锂辉石和锂铍矿石中Li和Be元素定量分析

引言

锂（Li）及其化合物在国民经济和国防建设中具有重要的战略意义，广泛应用于各个行业，被誉为21世纪推动世界前进的元素，具有不可替代的重大用途。

我国锂矿石资源相对比较丰富，主要分布在四川、新疆、江西、河南等地区。近年来，随着地质研究，找矿工作的持续推进，在我国川西和南疆地区又发现了多个大型、超大型锂矿石矿床。虽然如此，由于锂矿的分布情况复杂，矿石品位不高，共伴生组分多等因素，导致目前矿石的综合利用程度不高。面对日益增长的应用需求，亟待开展国内典型锂矿石资源综合利用技术研究。

图1：从左至右分别是锂辉石、锂辉石伟晶岩、绿柱石

开采选矿是其中重要的第一步，不同地区的锂矿石性质差别很大，根据品位和成分的不同，选矿工艺也有所不同，在通常的浮选、磁选等矿选过程前或矿选过程中充分实时把握原料的元素成分含量等信息，可以对药剂的调配起到关键作用，从而使选矿工艺得到优化。

锂是自然界中原子序数最低的金属元素，激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在线检测低原子序数元素有天然优势。现有的锂矿石分析方法主要包括ICP-AES、ICP-MS等，具有精密度高，准确度可靠的优点，但都需要复杂的样品前处理过程，无法在开采、选矿、传输过程中实现实时在线检测，由于LIBS技术以脉冲激光作为激发源，因此该技术无需繁琐的样品预处理过程，可以在恶劣的环境条件下实现实时在线远程遥测，进行成分分析。正是存在这些优势，LIBS技术在地质矿物分析领域有大量的研究和应用。

此次，我们通过LIBS技术对锂矿石中的Li元素和Be元素含量进行分析，了解其光谱特征，并建立两种元素的标准曲线，为LIBS技术应用在锂矿石原位分析奠定理论和实验基础。实验使用Nd：YAG激光器，波长1064nm，脉宽16ns；采用中阶梯光谱仪 Aryelle 200（LTB Lasertechnik Berlin，Germany)，光谱解析能力8000。

结果展示

下图展示了锂辉矿石典型LIBS光谱，Li元素在670.8nm和610.3nm处特征谱线（图2），并利用670.8nm处的特征谱线作标准曲线；锂铍矿石（绿柱石）典型LIBS光谱以及Be元素的特征光谱（图3），并分别利用Be在313nm附近的两条谱线以及265.062nm处的谱线分别绘制了两个标准曲线。

 图2：锂辉石LIBS谱线；锂辉石中Li元素标准曲线

图3：绿柱石LIBS谱线；绿柱石中Be元素标准曲线

表中是利用标准曲线对标准样品中Li和Be含量的预测，从标准曲线来看，R2值均在0.999以上，表明标准曲线拟合效果较好，对标准样本中元素含量的预测表明了准确程度。在分析中我们使用的是元素的单变量线性回归模型对锂矿石中的Li和Be进行的定量分析，得到了不错的结果，如果后续结合等离子体参数校正计算，通过参数优化，尝试多变量建立定量回归模型，将进一步提高定量分析精度，这证明了LIBS技术可以实现锂矿石中元素含量的分析，为LIBS技术应用在锂矿石产业在线定量分析提供了实验支持。

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