一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法，其包括以下步骤：S1、样品消解，称取锂辉石单矿物样品放入溶样瓶中，往溶样瓶中加入HF、HNO3和HClO4加热24h；冷却后开盖加热蒸至含水量3％

【技术实现步骤摘要】
一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法


[0001]本专利技术涉及矿石分析测量
，具体涉及一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法。

技术介绍

[0002]经济高速发展和人口快速增长加剧了人类对能源的需求，传统能源(如占比85％的石油、煤和天然气等)具有不可持续性和燃烧过程伴随温室气体CO2排放等缺点，促使洁净、可再利用资源开发迫在眉睫。锂(Lithium，Li)是自然界最轻的银白色金属，具有低密度(0.534g/cm3)、高电化学势能(
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3.04V)的特性，是火箭、导弹和宇宙飞船推进器燃料，在控制核反应速度和新能源电池等方面也发挥着不可替代的作用，被誉为“白色石油”、“21世纪绿色能源金属”和“推动世界前进的金属”，因此，Li资源能源金属战略地位日益凸显。
[0003]花岗岩伟晶岩型锂资源以其储量大(约占21.6％)、品位高(可高达3％)、开采技术简单成熟而成为我国重要的锂矿资源，而锂辉石，其Li2O含量约8％，是花岗伟晶岩型锂资源最具开发价值的含锂组分，其结晶过程记录了花岗质岩浆演化后期熔体和流体的复杂演化过程，而锂辉石单矿物的Li同位素信息可提供强有力的证据。与工业分离富集Li元素的两个同位素6Li和7Li不同，地质样品的Li同位素分析工作内容为将Li元素与其它金属元素例如K、Na、Ca、Mg、Mn等分离并富集样品中的Li元素，最终完成6Li/7Li同位素比值分析测定。
[0004]目前，采用阳离子交换树脂以重力方式进行化学分离富集地质样品的Li元素是主要策略，特别是磺化聚苯乙烯阳离子交换树脂AG50W
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X12、AG50W
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X8及其类大孔形式AG MP
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50广泛用于海水、安山岩、玄武岩、流纹岩、橄榄石、花岗岩、铝土矿等地质样品的Li元素分离富集。其中，主要采用AG50W
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X12阳离子交换色谱柱法和AG50W
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X8阳离子交换色谱柱法对锂辉石单矿物样品中的Li同位素进行分离富集，来完成6Li/7Li同位素比值分析测定。
[0005]AG50W
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X12阳离子交换色谱柱法以三根填充了1mL AG50W
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X12阳离子交换树脂色谱柱对锂辉石样品进行了Li元素分离富集，其包括以下步骤：
[0006]①
称取25mg标样于溶样瓶中；
[0007]②
加入比例为1:4的HNO3和HF混合酸，于90℃加热密闭反应24h；
[0008]③
蒸干后加入一定量的浓HNO3或王水再次蒸干；
[0009]④
加入浓HCl加热，90℃温度下加热至冒白烟，直至溶液完全清晰；
[0010]⑤
蒸干后加入1mL 4mol/L HCl，离心备用；
[0011]⑥
将离心备用的上清液注入第一根色谱柱中，用11mL 2.5mol/L HCl分离出Li和少量主量元素；
[0012]⑦
蒸干，溶于1.5mL 0.15mol/L HCl，注入第二根色谱柱，以30mL0.15mol/L HCl淋洗出Li和Na元素；
[0013]⑧
蒸干，溶于1.5mL 0.15mol/L HCl，并注入到第三根色谱柱，以18mL0.5mol/L HCl和30％乙醇混合液分离出Li元素；
[0014]⑨
蒸干后溶于2％HNO3液，用仪器测定Li同位素的比值，最终比值的分析误差为
0.8
‰
左右。
[0015]AG50W
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X8阳离子交换色谱柱法则以一根填充了2.1mL AG50W
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X8阳离子交换树脂色谱柱对锂辉石样品进行了Li元素分离富集，其包括以下步骤：
[0016]①
将称取100mg标样于溶样瓶中；
[0017]②
加入0.5mL HNO3和3mL HF，于130℃加热密闭反应24h；
[0018]③
蒸干，加入一定量的浓HNO3再次蒸干；
[0019]④
加入8mL 6mol/L HCl溶解，从中移取1mL样品溶液蒸干，加入0.5mL配置于30％甲醇液中浓度为0.67mol/L的HNO3液，备用；
[0020]⑤
将备用的样品液注入色谱柱中，用80％甲醇液基体的1mol/L HNO3淋洗；
[0021]⑥
收集第9～19mL的淋洗液；
[0022]⑦
将收集的淋洗液蒸干，溶于2％HNO3液，用仪器测定Li同位素的比值，最终比值的分析误差为0.5
‰
左右。
[0023]分析上述流程可以发现，采用AG50W
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X12阳离子交换色谱柱法对锂辉石样品进行Li元素分离富集存在以下问题：
[0024](1)步骤
②
中加入比例为1:4的HNO3和HF混合酸，未明确混合酸液的具体用量，导致无法保证分析结果的准确性，并且混合酸液中HF使用比例较大，是HNO3的4倍，加大了后续残余HF去除的工作量；
[0025](2)步骤
③
中加入的浓HNO3或王水、步骤
④
中加入的浓HCl，均未明确具体用量，导致无法保证分析结果的准确性；
[0026](3)分离富集Li元素需要用三根AG50W
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X12阳离子交换树脂色谱柱，分离富集流程复杂，加大了Li元素分离富集过程的工作量；
[0027](4)三根色谱柱需要使用的淋洗液分别为11mL、30mL和18mL，共59mL，淋洗液使用量较大，且淋洗过程均不明确，导致分析结果可能存在误差；
[0028](5)三根色谱柱采用的淋洗液分别为2.5mol/L HCl、0.15mol/L HCl和0.5mol/L HCl，多种浓度的淋洗液需求加大了溶液配制标定的工作量，且因HCl为挥发刺激性酸试剂，大量使用不利于工作者健康。
[0029]而对于采用AG50W
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X8阳离子交换色谱柱法对锂辉石样品进行Li元素分离富集，其虽然只需采用一根色谱柱即可完成，但该方法还存在以下问题：
[0030](1)步骤
②
中加入3mL HF，与0.5mL HNO3使用量之间的比值为6:1，加大了后续残余HF去除的工作量；
[0031](2)步骤
③
中加入的浓HNO3未明确具体用量，导致无法保证分析结果的准确性；
[0032](3)步骤
④
中需要使用到0.67mol/L的HNO3液(30％甲醇基体)，该HNO3液浓度配制和标定存在一定的操作困难；
[0033](4)步骤
⑦
中，需要从第9mL才开始收集Li元素，该方案Li元素淋洗液接收较晚，Li的淋洗曲线比较滞后，淋洗试剂的使用量较大。
[0034]通过分析上述两种对Li同位素进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、样品消解；S11、称取锂辉石单矿物样品48.00mg
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52.00mg放入溶样瓶中；S12、往溶样瓶中加入0.5mL HF、1.5mL HNO3和0.4μL HClO4，密闭后加热24h；S13、样品冷却后开盖加热蒸至含水量3％
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7％，之后加入1.0mL HNO3，加热蒸至含水量小于0.5％，得到去除多余HF后的样品；S14、加入10mL 6mol/L HCl充分溶解得到的样品，并作为母液保存；S15、取母液样品20μL至溶样瓶中，加热蒸至含水量3％
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7％，得到湿干样品，加入0.5mL 0.1mol/L HNO3(50％甲醇液基体)将湿干样品溶解，得到色谱柱上样液；S2、Li元素分离富集；S21、将2mL AG50W
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X8阳离子交换树脂注入柱管中，并在上样前进行活化色谱柱处理，得到色谱柱；S22、将0.5mL 0.1mol/L HNO3(50％甲醇基体)和上样液加入色谱柱中，待上样液液面低于色谱柱树脂最上端，加入2mL 1.0mol/L HNO3(80％甲醇液基体)；S23、往色谱柱中加入6mL 1.0mol/L HNO3(80％甲醇液基体)进行洗脱，并用溶样瓶接收洗脱液；S3、比值测定；S31、将收集洗脱液的溶样瓶加热至含水量小于0.5％，之后加入1mL 2％HNO3液溶解，得到测试液；S32、对测试液进行6Li/7Li比值测定。2.如权利要求1所述的一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法，其特征在于，步骤S11中，锂辉石单矿物样品的粒径小于75μm，溶样瓶采用15mL的瓶。3.如权利要求1所述的一种锂辉石单矿物中Li同位素的分析方法，其特征在于，步骤S12中，采用电热板对溶样瓶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭细娟，凤永刚，刘艳荣，梁婷，周义，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：