原子吸收法测定氧化铝中氧化锂溶样方法的改进

程亚娟，郭小燕

（国家电投集团山西铝业有限公司，山西 原平 034100）

氧化铝是电解铝生产的主要原料，氧化铝的化学性能对电解铝生产影响巨大，氧化铝中微量元素直接影响原铝品质和生产技术指标。由于高锂氧化铝加大了电解铝企业的工艺操作难度，造成生产稳定性降低，工艺能耗随之大幅度增长。近年来，国内电解铝企业生产中需要解决的最大问题就是如何有效降低氧化铝材料中的锂杂质含量。氧化铝一直以杂质二氧化硅、三氧化二铁、氧化钠含量以及粒度作为产品质量的主要指标。随着市场对低锂产品的需求以及产品客户反馈，对氧化铝的锂含量提出了新要求，氧化锂的测定作为产品质量控制的重要指标。

碱金属由于具有在火焰中易挥发，采用原子吸收光谱法测定有较高的灵敏度、准确度和一定的选择性等优点。《GB/T 6609.19-2018 氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法 第19 部分：氧化锂含量的测定 火焰原子吸收光谱法测定氧化锂含量》国家标准中，对样品溶融条件的要求为：样品放入聚四氟乙烯密封溶样器中，加入盐酸在240+3℃的高温烘箱中保温6 小时，检测时间长，操作繁琐，本文提出了用硫-磷混酸在石英烧杯中于300℃电热板上溶解氧化铝，在硫-磷混酸介质中以空气-乙炔火焰于原子吸收光谱仪上，波长670.8nm 处测量溶液的吸光度，得知氧化锂的含量。缩短分析时间，提升工作效率，获得满意结果。该分析方法操作简单、快速，干扰少、准确度高[1]。

1 试验部分

1.1 仪器与工作条件

S4 原子吸收光谱仪；锂空心阴极灯。

工作条件：光路波长670.8nm，锂灯工作电流5mA～10mA，狭缝0.4nm，燃烧器高度7mm，燃烧头稳定时间1min，光谱通带宽度0.5nm，雾化器提升时间4s，测量时间40s，燃气流量0.9L/min，测量方式吸收，以水调零，火焰类型空气-乙炔，蓝色火焰，测定范围：0.005%～0.20%。

1.2 zz 主要试剂

高纯氧化铝：99.99%以上。

优级纯浓磷酸：ρ1.69g/mL。

优级纯浓硫酸：ρ1.84g/mL。

铝基体溶液：2.5mg/mLAl2O3[称取0.2500g 氧化铝于50mL石英烧杯中，加入5mL 优级纯浓磷酸和1mL 优级纯浓硫酸，盖上表面皿，于电炉上边摇边加热溶解试样，待试样完全溶解后，立即取下冷却至40℃～70℃，用热水洗涤完全转移至100mL 容量瓶中，定容，摇匀]。

氧化锂标准贮存溶液：1mg/mLLi2O[称取2.4734g 预先在280℃±10℃烘干2h 并在干燥器中冷却至室温的碳酸锂（光谱纯）置于250mL 烧杯中，加20mL 盐酸溶解，移入1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，贮存于聚乙烯瓶中]。

氧化锂标准溶液：0.01mg/mLLi2O[移取氧化锂标准贮存溶液1mL 于100mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀]。

1.3 标准曲线的绘制

移取0.00、0.50、1.00、1.50、2.00mL 氧化锂标准溶液；置于一组已加入10mL 铝基体溶液的100mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。在原子吸收光谱仪上，以水调零，测量吸光度。以系列标准溶液的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

1.4 样品的处理

试样预先在300℃±10℃烘干2h，置于干燥器中冷却至室温。称取试样0.2500g±0.0002g，置于50mL 石英烧杯中，加入硫酸1ml 和磷酸5ml，盖上表面皿，在300℃电热板上加热溶解，待试料完全溶解后，立即取下冷却至40℃～70℃，用水冲洗表面皿，再用水将试液洗入100mL 容量瓶中，混匀，冷却至室温，稀释至刻度，摇匀，备用[2，3]。

1.5 空白试验

随同1.4 做空白试验，随同试样分析。

1.6 分析结果的计算

式中：

m――试料的质量，单位为克（g）。

m1――试料溶液在工作曲线上查得的氧化锂的质量，单位为毫克（mg）。

m0――空白溶液在工作曲线上查得的氧化锂的质量，单位为毫克（mg）。

2 结果与讨论

2.1 硫、磷酸的用量对试样溶解的影响

为了快速将试样溶解完全，本文以样品称样量在0.2500g±0.0002g 范围内时，就硫、磷酸用量进行了试验。分别采用硫酸1ml 和磷酸5ml、硫酸2ml 和磷酸4ml、硫酸3ml 和磷酸3ml 的比例在300℃电热板上溶解氧化铝，硫酸1ml 和磷酸5ml的比例溶解溶液清透无沉淀，硫酸2ml 和磷酸4ml 的比例溶解溶液有少量黑色沉淀，硫酸3ml 和磷酸3ml 的比例溶解溶液有少量黑色沉淀且部分样品未溶解完全。试验表明：样品称样量在0.2500g±0.0002g 范围内时，采用硫酸1ml 和磷酸5ml 的条件下样品完全溶解。

2.2 硫、磷混酸酸度的选择

原子吸收光谱仪要求使用硝酸控制在5%之内，酸度越低对仪器的腐蚀性越小，但硝酸不宜作氧化铝的溶剂。本试验采用硫-磷混酸溶剂，为使硫-磷混酸不影响测定，特控制标准溶液与被测溶液酸度一致，采用1%硫酸（v/v）和5%磷酸（v/v）比例酸度，酸度低完全符合仪器对测量溶液酸度的要求，按照此溶剂比例，试验采用1ml 和磷酸5ml 的混酸随同1.4 做空白试验，对氧化锂的吸光度影响较小，满足仪器对吸光度的测试要求。

2.3 基体效应

在样品溶液中，主要元素是Al 和P，通过选择锂元素的分析线，进行空白铝基体试验和样品试验，发现在选定的锂元素的分析线，Al 和P 干扰很小，同时在试验过程中采用基体匹配法，尽量使溶液中的Al 和P 的量和样品溶液中Al 和P 的量一致，以消除基体干扰，为此，本方法基于在标准系列中统一加入10mL 铝基体溶液来消除干扰。

2.4 精密度、准确度试验

使用3 个氧化锂结果低、中、高值的氧化铝标准物质,按照1.4 样品处理，以空气-乙炔火焰于原子吸收光谱仪上，波长670.8nm 处测量溶液的吸光度，计算氧化锂的含量，分别测试11次，以检查测试结果的精密度和准确度。统计结果见表1。

表1 精密度、准确度试验结果统计

从表1 可见，使用3 个氧化锂结果低、中、高值的氧化铝标准物质,按照1.4 样品处理进行氧化锂的分析，分析结果重复性好，与标准值误差均在允许误差范围内，且精密度≤定值标准偏差，分析准确。

2.5 与国家标准溶样方法结果比对试验

同一实验室，一定时间段内，由不同的分析人员采用硫-磷混酸和国家标准溶样方法对10 个氧化铝样品进行氧化锂的测定，以检查不同的溶样方法对测定结果准确度的影响。统计结果见表2。

表2 不同溶融样品方法试验结果统计

《GB/T 6609.19-2018 氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法 第19 部分：氧化锂含量的测定 火焰原子吸收光谱法测定氧化锂含量》中氧化锂（%）含量的误差要求：0.005～0.010 之间范围允许差≤0.001，0.010～0.025 之间范围允许差≤0.003，0.025～0.050 之间范围允许差≤0.005，从表2 可见，采用不同的溶样方法进行结果对比试验，测定结果误差满足国家标准误差要求，分析准确。

3 结论

（1）样品称样量控制在0.2500g±0.0002g 范围内时，用硫酸1ml 和磷酸5ml 的溶剂在石英烧杯中于300℃电热板上溶解样品，样品完全溶解溶液清透无沉淀，分析结果精密度良好，且采用不同的溶样方法进行结果对比试验，测定结果误差满足国家标准误差要求，分析准确。

（2）该溶样方法远优于国标溶融方法，操作简单、安全，溶样时间由6 个小时提高到10 分钟完成样品溶解，大大提高了工作效率。

目前我公司已采用该溶样方法用于测定氧化铝中氧化锂的样品处理，效果较好。