青島騰龍微波科技有限公司

低場脈沖核磁共振元素分析儀在采礦業中的應用

低場脈沖核磁共振(NMR) 在工業現場和實驗室分析中可定量地檢測許多元素。與其他分析方法相比，NMR明顯的優勢在于它幾乎不需要樣品制備�，F代采礦工業對特定化合物的富集和提純工藝流程中化合物的濃度已經足夠NMR定量分析。青島騰龍微波科技有限公司代理，美國One Resonance Sensors, LLC研發的MobiLab™130是一臺0.6 T脈沖核磁共振元素分析儀，基于核磁共振的方法快速直接檢測從原始鹵水到富集接近飽和額溶液中離子的含量。

阿根廷西北部的安第斯高原，智利東北部和玻利維亞西南部被稱為鋰三角，占世界已探明儲量的65%。我國鋰礦在九個�。▍^）有分布，主要在西藏、青海的鹽湖中，青海鹽湖鋰礦，包括大型礦床4處：一里坪、東臺吉乃爾鹽湖、西臺吉乃爾鹽湖、察爾汗鹽湖，中型礦床1處：大柴旦湖。西藏鹽湖包括扎布耶鹽湖和阿里地區鹽湖資源等。此外，四川甘孜州鋰輝石礦、江西宜春鋰云母礦，也可分離出大量碳酸鋰。為增加能源儲備和滿足電動和混合動力汽車的需要，鋰的需求量有希望每年以17%的勢頭增長。  

在從鹽湖鹵水中提取鋰的采礦業中， NMR可以檢測常見的8種離子中的4種，尤其是Li⁺，B³⁺和Na⁺。前期的濾取，鋰的PPM級的濃度可以用NMR定量�；�合物富集過程中，NMR是測量存在其它高濃度離子時某類低濃度（PPM級）的雜質離子（比如硼）濃度的理想方法。傳統的分析方法，比如電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）和原子吸收（AA）只能在實驗室里面檢測，沒法作為現場檢測方法。這時候NMR的優勢就突顯出來了，他對外部環境的要求低，可在采礦現場檢測分析。

    電池級的碳酸鋰要求雜質含量很低，測量碳酸鋰中的低濃度硼含量尤其重要。但它很難使用通常的原子吸收方法來測量。所以研發一種使用方法簡單直接對低濃度硼進行可靠測量，適用于工業現場的方法就顯得尤其重要。

    在這篇報告中，新方法可以測量鹵水各種濃度范圍的鋰、硼、鈉含量。與其他方法如原子吸收光譜法相比，幾乎無須對樣品進行預處理（如稀釋），MobiLab^TM 130可以在整個開采過程中直接測量以上三種礦物質的濃度。

Mobilab^TM 130的設計特點是操作簡單，只需要一個高濃度的標樣進行單點校準。下圖顯示5點校準（紅色線，未顯示點）與MobiLab™130采用單點校準之間的比較，樣品采用的是5000 ppm的硼的標樣。MobiLab™130產生的I/Q原始數據用于樣品密度修正。結果表明多點校準并沒有明顯優勢，因此，操作人員無須了解測量原理，無須操作多個標樣即可校準MobiLab™130。

以上數據是采用已知硼濃度的硼酸樣品獲得的，樣品含有高濃度的氯化鈉和氯化鉀： 40 000 ppm 鈉， 40 000 ppm 鉀。通常情況下，在其它高濃度鹽存在的情況下，檢測低含量的礦物質的含量是非常困難的，因為我們需要解決AA中的去除背景吸收，以及ICP中高鹽水溶液的難以氣化的問題。

    MobiLab™130無需對樣品和標準品進行預平衡來調整儀器中磁體對溫度的要求。因為即使將磁體溫度調至室溫以上，溫度的飄移也是不能避免的。當只使用單一標樣時，磁體、標準品、樣品受環境溫度的影響可以容易地校正。在一些環境，比如不能控溫的環境里使用這臺儀器，只需每隔5個或10個樣品將標樣重新測量核查一次，就可知道是否需要再校準。如果結果重復性在±1%的預期范圍內，就無需重新定標。

下列表格中顯示的是Mobilab^TM 130檢測的鋰的結果。它表明Mobilab^TM 130對⁷Li具有非常好的重復性和非常高的靈敏度。

表1. MobiLab™130對已知鋰溶液的精確性和準確性

 表2中顯示的是MobiLab^TM 與原子吸收方法（AA）對已知濃度的測試結果比較。很明顯，兩種方法的測試結果相近。

表2. MobiLab™130與原子吸收測試結果的比較

MobiLab™130進行元素分析的概念能夠很容易地應用于生產和純化過程中的現場快速分析。下圖是目前正在開發中能在線快速檢測鋰、硼、鈉的分析儀器。