個標準物質平行測定的12次的標準偏差小于允許標準偏差，說明此方法有較高的準確度。

3 結 語

試樣經HF-H2SO4處理，在1 % H2SO4介質中，用火焰原子吸收測定花崗斑巖中的鋰。通過用實際樣品和國家一級標準物質驗證，該方法具有較好的精密度和準確度，并且此方法操作簡單，用時短，干擾小，適用于日常花崗斑巖中鋰的批量分析。