三元检测方法.docx
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三元检测方法
镍钴锰锂化学分析方法
适用范围:
用于镍钴锰锂的三元前驱体、工序样、三元成品的主元素镍、钴、锰、锂含量,杂质项目、水分、PH值,碳酸锂和氢氧化锂、硫酸根、粒度、振实密度等的检测。
一.镍、钴、锰含量的检测
1方法提要
试样经盐酸分解,加盐酸羟胺防止锰沉淀,在氯化铵-氨缓冲液中,加入一定量EDTA,与镍、钴、锰络合,所耗EDTA的体积为镍、钴、锰合量的总毫升数。
2试剂
盐酸(1+1)(GR)
浓氨水(AR)
硝酸(AR)
磷酸(AR)
过氧化氢(AR)
硝酸铵(AR)
10%盐酸羟胺:
称取10g盐酸羟胺溶于100ml水中。
氨-氯化铵缓冲溶液:
称取54g氯化铵溶于蒸馏水,加350ml氨水稀释到1000ml。
2%铬黑T:
称取2g铬黑T与100克固体氯化钠混合,研磨,105~110℃烘干。
3%紫脲酸胺:
3克紫脲酸胺与100克固体氯化钠混合,研磨,105~110℃烘干。
EDTA溶液L配制:
称取二钠盐溶于1000ml热水中,冷却。
EDTA标准溶液的标定:
称取1.6000g工作基准试剂高纯锌粉,用少量水湿润,加20ml盐酸溶液(1+1)溶解,移入500ml容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。
取25ml加水约30ml,用氨水溶液(1+1)调节溶液PH至7~8,加10ml氨-氯化铵缓冲溶液(PH≈10)及0.1g铬黑T指示剂,用配好的EDTA滴定至溶液由紫色变为纯蓝色。
同时做空白试验。
按下式计算EDTA浓度:
式中:
m—锌粉的质量的准确数值,单位为(g),
V1—EDTA标液的体积的准确数值,单位为毫升(ml),
V2—空白试验EDTA标液的体积的数值,单位为毫升(ml),
—锌粉的摩尔质量的数值,单位为克每摩尔(g/mol)
硫酸亚铁铵L配制及标定:
称取11.8g硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O],溶于1000ml硫酸(5+95)溶液中,摇匀。
硫酸亚铁铵标准溶液的标定:
移取10ml重铬酸钾标准溶液[C
(K2Cr2O7)=l]于250ml锥形瓶中,加15%硫磷混酸15ml,用配制好的硫酸亚铁铵滴定至橙黄色消失,加二苯胺磺酸钠4滴,继续小心滴加至溶液刚呈绿色并保持30秒为终点,记录所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积,求出硫酸亚铁铵标准滴定溶液相当于锰的滴定度。
同时做空白试验。
按下式计算滴定度:
式中:
TMn/(NH4)2Fe(SO4)2-硫酸亚铁铵标准溶液对锰的滴定度(g/ml)
-移取的重铬酸钾标准溶液体积(ml)
-重铬酸钾标准溶液的浓度(mol/L)
-锰的摩尔质量(g/mol)
V1-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积(ml)
V0-滴定空白时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积(ml)
3分析步骤
样品处理:
准确称取约1.2500g试样(精确至0.0001g)于两个150ml烧杯中,加少量蒸馏水润湿,盖上表面皿,沿杯壁加入盐酸(1+1)20ml,低温加热至微沸。
当溶液体积约为10ml时,取下冷却到室温,用蒸馏水洗表面皿及杯壁于烧杯中至体积为30ml左右,观察试样是否溶解完全,若分解未完全可补加盐酸5ml,继续加热至试样完全分解为止。
取下冷却至室温,用蒸馏水洗表面皿及烧杯壁于烧杯中,溶液转入250ml容量瓶中,并稀释至刻度,摇匀。
镍、钴、锰合量的测定:
准确移取25毫升母液于250毫升锥形瓶中,用蒸馏水稀释至50毫升左右,加5毫升10%的盐酸羟胺,用EDTA标准溶液滴定至到终点前2~3ml时,加10毫升PH≈10的氨-氯化氨缓冲液,加紫脲酸铵指示剂约0.1克,继续用EDTA标准溶液滴定由橙色变为紫红色为终点,所耗EDTA体积为镍、钴、锰合量的总毫升数V总。
镍含量的测定:
准确移取25毫升母液于250毫升烧杯中,用少量蒸馏水冲洗烧杯壁,盖上表面皿,加浓氨水50毫升,缓慢加入10毫升过氧化氢,于70℃水浴锅中加热40分钟左右后过滤,用PH为9~10左右的稀氨水冲洗烧杯杯壁、表面皿及滤渣7~9次,控制体积在300ml左右,加紫脲酸铵指示剂约0.1克,用EDTA标准溶液滴定由橙色变为紫红色为终点,记录消耗的体积为V镍。
锰含量的测定:
准确移取25毫升母液于250毫升锥形瓶中,用少量蒸馏水冲洗烧杯壁,加浓磷酸15毫升,浓硝酸4毫升,加热至杯壁无水珠液面平静且冒白烟时,加硝酸铵2~3克,迅速摇动锥形瓶,赶净二氧化氮气体,冷却至70℃左右,加蒸馏水冲洗至100毫升左右,摇动至无稠状,溶液清亮后,冷却至室温。
用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液呈浅红色,加指示剂二苯胺磺酸钠4滴,继续用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至无色为终点,记录消耗的体积为V锰,同时做锰铁和三元锰的监控样。
4分析结果的计算
按下式计算锰的含量:
式中:
T-硫酸亚铁铵标准溶液对锰的滴定度(g/ml)
V锰-滴定锰消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积(ml),
m—称样量(g)。
按下式计算镍的含量:
式中:
CEDTA-EDTA标准溶液的浓度,(mol/l),
V镍-滴定镍消耗EDTA标准溶液的体积(ml),
-镍的原子量,
m-称样量(g)。
按下式计算钴的含量:
式中:
V总-滴定镍、钴、锰消耗EDTA标准溶液的总体积(ml),
-钴的原子量,
m-称样量(g)。
二火焰原子吸收仪测定锌、铁、镁、铜、铬、钙、钠、钾、锂
1方法摘要
试样经盐酸分解后,在原子吸收仪上,使用空气-乙炔火焰,用相应的空心阴极灯和波长分别测定各元素含量。
2仪器
AAS4-S4热电原子吸收仪
锌、铁、镁、铜、铬、钙、钠、钾、锂元素空心阴极灯
仪器工作条件
待测
元素
波长
nm
灯电流
mA
狭缝
nm
燃烧器高度
mm
乙炔流量
L/min
背景校正
锌
6
四线氘灯
铁
10
四线氘灯
镁
6
四线氘灯关
铜
6
四线氘灯关
铬
10
四线氘灯关
钙
6
四线氘灯关
钠
6
四线氘灯关
钾
6
四线氘灯关
锂
6
四线氘灯关
3试剂
盐酸1+1(GR)
硝酸1+1(GR)
硝酸锶10%
锌标准贮存液:
ρ(Zn)=1000μg/ml,称取经850OC灼烧2h的高纯氧化锌0.6224g加入20ml盐酸(1+1)加热溶解,待溶解完全后,移入500ml容量瓶中,用水定容摇匀。
锌标准溶液:
ρ(Zn)=20μg/ml,移取2ml锌标准贮存液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCl。
铁标准贮存溶液ρ(Fe)=1000μg/ml:
称取高纯三氧化二铁(%)1.4297g,用20ml盐酸(1+1)溶解,移入1000ml容量瓶中,用水定容摇匀。
铁标准溶液ρ(Fe)=20μg/ml:
移取2ml铁标准贮存溶液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用蒸馏水定容,介质为2%HCl。
镁标准贮存液:
ρ(Mg)=1000μg/ml,称取经850OC灼烧2h的高纯氧化镁溶于20ml盐酸(1+1),待溶解完全后,移入500ml容量瓶中,用水定容摇匀。
镁标准溶液:
ρ(Mg)=20μg/ml,移取2ml镁标准贮存液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCl。
铜标准贮存液:
ρ(Cu)=1000μg/ml,先用10%硝酸将金属铜片(%表面氧化物溶去,蒸馏水洗涤,再用无水乙醇淋洗两次,吹干。
称取已处理的铜片1.0000g于250ml烧杯中,盖上表面皿,加入10ml盐酸(1+1)、10ml硝酸(1+1),低温加热,待铜片溶解完全后,冷却,移入1000ml容量瓶中,蒸馏水定容摇匀。
铜标准溶液:
ρ(Cu)=20μg/ml,移取2ml铜标准贮存液,于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCl。
铬标准储存液:
ρ(Cr)=1000μg/ml,称取3.7678g基准试剂重铬酸钾(于150~160OC烘2h)溶于20ml盐酸(1+1),待溶解完全后,移入1000ml容量瓶中,用水定容。
铬标准溶液:
ρ(Cr)=20μg/ml,移取2ml铬标准贮存液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1)用水定容,介质为2%HCl。
钙标准贮存液:
ρ(Ca)=1000μg/ml,称取1.2486g碳酸钙基准试剂于250ml烧杯中,盖上表面皿,沿杯壁加入20ml盐酸(1+1),待溶解完全后,移入500ml容量瓶中,用水定容摇匀。
钙标准溶液:
ρ(Ca)=20μg/ml,移取2ml钙标准贮存液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCl。
钠标准贮存溶液:
ρ(Na)=1000μg/ml,称取已于150OC干燥1h的基准氯化钠2.5421g于烧杯中,用蒸馏水溶解,移入1000ml容量瓶中,用水定容摇匀。
钠标准溶液:
ρ(Na)=20μg/ml,移取2ml钠标准贮存液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用水定容,转移至带内盖的塑料瓶中贮存,介质为2%HCl。
钾标准贮存液:
ρ(K)=1000μg/ml,称取1.9067g经180℃烘2小时,并在干燥器中冷却至室温的氯化钾(光谱纯),经水溶解,移入1000ml容量瓶中,用水定容,转移到带有内盖的塑料瓶中贮存。
钾标准溶液:
ρ(K)=20μg/ml,移取2ml钾标准贮存液于100容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1)用水定容,转移到带内盖的塑料瓶中贮存,介质为2%HCl。
锂标准贮存溶液ρ(Li)=1000μg/ml:
称取5.3228g光谱纯碳酸锂(预先于110oC、烘2个小时置于干燥器中冷却)置于250ml烧杯中,加少量水润湿,盖上表面皿,沿杯壁缓慢加入15ml盐酸(1+1),待溶解后转入1000ml容量瓶中,用蒸馏水定容。
锂标准溶液:
ρ(Li)=20μg/ml:
移取2ml锂标准贮存溶液于100ml容量瓶中,加入4ml盐酸(1+1),用蒸馏水定容,介质为2%HCl。
锌标准溶液系列:
ρ(Zn)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、
μg/ml,移取ml、ml、、ml锌标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
铁标准溶液系列:
ρ(Fe)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,移取ml、ml、、ml铁标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
镁标准溶液系列:
ρ(Mg)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、
μg/ml,用10ml滴定管移取ml、ml、、ml镁标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加10%硝酸锶5ml,盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
铜标准溶液系列:
ρ(Cu)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,移取ml、ml、、ml铜标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
铬标准溶液系列:
ρ(Cr)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,移取ml、ml、、ml钙标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
钙标准溶液系列:
ρ(Ca)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,移取ml、ml、、ml钙标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加10%硝酸锶5ml,盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
钠标准溶液系列:
ρ(Na)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,移取ml、ml、、ml钠标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀,转到塑料瓶中备用。
钾标准溶液系列:
ρ(K)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,移取ml、ml、、ml钠标准溶液()置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀,转到塑料瓶中备用。
锂标准溶液系列:
ρ(Li)=μg/ml、μg/ml、μg/ml、μg/ml,用10ml滴定管移取ml、、ml、锂标准溶液()于四个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。
4分析步骤
取测钴镍锰所制备的样品溶液用于锌、铁、铜、铬、钾、钠的测定,稀释倍用于钙、镁的测定(加10%的硝酸锶),稀释400倍用于锂的测定,试剂配制及分析步骤所用水均为蒸馏水。
按仪器工作条件,用线性最小二乘法拟合作标准曲线。
在序列里输入样品空白,样品详细信息中,输入试样标识,试样称量,稀释比例,确定后按仪器提示进行操作,得出试样中杂质元素的含量。
三.差减重量法测定水分
1方法提要
样品在105~110℃烘干恒重即为水分的含量。
2仪器
恒温干燥箱
天平
称量瓶
3分析步骤
称取10克左右试样,放入经105~110℃烘干称至恒重的称量瓶中,半开瓶盖,放入干燥箱中在105~110℃烘干两小时,取出,置于干燥器中冷至室温,直至恒重,称重。
4分析结果的计算
按下式计算待测样品的水分含量
式中:
m0-空称量瓶的质量(g),
m1—称量瓶加样品的质量(g),
m2—称量瓶加样品经烘干后的质量(g)。
四.镍钴锰锂PH值的检测
1方法提要
取镍钴锰锂,按固液比(1:
10)溶解,在自动电位滴定仪上进行测量。
2试液的制备
称取5.0g试样,放入100ml烧杯中,加入50ml蒸馏水,用玻璃棒搅拌5分钟,静置30min,待测。
3试剂和仪器
ZDJ-4A自动电位滴定仪,PH复合电极或玻璃电极与甘汞电极
标准溶液PH=及PH=的缓冲溶液
4测量步骤
仪器预热:
打开仪器,将PH电极泡在纯水中,预热30min。
仪器校正:
轻轻擦干电极和温度计表面水,浸泡在PH为的缓冲溶液(混合磷酸盐配制)中标定按确认后,用蒸馏水冲洗3次后,放入PH为的缓冲溶液(四硼酸钠配制)中标定按确认后即可。
测量溶液:
将电极洗净,用滤纸轻轻擦干,放入制备的待测液中,待读数稳定后读取其PH值。
五.酸碱滴定法测定氢氧化锂和碳酸锂
1方法提要
总碱度的测定
试样滤液以甲基红-亚甲基蓝为指示剂,盐酸标液标定,测得试样中碳酸根和氢氧根的总碱度。
氢氧根的测定
当试样中有氢氧根存在,向滤液中加氯化钡,以酚酞为指示剂,盐酸标准溶液标定,使碳酸根和硫酸根沉淀后测得氢氧根含量。
碳酸根的测定
试样中的总碱度减去氢氧根的含量,得到碳酸根的含量。
2试剂
盐酸标准溶液C(HCL)=L:
用刻度移液管移取浓盐酸于试剂瓶中,加水至4.5L摇匀备用,
酚酞指示剂(10g/L):
1.0g的酚酞溶于100ml乙醇中。
甲基红-亚甲基蓝混合指示剂:
将甲基红乙醇溶液(1g/L)与亚甲基蓝乙醇溶液(1g/L)按2+1体积比例混合。
碳酸钠:
工作基准试剂,使用前在270℃~300℃干燥2小时。
氯化钡溶液33%:
165g氯化钡溶于水中,最后加水至总体积500ml。
甲基红-溴甲酚绿指示剂:
将甲基红乙醇溶液(2g/L)与溴甲酚绿乙醇溶液(1g/L)按1+3体积比例混合。
3分析步骤
L盐酸标准溶液
准确称取0.0220g干燥好的碳酸钠()于250ml的锥形瓶中,加100ml去离子水,混合均匀,加入10滴甲基红-溴甲酚绿指示剂,用盐酸标准溶液()滴定直至颜色从绿色变成暗红色,煮沸2min,冷却后继续滴定至溶液再呈暗红色,记录滴定消耗的盐酸体积。
样品处理
称取15.0g样品置于已吹干的250ml烧杯中,加160ml蒸馏水,用磁力搅拌器低速搅拌30min,取下静止30min,干过滤,滤液放置于已吹干的白色广口瓶中备用。
3.2.1总碱度的测定
移取20ml滤液于250ml锥形瓶中,加2滴甲基红-亚甲基蓝(),在不断振荡下,用盐酸标准溶液()滴定至终点由绿色变成红紫色为止,记下消耗的盐酸体积,此时测定的是碳酸根和氢氧根消耗的盐酸总体积V1。
3.2.2氢氧根的测定
移取20ml滤液于250ml锥形瓶中,加5ml氯化钡(),使碳酸根和硫酸根沉淀,再加上2滴酚酞指示剂,如果呈现红色,说明滤液中含氢氧根,若不呈现红色,说明不存在氢氧根,在充分振荡下用盐酸标准溶液()滴定至红色消失,记下消耗的盐酸体积V2。
4分析结果的计算
按下式计算氢氧根的含量:
式中:
V1-滴定总碱度消耗盐酸的体积(ml)
V2-滴定氢氧根消耗盐酸的体积(ml)
V3-分取测定氢氧根试液的体积(ml)
V4-分取测定碳酸根试液的体积(ml)
m-称样量(g)
六.比浊法测定硫酸根离子
1方法提要
在酸性介质中硫酸根离子与钡离子细形成均匀的细小的硫酸钡颗粒。
当有保护剂存在时,能阻止沉淀沉降而悬浮在溶液中,借此进行浊度测定。
2试剂
盐酸1+1,优质纯
氯化钡溶液33%,165g氯化钡溶于水中,最后加水至总体积500ml
丙三醇24%
硫酸根标准贮存溶液ρ(SO42-)=1000μg/ml:
称取0.9070g在105℃烘干恒重K2SO4溶于水中。
移入500ml容量瓶中,用水定容。
硫酸根标准溶液ρ(SO42-)=100μg/ml:
吸取硫酸根标准贮存溶液25ml于250ml容量瓶中,用水定容。
该溶液为每毫升含100μgSO42-的标准溶液。
3分析步骤
样品处理:
称取15.0g样品置于已吹干的250ml烧杯中,加160ml蒸馏水,用磁力搅拌器低速搅拌30min,取下静止30min,干过滤,滤液放置于已吹干的白色广口瓶中备用。
分取一定量的滤液于50ml比色管中,加入(1+1)盐酸2ml,加水至体积约30ml,加入丙三醇5ml,摇匀,BaCl2溶液5ml,摇匀,用水定容。
按一定的方向,以一定的速度振摇1min,用1cm比色皿在440nm下测量吸光度。
同时做空白试验。
标准工作曲线:
分取0、100、200、300、400、500μgSO42-标准溶液分别置于50ml比色管中,加入盐酸(1+1)2ml,加至体积约30ml,以下同样品分析步骤。
4分析结果的计算
按下式计算待测元素的含量:
式中:
m1—试样溶液测得SO42-的含量(μg/ml)
m0—空白试样测得SO42-的含量(μg/ml)
m—试样量(g)
v1-分取试液的体积(ml)
v2-试液定容后的总体积(ml)
七.粒度分布的测定
1.方法提要
取适量的样品粉末于水中分散均匀后,利用颗粒对光的散射现象,根据散射光能的分布推测出被测颗粒的粒度分布。
2.仪器
LS-603激光粒度仪
3.分析步骤
预热:
打开激光粒度仪预热30min。
粒度测量:
用药匙取适量的样品于烧杯中,加入约40ml水,搅拌2min使颗粒均匀分散。
打开LS-603工作软件,点击新建,设置测量参数(其中折光率设为)。
用水清洗进样器及管路后,进样器中加水至所要求的液面刻度线。
将分散后的样品加入进样器,并清洗烧杯内壁,控制遮光比在8%-15%之间。
点击“分析”,即得到样品的粒度分布参数。
测量结束后,有水清洗进样器及管路。
4.分析结果保存与读取
测量分析完成后,点击菜单中“保存”,保存该测量报告;点击设定,在报告设定窗口中,将报告格式选择“统计”,统计项的格式选择“平均”,然后确定,即可读取测量的结果的平均值。
记录下D10、D50、D90的数值。
八.振实密度的测定
5.方法提要
取一定量粉末于量筒中,保持颗粒原始形态下,通过振动装置均匀往复的上下直线运动,直至粉末的体积不再减小。
粉末的质量除以振实后的体积,即是粉末的振实密度。
6.仪器
ZS-201振实密度仪
电子天平
100ml量筒
7.分析步骤
称取100g的镍钴锰酸锂粉末于100ml的量筒,粉末的表面处于水平状态。
将量筒垫上胶垫固定到量筒托盘上,设置振动时间12min,手动调节振动频率290次/分钟,然后启动电机。
振实完毕后,读取振实后的体积V。
8.分析结果的计算
可按下式计算碳酸锂的振实密度:
ρ=m/V(g/cm3)
式中:
m—镍钴锰酸锂样品的重量(g);
V—样品振实后的体积(ml)。
也可在振实密度仪上直接读出样品的振实密度。
(振动完毕后,选择样品的重量参数“100克”,按“确认”键,输入振动后的体积,按后按“确认”,即可读出振实密度。
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