JP2020091275A - Lithium evaluation method - Google Patents

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Abstract

To provide a technique that can correctly and accurately evaluate lithium contained in a sample even when a coexistence element is included, without being affected by various problems specific to a relative analysis method using an equipment analyzer.SOLUTION: A lithium evaluation method is characterized by calculating a content of lithium by separating the lithium contained in a sample in a form of a lithium compound and measuring a weight of the lithium compound.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リチウム評価方法に関する。 The present invention relates to a lithium evaluation method.

レアメタルの1つであるリチウムは、陶磁器・耐熱ガラス・光学ガラスの添加材などの窯業上の用途をはじめ、小型電子機器用・自動車用・自家発電用の各種電池のほか、うつ病治療薬などの医療や医薬、耐熱および耐圧グリース、鉄鋼連続鋳造用の融剤、合成ゴム用の重合触媒として、広く利用されており、そして、リチウムの大部分が、炭酸リチウムのようなリチウム化合物の形で用いられている。炭酸リチウムは、リチウムイオンバッテリー(LIB)の正極材や電解質などに用いられ、近年需要が急増している。また、水酸化リチウムも、リチウムイオンバッテリーの正極材が主要な用途であり、自動車用グリースにも用いられている。その他、臭化リチウムは、ビルおよび工場の大型空調用吸収式冷凍機の冷媒吸収材など、塩化リチウムは、空調除湿剤や溶接フラックスなどとして用いられている。なお、金属リチウムは、一次電池負極材の箔や合成ゴム触媒用のブチルリチウムの原料となっており、化合物や金属の形態以外にも、窯業分野においては、融点降下剤としてリチウム鉱石が直接用いられている。 Lithium, which is one of the rare metals, is used in ceramics, heat-resistant glass, optical glass, and other ceramic materials, as well as various batteries for small electronic devices, automobiles, and in-house power generation, as well as drugs for depression. It is widely used as medical and pharmaceutical products, heat and pressure resistant grease, flux for continuous casting of steel and polymerization catalyst for synthetic rubber, and most of lithium is in the form of lithium compounds such as lithium carbonate. It is used. Lithium carbonate is used as a positive electrode material and an electrolyte of a lithium ion battery (LIB), and the demand thereof has been rapidly increasing in recent years. Lithium hydroxide is also mainly used as a positive electrode material for lithium-ion batteries and is also used in automobile grease. In addition, lithium bromide is used as a refrigerant absorbing material for large-scale air-conditioning absorption refrigerators in buildings and factories, and lithium chloride is used as an air-conditioning dehumidifying agent and welding flux. Metallic lithium is a raw material for butyllithium for primary battery negative electrode foil materials and synthetic rubber catalysts.In addition to the form of compounds and metals, lithium ore is directly used as a melting point depressant in the ceramics field. Has been.

このように、リチウムは、工業上の用途が広く需要も大きいため、これまでにも、各分野の製造工程で得られる中間物や最終製品などのリチウム含有量を、正確に評価できる方法の検討・開発が行われてきた。 As described above, since lithium has a wide range of industrial uses and is in great demand, it has been studied how to accurately evaluate the lithium content of intermediates and final products obtained in the manufacturing process of each field.・Development has been carried out.

リチウム含有量の評価方法としては、イオンクロマトグラフ法が特許文献1および特許文献2に提案されている。また、ICP法が特許文献3に提案されている。 As a method for evaluating the lithium content, an ion chromatography method has been proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2. Further, the ICP method is proposed in Patent Document 3.

特開平11−287793号公報JP-A-11-287793 特開2010−25791号公報JP, 2010-25791, A 特開2010−78381号公報JP, 2010-78381, A

これらの評価方法は、機器分析装置が必要で、かつ、分析の物差しとなる標準物質や標準溶液が必要な、相対分析手法であった。このため、例えば誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置におけるプラズマの安定性によっては相対誤差が1〜3%になるなど、機器分析装置に起因してリチウムの分析精度が低下するという問題があった。また、これらの相対分析手法は、他の共存元素から受けるイオン化干渉や光学干渉の影響により、リチウムの分析精度が低下する問題があった。 These evaluation methods were relative analysis methods that required an instrumental analysis device and required standard substances and standard solutions that served as the scale of analysis. For this reason, there is a problem that the accuracy of analysis of lithium decreases due to the instrumental analysis device, such as a relative error of 1 to 3% depending on the stability of the plasma in the inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis device. It was Further, these relative analysis methods have a problem that the analysis accuracy of lithium is lowered due to the influence of ionization interference and optical interference received from other coexisting elements.

これに対し、評価元素の絶対量を測定する評価方法である、絶対分析手法がある。この方法は機器分析装置で標準物質等と試料を比較する必要がないため、上述したような、機器分析装置に起因する分析精度の低下を防ぐことができる。また、この方法では評価元素の絶対量を測定するため、他の共存元素の影響に起因する分析精度の低下を防ぐことができる。このため、絶対分析手法は相対分析手法に比べ、高精度の分析が可能である利点があった。 On the other hand, there is an absolute analysis method which is an evaluation method for measuring the absolute amount of the evaluation element. In this method, since it is not necessary to compare the standard substance and the sample with the instrument analyzer, it is possible to prevent the decrease in the analysis accuracy due to the instrument analyzer as described above. Further, in this method, since the absolute amount of the evaluation element is measured, it is possible to prevent a decrease in analysis accuracy due to the influence of other coexisting elements. For this reason, the absolute analysis method has an advantage over the relative analysis method in that high-precision analysis is possible.

しかし、リチウムのようなアルカリ金属では、その性質上、高精度分析が可能な重量法や滴定法の適用が、非常に困難である問題があった。 However, with an alkali metal such as lithium, there is a problem that it is very difficult to apply the gravimetric method or the titration method, which allows highly accurate analysis, due to its nature.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、試料に含まれるリチウムを、絶対分析手法である重量法を用いることで、機器分析装置による相対分析手法に特有な諸問題の影響を受けず、共存元素が含まれる場合でも、正確に、高精度に評価できる技術を提供することを一目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by using the gravimetric method, which is an absolute analysis method, for lithium contained in a sample, it is affected by various problems peculiar to a relative analysis method by an instrumental analyzer. It is another object of the present invention to provide a technique that enables accurate and highly accurate evaluation even when a coexisting element is contained.

本発明者は、研究成果として、試料に含まれるニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムなどの共存元素から、イオン交換操作、沈澱操作、電解操作を駆使してリチウムを分離し、さらに、操作の過程で生成した、硫酸アンモニウムのような副生物を分解除去することにより、リチウムの重量を、最終的には、硫酸リチウムをはじめとするリチウム化合物の形態で、秤量できることを見出した。 As a result of research, the present inventor has separated lithium from coexisting elements such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum contained in a sample by utilizing ion exchange operation, precipitation operation, and electrolysis operation, and further in the process of operation. By decomposing and removing the produced by-products such as ammonium sulfate, it has been found that the weight of lithium can be finally weighed in the form of a lithium compound including lithium sulfate.

本発明の第1の態様では、試料に含まれるリチウムを、リチウム化合物の形態で分離し、該リチウム化合物の重量を秤量することで、リチウム含有量を求めることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 In a first aspect of the present invention, a lithium evaluation method is provided, in which lithium contained in a sample is separated in the form of a lithium compound and the weight of the lithium compound is weighed to determine the lithium content. To do.

この態様によれば、試料に含まれるリチウムを、機器分析装置による相対分析手法に特有な諸問題の影響を受けず、共存元素が含まれる場合でも、正確に、高精度に評価できる。 According to this aspect, the lithium contained in the sample can be accurately and highly accurately evaluated even when the coexisting element is contained, without being affected by various problems peculiar to the relative analysis method by the instrumental analyzer.

本発明の第2の態様は、第1の態様のリチウム評価方法において、秤量した前記試料を酸で溶解し、溶解液を得た後、該溶解液の酸濃度を制御する試料溶解工程と、酸濃度を制御した前記溶解液を、イオン交換樹脂カラムに流し、流出液を得た後、該流出液の酸濃度を制御するイオン交換工程と、酸濃度を制御した前記流出液を白煙処理した後、アルカリを加え電解し、電解残液を得る電解工程と、前記電解残液を定容し、該電解残液の一部を容器に分取した後、前記容器ごと加熱および強熱を行うことで副生物を分解除去し、リチウム化合物を得るリチウム化合物生成工程と、前記リチウム化合物を前記容器ごと秤量し、リチウムを定量する分析工程と、を有することを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A second aspect of the present invention is, in the lithium evaluation method of the first aspect, a sample dissolving step of dissolving the weighed sample with an acid to obtain a solution, and then controlling the acid concentration of the solution. The dissolved solution whose acid concentration is controlled is passed through an ion-exchange resin column to obtain an effluent, and then an ion exchange step of controlling the acid concentration of the effluent, and the effluent whose acid concentration is controlled are treated with white smoke. After that, electrolysis is performed by adding an alkali to obtain an electrolysis residual liquid, the electrolysis residual liquid is fixed in volume, and a part of the electrolysis residual liquid is dispensed into a container, followed by heating and high heat with the container. Provided is a lithium evaluation method characterized by comprising a lithium compound production step of decomposing and removing a byproduct by performing to obtain a lithium compound, and an analysis step of weighing the lithium compound together with the container and quantifying lithium. To do.

このようにすれば、試料に含まれるリチウムを、機器分析装置による相対分析手法に特有な諸問題の影響を受けず、共存元素が含まれる場合でも、正確に、高精度に評価できる。 In this way, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high accuracy without being affected by the problems peculiar to the relative analysis method by the instrumental analyzer, even when the coexisting element is contained.

本発明の第3の態様は、第2の態様のリチウム評価方法において、前記イオン交換工程と前記電解工程の間に、酸濃度を制御した前記流出液を、酸および/又はアルカリでpH調整し、煮沸することにより、金属水酸化物の沈澱を生成させ、該沈澱を濾過して濾液を得る沈澱工程を有し、前記濾液を前記電解工程で白煙処理することを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A third aspect of the present invention is the lithium evaluation method of the second aspect, wherein the pH of the effluent whose acid concentration is controlled is adjusted with an acid and/or an alkali between the ion exchange step and the electrolysis step. , A method for evaluating lithium, comprising a precipitation step of producing a precipitate of a metal hydroxide by boiling, and filtering the precipitate to obtain a filtrate, wherein the filtrate is treated with white smoke in the electrolysis step. I will provide a.

このようにすれば、試料にアルミニウムなどが含まれる場合でも、試料に含まれるリチウムを正確に、高精度に評価できる。 By doing so, even when the sample contains aluminum or the like, lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately.

本発明の第4の態様は、第1又は第2の態様のリチウム評価方法において、前記リチウム化合物が硫酸リチウムであることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A fourth aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to the first or second aspect, wherein the lithium compound is lithium sulfate.

吸湿性および生成プロセスの煩雑さの観点から、重量を秤量するリチウム化合物として硫酸リチウムが好適である。 From the viewpoint of hygroscopicity and complexity of the production process, lithium sulfate is preferable as the lithium compound to be weighed.

本発明の第5の態様は、第2の態様のリチウム評価方法において、前記酸が塩酸であり、前記イオン交換樹脂カラムが陰イオン交換樹脂カラムであることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A fifth aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to the second aspect, wherein the acid is hydrochloric acid and the ion exchange resin column is an anion exchange resin column. ..

このようにすれば、コバルト、マンガン、鉄、亜鉛などの共存元素をクロロ錯体の形態でカラムに吸着させ、分析対象元素であるリチウムと分離することができる。 By doing so, coexisting elements such as cobalt, manganese, iron, and zinc can be adsorbed on the column in the form of a chloro complex and separated from lithium as the element to be analyzed.

本発明の第6の態様は、第2の態様のリチウム評価方法において、前記容器が石英製共栓三角フラスコであることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A sixth aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to the second aspect, wherein the container is a quartz stoppered Erlenmeyer flask.

このようにすれば、リチウム化合物生成工程において飛沫を容器外に散り難くすることができる。そして、リチウム分析工程において、リチウム化合物が大気中の水分を吸収して水和物になることを防ぐことができる。 By doing so, it is possible to make it difficult for the droplets to scatter out of the container in the lithium compound producing step. Then, in the lithium analysis step, it is possible to prevent the lithium compound from absorbing moisture in the atmosphere and becoming a hydrate.

本発明の第7の態様は、第2又は第3の態様のリチウム評価方法において、当該リチウム評価方法におけるアルカリがアンモニア水であることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A seventh aspect of the present invention provides the lithium evaluation method of the second or third aspect, wherein the alkali in the lithium evaluation method is aqueous ammonia.

アンモニア水を使用することで、試料由来の共存元素以外が不純物として新たに混入することを防ぐことができる。 By using aqueous ammonia, it is possible to prevent impurities other than the coexisting elements derived from the sample from being newly mixed as impurities.

本発明の第8の態様は、第1〜第7の態様のいずれかのリチウム評価方法において、前記試料がニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムの1種以上を含むことを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 An eighth aspect of the present invention is the lithium evaluation method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the sample contains at least one of nickel, cobalt, manganese, and aluminum. provide.

上記の共存元素が含まれる場合でも、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。 Even when the above coexisting element is contained, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately.

本発明の第9の態様は、第2の態様のリチウム評価方法において、前記副生物が硫酸アンモニウムであることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A ninth aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to the second aspect, wherein the by-product is ammonium sulfate.

このようにすれば、試料由来の共存元素以外が不純物として新たに混入することを防ぐことができる。 This makes it possible to prevent impurities other than the coexisting element derived from the sample from being newly mixed as impurities.

本発明の第10の態様は、第2の態様のリチウム評価方法において、前記イオン交換工程および前記電解工程でのリチウム損失分を、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて求めることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A tenth aspect of the present invention is the lithium evaluation method of the second aspect, wherein the lithium loss in the ion exchange step and the electrolysis step is determined by atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS. The present invention provides a lithium evaluation method, which is characterized by using at least one of an ion chromatography method and an ion chromatography method.

このようにすれば、イオン交換工程および電解工程におけるリチウム損失分を反映させることができるため、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。 In this way, the amount of lithium loss in the ion exchange process and the electrolysis process can be reflected, so that the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately.

本発明の第11の態様は、第3の態様のリチウム評価方法において、前記イオン交換工程、前記沈澱工程、前記電解工程でのリチウム損失分を、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて求めることを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 An eleventh aspect of the present invention is the lithium evaluation method of the third aspect, wherein the lithium loss in the ion exchange step, the precipitation step and the electrolysis step is determined by atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method. , ICP-MS method, and ion chromatograph method are used to provide a lithium evaluation method.

このようにすれば、イオン交換工程、沈澱工程、前記電解工程におけるリチウム損失分を反映させることができるため、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。 By doing so, the loss of lithium in the ion exchange step, the precipitation step, and the electrolysis step can be reflected, so that the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately.

本発明の第12の態様は、第1〜第11の態様のいずれかのリチウム評価方法において、前記リチウム含有量を算出した後、前記リチウム化合物を、ICP法、ICP−MS法の1種以上を用いて定性分析することを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A twelfth aspect of the present invention is, in the lithium evaluation method according to any one of the first to eleventh aspects, after calculating the lithium content, the lithium compound is used as one or more of an ICP method and an ICP-MS method. Provided is a method for evaluating lithium, which is characterized by performing a qualitative analysis using.

このようにすれば、リチウム分析工程で得られたリチウム化合物に共存元素の残存が無いことを確認することができるため、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。 In this way, it can be confirmed that the coexisting element does not remain in the lithium compound obtained in the lithium analysis step, so that the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately.

本発明の第13の態様は、第1〜第12の態様のいずれかのリチウム評価方法において、前記リチウム化合物を、X線回折法を用いて形態分析することを特徴とするリチウム評価方法を提供する。 A thirteenth aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to any one of the first to twelfth aspects, characterized in that the lithium compound is morphologically analyzed using an X-ray diffraction method. To do.

このようにすれば、得られたリチウム化合物について、吸湿による水和物化や、大気中の二酸化炭素による炭酸塩化が進行していないことを、確認することができる。このため、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。 By doing so, it is possible to confirm that the obtained lithium compound is neither hydrated by moisture absorption nor carbonated by carbon dioxide in the atmosphere. Therefore, the lithium contained in the sample can be accurately evaluated with high accuracy.

本発明を用いれば、試料に含まれるリチウムを、絶対分析手法である重量法を用いることで、機器分析装置による相対分析手法に特有な諸問題の影響を受けず、共存元素が含まれる場合でも、正確に、高精度に評価できる。 According to the present invention, by using the gravimetric method, which is an absolute analysis method, for the lithium contained in the sample, it is not affected by the problems peculiar to the relative analysis method by the instrumental analyzer, and even when the coexisting element is contained. Can be evaluated accurately and with high accuracy.

図1は、本発明の一態様に係る、リチウム評価方法を説明するためのフロー図である。FIG. 1 is a flowchart for explaining a lithium evaluation method according to one aspect of the present invention.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and can be modified without departing from the gist of the present invention. In addition, not all of the configurations described in the present embodiment are essential as solving means of the present invention.

本発明の一態様に係るリチウム評価方法は、試料に含まれるリチウムの重量を直接秤量する、重量法に基づくものであり、絶対分析手法によりリチウムを評価するものである。 The lithium evaluation method according to one embodiment of the present invention is based on a gravimetric method in which the weight of lithium contained in a sample is directly weighed, and evaluates lithium by an absolute analysis method.

ここで、過去より行われてきたリチウム評価方法としては、原子吸光法、炎光法が代表例であるほか、ICP法、イオンクロマトグラフ法などが挙げられる。 Here, as a lithium evaluation method that has been performed since the past, the atomic absorption method, the flame light method, and the ICP method and the ion chromatography method are typical examples.

例えばイオンクロマトグラフ法として、試料を、塩酸・硝酸・水の混酸で加熱分解し、次に過酸化水素水を加え煮沸した後、ルビジウムを内標準元素として添加した測定溶液を、イオンクロマトグラフ法で分析する方法(特許文献1)、陽イオン交換樹脂を充填した分離カラムと、陰イオン交換性のサプレッサを装備した、イオンクロマトグラフ装置を用いて、試料を、硝酸と過酸化水素水で加熱分解して得た測定溶液を、カリウム、アンモニウム、アミン系化合物の少なくとも1種を、内標準元素として測定する方法(特許文献2)がある。また、ICP法として、試料を、硝酸と過酸化水素水で加熱分解して得た試料溶液を、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置で測定する際、プラズマ励起温度を4900K以上とし、測定には内標準法を適用し、さらに、分析対象元素にリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムの少なくとも2種を含む場合、内標準元素として、リチウム、アルミニウム、マンガンに対してはガリウムを使用し、ニッケル、コバルトに対しては銅を使用する方法(特許文献3)がある。 For example, as an ion chromatographic method, a sample is heated and decomposed with a mixed acid of hydrochloric acid, nitric acid, and water, then hydrogen peroxide water is added and boiled, and then a measurement solution in which rubidium is added as an internal standard element is used as an ion chromatographic method. (Patent Document 1), a separation column filled with a cation exchange resin, and an ion chromatograph equipped with an anion-exchange suppressor are used to heat a sample with nitric acid and hydrogen peroxide solution. There is a method of measuring at least one of potassium, ammonium and amine compounds as an internal standard element in a measurement solution obtained by decomposition (Patent Document 2). Further, as an ICP method, when a sample solution obtained by thermally decomposing a sample with nitric acid and hydrogen peroxide solution is measured with an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analyzer, the plasma excitation temperature is set to 4900 K or higher and measured. In addition, the internal standard method is applied to, and when the analysis target element contains at least two kinds of lithium, nickel, cobalt, manganese, and aluminum, gallium is used as the internal standard element for lithium, aluminum, and manganese. There is a method (Patent Document 3) in which copper is used for nickel, cobalt and cobalt.

ところが、原子吸光法、炎光法、ICP法では、分析精度が、フレーム炎、又は、プラズマの安定性を主な要因として、通常は、相対誤差1〜3%であり、さらなる高精度分析を行う場合には、他の共存元素から受けるイオン化干渉や光学干渉に対する、適切な対策が必要となる。また、イオンクロマトグラフ法では、試料秤量操作、加熱分解操作、溶液化した試料の容量を、一定量に合せる定容操作、試料溶液、および、検量線作成用標準溶液を、一定倍率に薄める希釈操作など、一連の前処理操作を連続的に行うことにより、リチウムの分析精度が著しく低下する問題があった。 However, in the atomic absorption method, the flame light method, and the ICP method, the analysis accuracy is usually a relative error of 1 to 3% mainly due to the flame flame or the stability of the plasma, and a higher accuracy analysis is required. In the case of carrying out, it is necessary to take appropriate measures against ionization interference and optical interference received from other coexisting elements. In the ion chromatograph method, sample weighing operation, thermal decomposition operation, constant volume operation to adjust the volume of the solubilized sample to a fixed amount, sample solution, and dilution to dilute the standard solution for calibration curve to a fixed rate There has been a problem that the accuracy of lithium analysis is markedly reduced by continuously performing a series of pretreatment operations such as an operation.

ところで、上記の内標準法とは、検量線法の標準溶液と、試料を前処理した測定溶液の両方に、分析装置での測定において、分析対象元素と類似した物理的挙動を示す元素を、内標準元素として一定量添加し、内標準元素が受ける影響をモニターすることにより、分析対象元素の測定値を補正する方法(元々、試料に内標準元素が含まれていないことが前提)である。そして、本来、分析装置での測定において、マトリックス成分の影響による、測定溶液の導入効率の低下など、分析対象元素が測定で受ける物理的干渉を、補正するための方法である。 By the way, the internal standard method is a standard solution of a calibration curve method, and both a measurement solution in which a sample is pretreated, in the measurement with an analyzer, an element exhibiting a physical behavior similar to the element to be analyzed, This is a method to correct the measured value of the analysis target element by adding a fixed amount as an internal standard element and monitoring the effect on the internal standard element (originally, the sample does not contain the internal standard element). .. And, originally, in the measurement by the analyzer, it is a method for correcting the physical interference that the element to be analyzed receives in the measurement, such as the decrease of the introduction efficiency of the measurement solution due to the influence of the matrix component.

しかし、上記のいずれの評価方法においても、分析装置での測定段階からではなく、試料秤量の直後から内標準元素を添加・混合し、その後に前処理操作を行うことがある。けれども、標準物質の標準値確定方法として採用されている同位体希釈法(分析対象元素の濃縮安定同位体を、試料に一定量添加し、その挙動によって測定値を補正する方法)のように、分析対象元素と内標準元素が、全く同一の化学的・物理的性質を示すことは、皆無で有り得ないことであり、お互いの諸性質の違いが、例えば、前処理操作の煩雑化により、逆に顕著な分析誤差として現れ、悪影響を及ぼす危険性があるため、厳重な注意が必要となる。 However, in any of the above evaluation methods, the internal standard element may be added/mixed immediately after the sample is weighed, not at the measurement stage in the analyzer, and then the pretreatment operation may be performed. However, like the isotope dilution method (method of adding a certain amount of concentrated stable isotope of the element to be analyzed to the sample and correcting the measured value according to its behavior), which is adopted as the standard value determination method for standard substances, It is impossible for the element to be analyzed and the internal standard element to show exactly the same chemical and physical properties, and the difference in various properties between them is, for example, due to the complicated pretreatment operation. Strict attention is required because there is a risk that it will appear as a significant analytical error and will have an adverse effect.

上記のいずれの評価方法も、機器分析装置が必要で、かつ、分析の物差しとなる標準物質や、標準溶液が必要な相対分析手法であり、相対分析手法としては、同位体希釈法のみが唯一、標準物質の標準値を確定できる方法となっている。これに対し、古くから、標準物質の標準値を確定する方法には、分析対象元素そのものの重量を直接秤量する重量法、若しくは、分析対象元素と定量的に反応する試薬の添加容量から分析値を求める容量法など、化学量論に基づく方法であり、機器分析装置を必要としない絶対分析手法が採用されてきた。ところが、現在においても、リチウムのようなアルカリ金属では、その性質上、高精度分析が可能な重量法や滴定法の適用が、非常に困難であると言われている。 Each of the above evaluation methods is a relative analysis method that requires an instrumental analyzer, and requires a standard substance and a standard solution that serve as a measuring scale for analysis.The only relative analysis method is the isotope dilution method. , It is a method to determine the standard value of the standard substance. On the other hand, from a long time ago, the standard value of a standard substance has been determined by a gravimetric method in which the weight of the element to be analyzed itself is directly weighed, or an analytical value based on the addition volume of a reagent that quantitatively reacts with the element to be analyzed. An absolute analysis method that does not require an instrumental analysis device has been adopted because it is a method based on stoichiometry, such as a volumetric method for obtaining However, even at present, it is said that it is very difficult to apply the gravimetric method or the titration method, which enables highly accurate analysis, to alkali metals such as lithium due to their properties.

例えば重量法では、試料に含まれるリチウムの重量を測定することでリチウムを分析、評価するが、そのためには、リチウムと他の共存元素を分離する必要がある。さらに、高精度の分析には、分離したリチウムに、リチウム以外の元素(本願において「共存元素」とも言う)が不純物として含まれないこと、かつ、分離した共存元素にリチウムが含まれないことが必要となる。これらの不純物等の存在は、リチウム重量の正確な測定を妨げ、リチウムの分析精度を著しく低下させる。 For example, in the gravimetric method, lithium is analyzed and evaluated by measuring the weight of lithium contained in the sample. For that purpose, it is necessary to separate lithium and other coexisting elements. Further, in the highly accurate analysis, it is confirmed that the separated lithium does not contain an element other than lithium (also referred to as “coexisting element” in the present application) as an impurity, and the separated coexisting element does not contain lithium. Will be needed. The presence of these impurities and the like hinders accurate measurement of the lithium weight and significantly reduces the lithium analysis accuracy.

そして、共存元素には例えばニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムなど、種々の性質を有する元素が存在する。このため、リチウムと共存元素の分離の際に、不純物等が含まれないように分離することは困難であった。また、アルカリ金属元素が不純物として含まれる場合は、リチウムと分離することが特に困難であるため、リチウムの分析精度を著しく低下させる問題があった。このため、高精度の分析のためには、リチウムの分離の際に、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属元素を含む試薬類を使用することができない問題があった。 The coexisting elements include elements having various properties such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum. For this reason, it was difficult to separate the lithium and the coexisting element so that impurities and the like were not included. In addition, when the alkali metal element is contained as an impurity, it is particularly difficult to separate it from lithium, so that there is a problem that the accuracy of analysis of lithium is significantly reduced. For this reason, there is a problem in that reagents containing an alkali metal element such as sodium hydroxide cannot be used during the separation of lithium for highly accurate analysis.

本発明者は、上記の課題を解決すべく、試料からリチウムを分離する手段として、イオン交換操作、沈澱操作、電解操作を駆使することで、共存元素であるニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムなどから、リチウムを分離できることに着目した。また、リチウム化合物生成工程、および、リチウム分析工程において、操作の過程で生成した、硫酸アンモニウムのような副生物を、穏やかに分解除去することにより、最終的には、硫酸リチウムをはじめとするリチウム化合物の形態で、リチウムを正確に、高精度に評価できることを見出し、本発明を完成するに至った。 MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the above-mentioned subject, this inventor uses ion exchange operation, precipitation operation, and electrolysis operation as a means to separate lithium from a sample, and from nickel, cobalt, manganese, aluminum, etc. which are coexisting elements. , Focused on the ability to separate lithium. Further, in the lithium compound production step and the lithium analysis step, byproducts such as ammonium sulfate produced in the course of the operation are gently decomposed and removed, and finally, a lithium compound including lithium sulfate is finally removed. In the form, it was found that lithium can be evaluated accurately and highly accurately, and the present invention has been completed.

また、本願において、「分析」とは、通常は「定量分析」を指すものとし、「定性分析」を行う場合は、都度、その旨を記載することとした。なお、「定量分析」とは、試料中の分析対象成分の含有量を正しく定めるための分析方法であり、「定性分析」とは、試料がどのようなものか、どのような成分から構成されているか、或いは、分析対象成分がどのくらい含有されているか(半定量とも言う)など、性質的な情報を得るための分析方法である。一般的には、「定性分析」により、未知であった含有成分や、その大まかな含有量を明らかにし、それから分析対象成分についての「定量分析」が行われるが、既に含有成分などの情報が判明している場合は、直ちに「定量分析」を行うことができる。 In the present application, “analysis” usually refers to “quantitative analysis”, and when “qualitative analysis” is performed, that fact is described each time. In addition, "quantitative analysis" is an analysis method for correctly determining the content of the analysis target component in the sample, and "qualitative analysis" is what the sample is and what component it is composed of. Or an analysis method for obtaining qualitative information such as how much the component to be analyzed is contained (also referred to as semi-quantitative). Generally, "qualitative analysis" reveals unknown ingredients and their rough contents, and then "quantitative analysis" is conducted on the components to be analyzed. If known, a “quantitative analysis” can be performed immediately.

以下、本発明の一態様に係るリチウム評価方法の概要を説明する。 The outline of the lithium evaluation method according to one aspect of the present invention will be described below.

[1.リチウム評価方法の概要]
まず、リチウム評価方法の概要について図面を使用しながら説明する。図1は、本発明の一態様に係る、リチウム評価方法を説明するためのフロー図である。本発明の一態様に係るリチウム評価方法は、図1に示すように、試料溶解工程S1、イオン交換工程S2、沈澱工程S3、電解工程S4、リチウム化合物生成工程S5およびリチウム分析工程S6から構成される。
[1. Overview of lithium evaluation method]
First, an outline of a lithium evaluation method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart for explaining a lithium evaluation method according to one aspect of the present invention. As shown in FIG. 1, the lithium evaluation method according to one aspect of the present invention includes a sample dissolution step S1, an ion exchange step S2, a precipitation step S3, an electrolysis step S4, a lithium compound production step S5, and a lithium analysis step S6. It

[1−1.試料溶解工程S1]
試料溶解工程S1では、後述するイオン交換工程S2をはじめとする後工程のために、試料を塩酸で加熱分解後、さらに、塩酸を追加して酸濃度を制御する。後述するイオン交換工程S2において、クロロ錯体を陰イオン交換樹脂カラムに吸着させることで、リチウムと共存元素を分離するため、塩酸で試料を溶解することが好ましい。また、酸濃度によって生成するクロロ錯体は異なるが、酸濃度は8M以上12M以下が好ましく、9M以上11M以下がより好ましい。この範囲に酸濃度を制御することで、コバルト、マンガンのクロロ錯体における樹脂カラムへの吸着能力を最適化させることができるため、イオン交換工程S2において、これらの共存元素とリチウムを分離することができる。酸濃度が8M未満ではコバルトのクロロ錯体が樹脂カラムへ十分に吸着されず、リチウムと共存元素を分離することができない。
[1-1. Sample dissolution step S1]
In the sample dissolving step S1, the sample is heated and decomposed with hydrochloric acid for the subsequent steps including the ion exchange step S2 described later, and hydrochloric acid is further added to control the acid concentration. In the ion exchange step S2 described below, it is preferable to dissolve the sample with hydrochloric acid in order to separate the coexisting element from lithium by adsorbing the chloro complex on the anion exchange resin column. Although the chloro complex produced varies depending on the acid concentration, the acid concentration is preferably 8 M or more and 12 M or less, and more preferably 9 M or more and 11 M or less. By controlling the acid concentration in this range, the adsorption capacity of the chloro complex of cobalt and manganese on the resin column can be optimized, so that these coexisting elements and lithium can be separated in the ion exchange step S2. it can. If the acid concentration is less than 8M, the cobalt chloro complex is not sufficiently adsorbed on the resin column, and lithium and coexisting elements cannot be separated.

[1−2.イオン交換工程S2]
イオン交換工程S2では、陰イオン交換樹脂カラムを用い、コバルト、マンガン、鉄、亜鉛などの共存元素をクロロ錯体(錯陰イオン)の形態でカラムに吸着させ、分析対象元素であるリチウムをカラムから流出させる。これによりリチウムと共存元素を分離することができる。ところで、陽イオン交換樹脂カラムを用いた場合は、リチウムのほうをカラムに吸着させることとなるが、塩酸性などの単純な液性では、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムなどの共存元素も、カラムに吸着して残るため、リチウムを完全に分離するのは難しい。しかし、陰イオン交換樹脂カラムにおいても、リチウム以外に、ニッケルやアルミニウムなども、クロロ錯体(錯陰イオン)を生成しないので、リチウムと共に、カラムから流出する。
[1-2. Ion exchange step S2]
In the ion exchange step S2, an anion exchange resin column is used, and coexisting elements such as cobalt, manganese, iron, and zinc are adsorbed on the column in the form of a chloro complex (complex anion), and lithium as an element to be analyzed is removed from the column. Drain. This makes it possible to separate lithium and coexisting elements. By the way, when a cation exchange resin column is used, lithium is adsorbed to the column, but with a simple liquid such as hydrochloric acid, coexisting elements such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum are also contained in the column. It is difficult to completely separate lithium because it is adsorbed and remains on. However, also in the anion-exchange resin column, nickel, aluminum, and the like do not form a chloro complex (complex anion) in addition to lithium, so they flow out from the column together with lithium.

[1−3.沈澱工程S3]
沈澱工程S3では、イオン交換工程S2で、リチウムと分離できなかったアルミニウムなどの共存元素を、金属水酸化物の形態で分離する。沈澱pHを制御するアルカリとしては、アンモニア水が好ましい。アンモニア水を使用することで、ナトリウムやカリウムなどアルカリ金属元素が不純物として混入することを防ぎ、後述するリチウム分析工程S6において、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。また、アルミニウムなどの共存元素を水酸化アルミニウム等とすることで、リチウムと共存元素を分離することができる。さらに、後述する電解工程S4において生成する副生成物を硫酸アンモニウムとすることで、後述するリチウム化合物生成工程S5で硫酸アンモニウムを気体のアンモニア、気体の二酸化硫黄、窒素ガス、および水蒸気として除去することができる。このため、リチウム化合物生成工程S5において、後述する副生成物が固体として残留することを防ぐことができるため、リチウム分析工程S6において、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。
[1-3. Precipitation step S3]
In the precipitation step S3, coexisting elements such as aluminum that could not be separated from lithium in the ion exchange step S2 are separated in the form of metal hydroxide. Ammonia water is preferable as the alkali for controlling the precipitation pH. By using aqueous ammonia, it is possible to prevent alkali metal elements such as sodium and potassium from being mixed as impurities, and lithium can be accurately and highly accurately evaluated in a lithium analysis step S6 described later. Further, by using aluminum hydroxide as the coexisting element such as aluminum, the coexisting element can be separated from lithium. Furthermore, by using ammonium sulfate as a by-product generated in the electrolysis step S4 described later, ammonium sulfate can be removed as gaseous ammonia, gaseous sulfur dioxide, nitrogen gas, and water vapor in the lithium compound production step S5 described later. .. For this reason, it is possible to prevent a by-product described below from remaining as a solid in the lithium compound production step S5, so that lithium can be evaluated accurately and highly accurately in the lithium analysis step S6.

アンモニア水以外のアルカリ、例えば水酸化ナトリウム水溶液等は、リチウムと同じアルカリ金属元素である、ナトリウムやカリウムが不純物として混入するために、沈澱pHを制御するアルカリとして用いることができない。従って、沈澱工程S3においても、アンモニア水とアンミン錯体を生成することで、金属水酸化物として沈澱しないニッケルなどは、リチウムと共に濾液に残る。なお、アルミニウムなどが試料に含まれない場合には、この沈澱工程S3を省略可能である。 Alkali other than aqueous ammonia, such as aqueous sodium hydroxide solution, cannot be used as an alkali for controlling the precipitation pH because sodium and potassium, which are the same alkali metal elements as lithium, are mixed as impurities. Therefore, also in the precipitation step S3, nickel and the like, which do not precipitate as a metal hydroxide, remain in the filtrate together with lithium by forming the ammonia water and the ammine complex. If aluminum or the like is not contained in the sample, this precipitation step S3 can be omitted.

[1−4.電解工程S4]
電解工程S4では、イオン交換工程S2、および、沈澱工程S3でリチウムと分離できなかったニッケルなどの共存元素を、メタルの形態で白金カソードに析出させて分離する。この電解工程S4を経た段階で、全ての共存元素から、リチウムを分離することができる。電解工程S4では後述するようにイオン交換工程S2で得た流出液にアンモニア水を添加し、アルカリ性にして定電流電解を行う。アンモニア水を用いる理由およびその効果は、沈澱工程S3の概要で述べたものと同様であるため省略する。電解工程S4では試料の前処理に硫酸を用い、かつ、電解液性がアンモニア性であることから、電解残液中には、リチウムと共に硫酸アンモニウムが副生物として残る。
[1-4. Electrolysis step S4]
In the electrolysis step S4, coexisting elements such as nickel that could not be separated from lithium in the ion exchange step S2 and the precipitation step S3 are deposited and separated in the form of metal on the platinum cathode. At the stage after this electrolysis step S4, lithium can be separated from all coexisting elements. In the electrolysis step S4, ammonia water is added to the effluent obtained in the ion exchange step S2 to make it alkaline, and constant current electrolysis is performed as described later. The reason for using the ammonia water and the effect thereof are the same as those described in the outline of the precipitation step S3, and therefore will be omitted. In the electrolysis step S4, since sulfuric acid is used for the pretreatment of the sample and the electrolytic solution is ammoniacal, ammonium sulfate remains as a by-product together with lithium in the electrolytic residual solution.

[1−5.リチウム化合物生成工程S5]
リチウム化合物生成工程S5では、副生物である硫酸アンモニウムを、加熱濃縮、蒸発乾固、強熱などの各操作により、分解除去すると共に、リチウム化合物のみを生成させる。上述したように、本工程で硫酸アンモニウムを気体のアンモニア、気体の二酸化硫黄、窒素ガス、および水蒸気として除去することができる。このため、副生成物が固体として残留することを防ぐことができるため、後述するリチウム分析工程S6において、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。ただし、これらの各操作においては、特に、蒸発乾固や強熱の際、硫酸アンモニウムの副生量が多くなると、その飛沫が散り易く、飛沫が容器外に出ると、飛沫に含まれるリチウムが損失して、大きな誤差要因となる。ここで本工程を、石英製共栓三角フラスコを用いて行うことで、蒸発乾固や強熱の際、飛沫を容器外に散り難くすることができ、飛沫に含まれるリチウムが損失することを防ぐことができる。このため、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。
[1-5. Lithium compound production step S5]
In the lithium compound producing step S5, ammonium sulfate, which is a by-product, is decomposed and removed by various operations such as heat concentration, evaporation to dryness, and intense heat, and only a lithium compound is produced. As described above, ammonium sulfate can be removed as gaseous ammonia, gaseous sulfur dioxide, nitrogen gas, and water vapor in this step. Therefore, it is possible to prevent the by-product from remaining as a solid, so that lithium can be accurately and highly accurately evaluated in a lithium analysis step S6 described later. However, in each of these operations, especially when evaporating to dryness or high heat, when the amount of by-product ammonium sulfate increases, the droplets easily disperse, and when the droplets go out of the container, the lithium contained in the droplets is lost. And cause a large error. By performing this step using a quartz stoppered Erlenmeyer flask, it is possible to make it difficult for the droplets to disperse outside the container during evaporation to dryness or strong heat, and to prevent loss of lithium contained in the droplets. Can be prevented. Therefore, lithium can be evaluated accurately and highly accurately.

[1−6.リチウム分析工程S6]
リチウム分析工程S6では、生成したリチウム化合物を放冷した後、電子天秤で重量を秤量する。ところが、リチウム化合物は、種類によっては強い吸湿性を持つので、大気中の水分を吸収して無水塩から水和物となり易い。ここで、リチウム化合物生成工程S5における副生物の分解除去を、石英製共栓三角フラスコを用いて行うことで、大気と遮断した状態でリチウム分析工程を行うことができる。このため、吸湿性による重量変化を防ぎ、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。なお、リチウム化合物の重量を得た後、リチウム化合物を水で溶解し、その水溶液を用いて、ICP定性分析、ICP−MS定性分析を行うことにより、リチウム化合物に共存元素の残存が無いことを確認することができる。これにより、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。
[1-6. Lithium analysis step S6]
In the lithium analysis step S6, the produced lithium compound is allowed to cool and then weighed by an electronic balance. However, since lithium compounds have strong hygroscopicity depending on the type, they tend to absorb moisture in the air and become anhydrous salts to hydrates. Here, by performing the decomposition and removal of the by-product in the lithium compound production step S5 using the quartz stoppered Erlenmeyer flask, the lithium analysis step can be performed in a state of being shielded from the atmosphere. Therefore, it is possible to prevent a weight change due to hygroscopicity, and to evaluate lithium accurately and highly accurately. Note that after obtaining the weight of the lithium compound, the lithium compound is dissolved in water, and ICP qualitative analysis and ICP-MS qualitative analysis are performed using the aqueous solution, whereby the coexisting element does not remain in the lithium compound. You can check. Thereby, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately.

また、後述するように、イオン交換工程S2、沈澱工程S3、電解工程S4において損失したリチウムを、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて、分析することが可能である。そして、各工程におけるリチウム損失分をリチウム分析工程S6の測定結果に反映させることで、リチウム含有量を算出することができる。このため、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。 Further, as will be described later, the lithium lost in the ion exchange step S2, the precipitation step S3, and the electrolysis step S4 is treated by one of atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS method, and ion chromatography method. It is possible to analyze using the above. Then, the lithium content can be calculated by reflecting the lithium loss in each step in the measurement result of the lithium analysis step S6. Therefore, lithium can be evaluated accurately and highly accurately.

このように、本発明は、研究成果として得られた、上記の知見に基づいて、なされたものであり、上記の効果を有する。 As described above, the present invention has been made based on the above findings obtained as research results, and has the above effects.

[2.リチウム評価方法]
<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態に係る、リチウム評価方法について説明する。
[2. Lithium evaluation method]
<One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, a lithium evaluation method according to an embodiment of the present invention will be described.

本実施形態において、試料とは、少なくとも、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムの1種以上を含むものを示し、その試料のリチウムを評価する場合を一例とする。 In the present embodiment, the sample indicates at least one of nickel, cobalt, manganese, and aluminum, and the case of evaluating lithium in the sample is taken as an example.

本実施形態のリチウム評価方法は、試料溶解工程S1をはじめ、イオン交換工程S2、沈澱工程S3、電解工程S4、リチウム化合物生成工程S5、リチウム分析工程S6を有する。以下、その各工程の詳細について説明する。 The lithium evaluation method of the present embodiment includes a sample dissolution step S1, an ion exchange step S2, a precipitation step S3, an electrolysis step S4, a lithium compound production step S5, and a lithium analysis step S6. The details of each step will be described below.

[2−1.試料溶解工程S1]
試料溶解工程S1では、まず、分析対象となる試料を、0.5〜2g程度、電子天秤で秤量した後、水と塩酸を加えて溶解し、溶解液を得る。そして、ビーカーでの加熱および冷却には、後工程も含め、必要に応じて時計皿を蓋として使用する。
[2-1. Sample dissolution step S1]
In the sample dissolving step S1, first, about 0.5 to 2 g of a sample to be analyzed is weighed by an electronic balance, and then water and hydrochloric acid are added and dissolved to obtain a solution. In addition, for heating and cooling in the beaker, the watch glass is used as a lid as necessary including the subsequent steps.

ところで、重量法を行う場合、分析過程において、試料由来の共存元素以外が、不純物として新たに混入することにより、余計な分離操作が増えるだけでなく、分離が困難となって分析自体が出来なくなる恐れがある。それ故、試料の溶解では、イオン交換工程S2をはじめとする後工程に、大きな悪影響を与えないため、無機酸などの単純液性となる様、処理することが好ましく、炭酸ナトリウムや二硫酸カリウムなどを用いた、アルカリ融解による処理を避けることが好ましい。 By the way, when performing the gravimetric method, in the course of analysis, elements other than the coexisting elements derived from the sample are newly mixed as impurities, which not only increases unnecessary separation operation, but also makes separation difficult and makes the analysis itself impossible. There is a fear. Therefore, the dissolution of the sample does not have a large adverse effect on the subsequent steps including the ion exchange step S2, and therefore it is preferable to treat the sample so that it becomes a simple liquid such as an inorganic acid. It is preferable to avoid the treatment by alkali melting such as.

また、次工程のイオン交換工程S2で、試料に含まれる共存元素について、なるべく多くの種類を吸着分離するには、溶解液の液性を、硝酸性や硫酸性などとするよりも、塩酸性とするのが好ましい。塩酸の酸濃度は、分離したい共存元素の種類によっても変わり得るが、例えば、コバルト、マンガンであれば塩酸10モル(以降、単に「M」とも記載する)、鉄であれば塩酸8M、亜鉛であれば塩酸2Mとするのが好ましい。 In the ion exchange step S2 of the next step, in order to adsorb and separate as many kinds of coexisting elements contained in the sample as possible, the liquid property of the solution is hydrochloric acid rather than nitric acid or sulfuric acid. Is preferred. The acid concentration of hydrochloric acid may vary depending on the types of coexisting elements to be separated. For example, for cobalt and manganese, hydrochloric acid is 10 mol (hereinafter also simply referred to as “M”), for iron, hydrochloric acid is 8M, and zinc is 8M. If so, it is preferable to use hydrochloric acid 2M.

[2−2.イオン交換工程S2]
イオン交換工程S2では、先述した通り、官能基として、アミノ基を導入したイオン交換樹脂であり、塩素イオンや硫酸イオンのような、陰イオンを交換することができる、陰イオン交換樹脂カラムを使用する。カラムに充填する陰イオン交換樹脂には、ザ・ダウケミカル・カンパニー製のDowex:ダウエックス(登録商標)シリーズのほか、オルガノ株式会社製のAmberlite:アンバーライト(登録商標)シリーズなど、上市され、一般的に広く普及している、強塩基性のものや弱塩基性のものを用いることができ、例えば、強塩基性のものなら、トリメチルアンモニウム基を持つ、I型のダウエックス−1x8(100−200メッシュ)などが挙げられる。
[2-2. Ion exchange step S2]
In the ion exchange step S2, as described above, an anion exchange resin column, which is an ion exchange resin having an amino group introduced as a functional group and capable of exchanging anions such as chloride ion and sulfate ion, is used. To do. As the anion exchange resin to be packed in the column, other than Dowex: Dowex (registered trademark) series manufactured by The Dow Chemical Company, Amberlite: Amberlite (registered trademark) series manufactured by Organo Co., etc. are put on the market. It is possible to use a strongly basic one or a weakly basic one which is widely spread. For example, in the case of a strongly basic one, a type I Dowex-1x8 (100 having a trimethylammonium group is used. -200 mesh) and the like.

陰イオン交換樹脂カラムは、例えば、JIS−M−8129(鉱石中のコバルト定量方法)に準拠したものを、使用することができる。コック付きガラスカラム管(内径:約25mm、クロマトグラフ部の長さ:約350mm)に、水でほぐした脱脂綿(ガラス綿、テフロン綿でもよい)を、5〜10mmの厚さに緩く詰め、水で膨潤させた陰イオン交換樹脂(強塩基性、Cl型)を、スラリー状にして流し入れる。樹脂が沈降後、その上に、水でほぐした脱脂綿を、5〜10mmの厚さに緩く詰める。さらに、脱脂綿の詰め方や、コックの開度を調節し、流出液の流量を、毎分約3〜5mL(SV=1〜2)となるように制御する。 As the anion exchange resin column, for example, a column based on JIS-M-8129 (a method for determining cobalt in ore) can be used. A glass column tube with a cock (inner diameter: approx. 25 mm, chromatographic length: approx. 350 mm) is loosely packed with absorbent cotton (glass cotton or Teflon cotton) loosened in water to a thickness of 5-10 mm The anion exchange resin (strongly basic, Cl type) swollen with is made into a slurry and poured. After the resin has settled, water-loospered absorbent cotton is loosely packed to a thickness of 5-10 mm. Further, the packing method of the absorbent cotton and the opening degree of the cock are adjusted, and the flow rate of the effluent is controlled to be about 3 to 5 mL (SV=1 to 2) per minute.

ここで、BV(通液倍率:Bed Volume)が、樹脂容積の何倍量を通液するかを示す単位であるのに対して、SV(空間速度:Space Velocity)とは、1時間当たりに、樹脂容積の何倍量を通液するかを示す単位である。 Here, while BV (Bed Volume) is a unit indicating how many times the resin volume is passed, SV (Space Velocity) is a unit per hour. , A unit indicating how many times the resin volume is passed.

陰イオン交換樹脂は、式(I)に示すように、アンモニア水(7+100)を用いて、OH型に再生した後、式(II)に示すように、塩酸(1+100)を用いて、Cl型に交換してから、使用するのが好ましい。ここで、「1+100」とは、塩酸の場合、体積で塩酸1+水100を意味する。また、以下の式(I)(II)において、Aは、イオン交換樹脂の母体を示す。
A−N・Cl + NHOH → A−N・OH + NHCl (I)
A−N・OH + HCl → A−N・Cl + HO (II)
The anion exchange resin is regenerated to OH form with aqueous ammonia (7+100) as shown in formula (I), and then Cl 2 is added with hydrochloric acid (1+100) as shown in formula (II). It is preferable to use it after exchanging the mold. Here, "1+100" means hydrochloric acid 1+water 100 by volume in the case of hydrochloric acid. Further, in the following formulas (I) and (II), A represents a matrix of the ion exchange resin.
A-N.Cl + NH 4 OH → A-N-OH + NH 4 Cl (I)
A-N · OH + HCl → A-N · Cl + H 2 O (II)

上記の操作を行うことで、連続使用による陰イオン交換樹脂の劣化が原因で起こり得る、吸着能力の低下を未然に防止することができる。再生操作は、塩酸(1+100)→水→アンモニア水(7+100)→水→塩酸(1+100)の順に、陰イオン交換樹脂の使用量に見合った液量、即ち、上記の例なら、それぞれ360mLずつをカラムに通す。 By performing the above operation, it is possible to prevent a decrease in the adsorption capacity that may occur due to the deterioration of the anion exchange resin due to continuous use. Regeneration is performed in the order of hydrochloric acid (1+100)→water→ammonia water (7+100)→water→hydrochloric acid (1+100) in the order of a liquid amount corresponding to the amount of anion exchange resin used, that is, 360 mL each in the above example Pass through the column.

試料溶解工程S1で得た溶解液をカラムに通す前に、溶解液と同じ酸濃度にした調製塩酸をカラムに通して、カラム全体を調製塩酸で満たした状態としておく。さらに、溶解液をカラムに通した後は、少なくとも樹脂容積の2倍量の調製塩酸を用いて、リチウムをカラムから完全に流出させる。得られた流出液は、後工程のため、一旦、加熱濃縮、および、蒸発乾固を行った後、生成した塩類を、水と塩酸で再び加熱溶解し、所定の塩酸濃度に制御する。塩酸濃度が低すぎると蒸発乾固により生成した塩類が未溶解となるため、リチウム重量の正確な測定を妨げ、リチウムの分析精度を著しく低下させる。塩類を溶解できる濃度であれば塩酸濃度は特に限定されないが、塩酸濃度が高い程、沈澱工程ではアンモニア水の使用量が増え、電解工程の前処理では塩酸を除去するのに時間が掛かるため、リチウム分析に要するコストおよび時間が増加する。これらの分析精度、コストおよび時間の観点から、塩酸濃度は1M以上2M以下が好ましい。 Before passing the solution obtained in the sample dissolving step S1 through the column, the prepared hydrochloric acid having the same acid concentration as that of the solution is passed through the column so that the entire column is filled with the prepared hydrochloric acid. Further, after passing the solution through the column, lithium is completely discharged from the column by using at least twice the resin volume of the prepared hydrochloric acid. The obtained effluent is once subjected to heat concentration and evaporation to dryness for a later step, and then the produced salt is dissolved again by heating with water and hydrochloric acid to control the concentration of the predetermined hydrochloric acid. If the concentration of hydrochloric acid is too low, the salts produced by evaporation to dryness become undissolved, which hinders accurate measurement of the weight of lithium and significantly reduces the accuracy of lithium analysis. The concentration of hydrochloric acid is not particularly limited as long as it can dissolve salts, but the higher the concentration of hydrochloric acid, the more the amount of ammonia water used in the precipitation step, and it takes time to remove hydrochloric acid in the pretreatment of the electrolysis step. The cost and time required for lithium analysis increases. From the viewpoints of analysis accuracy, cost and time, the hydrochloric acid concentration is preferably 1 M or more and 2 M or less.

カラムに吸着した共存元素は、元素毎に適した調製塩酸を用いるほか、例えば、アスコルビン酸1gを塩酸(1+9)1Lに溶解した溶離液を用いることにより、カラムから溶離させることができる。また、得られた回収液に含まれる共存元素を、イオン交換操作において損失(カラムに残存)したリチウムと共に、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用い、分析することが可能である。 The coexisting element adsorbed on the column can be eluted from the column by using a prepared hydrochloric acid suitable for each element, or by using an eluent in which 1 g of ascorbic acid is dissolved in 1 L of hydrochloric acid (1+9). In addition, the coexisting elements contained in the obtained recovery liquid are used together with lithium lost in the ion exchange operation (remaining in the column), atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS method, ion chromatography method. It is possible to analyze using at least one of the above.

なお、イオン交換工程S2の次工程として、試料にアルミニウムなどが含まれる場合は、沈澱工程S3に、アルミニウムなどが含まれない場合は、沈澱工程S3を省略して、電解工程S4に移る。 As the next step of the ion exchange step S2, when the sample contains aluminum or the like, the precipitation step S3 is omitted. When the sample does not contain aluminum or the like, the precipitation step S3 is omitted and the process proceeds to the electrolysis step S4.

[2−3.沈澱工程S3]
沈澱工程S3では、試料にアルミニウムなどが含まれる場合、イオン交換工程S2で得た酸濃度を制御した流出液に、水を加えて液量調整した後、塩酸(1+1)および/又はアンモニア水で所定の沈澱pHに制御し、共存元素を金属水酸化物の形態で沈澱させて分離する。沈澱pHは5以上10以下が好ましく、6以上9以下がより好ましい。沈澱pHをこれらの範囲に制御することで、アルミニウムを水酸化アルミニウムとして沈澱させ、リチウムと共存元素を分離することができる。先述した通り、沈澱pHを制御するアルカリには、試料由来の共存元素以外が不純物として新たに混入することが無い、アンモニア水を使用する。後工程のリチウム化合物生成工程S5における、硫酸アンモニウムの生成量を減らす目的で、アンモニア水の添加量は、沈澱pHの制御を慎重に行うことにより、なるべく少なくすることが特に好ましい。pH緩衝剤として、塩化アンモニウムなどのアンモニウム塩を、一緒に添加することもできるが、この場合も、添加量を増やし過ぎないように注意する。また、共存元素との分離の観点から、金属水酸化物の沈澱を分離採取する前に、流出液を低温で加熱し、煮沸することで、沈澱を熟成させることが特に好ましい。煮沸により沈澱の生成速度が上がり、沈澱が他の成分を吸着するのを抑制しつつ、沈澱粒子を粗大化できるので、リチウムと共存元素の分離を促すことができる。また、沈澱の洗浄効率を向上させることができる。沈澱分離は、例えば、通常の自然濾過のほか、吸引濾過など公知の手段で行うことができ、濾過に用いる濾紙としては、例えば、通常の定量濾紙(JIS P 3801に規定される5種A、5種B、5種C)、酢酸セルロース濾紙、親水性PTFE濾紙などを用いるとよい。その他、分離した沈澱は、例えば、純水や希アンモニア水で5〜6回洗浄するとよい。
[2-3. Precipitation step S3]
In the precipitation step S3, when the sample contains aluminum or the like, water is added to the effluent whose acid concentration is controlled in the ion exchange step S2 to adjust the liquid volume, and then hydrochloric acid (1+1) and/or ammonia water is used. The precipitation pH is controlled to a predetermined value, and the coexisting element is precipitated and separated in the form of a metal hydroxide. The precipitation pH is preferably 5 or more and 10 or less, more preferably 6 or more and 9 or less. By controlling the precipitation pH within these ranges, aluminum can be precipitated as aluminum hydroxide and lithium and coexisting elements can be separated. As described above, as the alkali for controlling the precipitation pH, ammonia water is used, which does not newly mix as an impurity other than the coexisting element derived from the sample. In order to reduce the amount of ammonium sulfate produced in the subsequent lithium compound producing step S5, it is particularly preferable to reduce the amount of ammonia water added as carefully as possible by carefully controlling the precipitation pH. An ammonium salt such as ammonium chloride can be added together as a pH buffer, but in this case as well, be careful not to increase the addition amount too much. Further, from the viewpoint of separation from coexisting elements, it is particularly preferable to heat the effluent at a low temperature and boil to precipitate the precipitate before separating and collecting the precipitate of the metal hydroxide. By boiling, the rate of formation of the precipitate is increased, and the precipitation particles can be coarsened while suppressing the adsorption of other components by the precipitation, so that the separation of lithium and coexisting elements can be promoted. In addition, the washing efficiency of the precipitate can be improved. The precipitation separation can be carried out by a known means such as suction filtration in addition to ordinary natural filtration. Examples of the filter paper used for filtration include ordinary quantitative filter papers (5 types A defined in JIS P 3801, It is preferable to use 5 type B, 5 type C), cellulose acetate filter paper, hydrophilic PTFE filter paper, or the like. In addition, the separated precipitate may be washed with pure water or diluted ammonia water 5 to 6 times.

金属水酸化物の形態で沈澱した共存元素は、例えば、温塩酸(1+1)で溶解し、沈澱操作において損失(沈澱に残存)したリチウムと共に、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用い、分析することが可能である。 The coexisting element precipitated in the form of a metal hydroxide is dissolved by, for example, warm hydrochloric acid (1+1), and is absorbed together with lithium lost in the precipitation operation (remains in the precipitation) by atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, It is possible to analyze using at least one of the ICP-MS method and the ion chromatograph method.

[2−4.電解工程S4]
電解工程S4では、イオン交換工程S2で得た酸濃度を制御した流出液、又は、沈澱工程S3で得た濾液に、硫酸(1+1)を加えて加熱濃縮し、白煙を発生させた後、硫酸(1+1)と水で液量調整し、アンモニア水を加えてアルカリ性にして定電流電解を行う。電解には、上市されている電解装置を用いることができ、例えば、ヤナコテクニカルサイエンス株式会社製の電解分析装置AES−2D、東京光電株式会社製の電解分析装置ANA−2−2などを用いることができる。電極には、JIS−H−1101(銅地金分析方法)に記載された、らせん状白金アノード、および、円筒状白金カソード、を用いることができ、硝酸(1+1)中で煮沸後、水、エタノールで洗浄し、105℃で30分以上乾燥させて使用する。また、電解ビーカー(200mLトールビーカーでもよい)のほか、2個の半円形時計皿を使用し、電解条件は、電流を0.3〜0.7A、時間を10〜30時間に設定する。また上記の加熱濃縮により、流出液又は濾液中の塩酸を蒸発させて除去することができる。これにより、塩素が不純物として残留することを防ぐことができるため、リチウム分析工程S6において、リチウムを、正確に、高精度に評価できる。なお硫酸は不揮発性の酸でありその沸点は337℃と塩酸の沸点110℃より高いため、硫酸白煙の発生により、流出液又は濾液中に塩酸が存在しないことを確認することができる。なお本願では上記の硫酸添加、加熱濃縮および白煙発生の操作を白煙処理とも言う。
[2-4. Electrolysis step S4]
In the electrolysis step S4, sulfuric acid (1+1) is added to the effluent having the acid concentration controlled in the ion exchange step S2 or the filtrate obtained in the precipitation step S3 to heat and concentrate it to generate white smoke. The liquid volume is adjusted with sulfuric acid (1+1) and water, and ammonia water is added to make it alkaline, and constant current electrolysis is performed. A commercially available electrolysis device can be used for electrolysis, and for example, an electrolysis analysis device AES-2D manufactured by Yanaco Technical Science Co., Ltd., an electrolysis analysis device ANA-2-2 manufactured by Tokyo Koden Co., Ltd., or the like can be used. You can As the electrode, a spiral platinum anode and a cylindrical platinum cathode described in JIS-H-1101 (copper ingot analysis method) can be used. After boiling in nitric acid (1+1), water, It is washed with ethanol and dried at 105°C for 30 minutes or more before use. In addition to the electrolytic beaker (200 mL tall beaker may be used), two semi-circular watch glasses are used, and the electrolysis conditions are set such that the current is 0.3 to 0.7 A and the time is 10 to 30 hours. Further, by the above heating concentration, hydrochloric acid in the effluent or the filtrate can be removed by evaporation. As a result, chlorine can be prevented from remaining as an impurity, so that lithium can be accurately and accurately evaluated in the lithium analysis step S6. Since sulfuric acid is a non-volatile acid and has a boiling point of 337° C., which is higher than the boiling point of hydrochloric acid of 110° C., it is possible to confirm that hydrochloric acid does not exist in the effluent or the filtrate due to generation of white smoke of sulfuric acid. In the present application, the operations of adding sulfuric acid, concentrating by heating and generating white smoke are also referred to as white smoke treatment.

白金カソードに析出した共存元素は、例えば、電解操作後(共存元素析出後)の白金カソード乾燥重量から、電解操作前(共存元素析出前)の白金カソード乾燥重量を差し引く、電解重量法により分析することができるが、それ以外にも、電解操作後(共存元素析出後)の白金カソードから、共存元素のみを硝酸(1+1)で加熱分解し、電解操作において損失(白金カソード側に残存)したリチウムと共に、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて、分析することが可能である。 The coexisting element deposited on the platinum cathode is analyzed by, for example, an electrolytic gravimetric method in which the dry weight of the platinum cathode before the electrolysis operation (before the coexisting element deposition) is subtracted from the platinum cathode dry weight after the electrolysis operation (after the coexisting element deposition). However, in addition to that, only the coexisting elements were thermally decomposed with nitric acid (1+1) from the platinum cathode after the electrolysis operation (after the coexisting element was deposited), and the lithium lost in the electrolysis operation (remaining on the platinum cathode side). At the same time, it is possible to analyze using at least one of atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS method, and ion chromatography method.

[2−5.リチウム化合物生成工程S5]
リチウム化合物生成工程S5では、電解工程S4で得た電解残液を加熱濃縮し、一旦、所定の液量に定容後、それから適量を分取して、強熱用容器に移し入れる。この操作を行うことで、先にも述べた、硫酸アンモニウムの共存量を減らし、蒸発乾固や強熱の際、飛沫を容器外に散り難くすることができるので、定容・分取操作をしない場合よりも、特に好ましい。また、上記の強熱用容器には、石英製共栓三角フラスコを用いる。これにより、容器口が狭くなっているため、蒸発乾固や強熱の際、飛沫を容器外に散り難くすることができるので、白金皿、石英皿、磁性皿などを用いるよりも、特に好ましい。なお、硫酸アンモニウムは、120℃くらいから次第に分解し始め、357℃において、アンモニアを放って融解する。蒸発乾固の際には、濃縮液が突沸しない様、100〜320℃の範囲で、加熱温度を調整しながら処理を行う。強熱の際には、いきなり高温で処理すると飛沫が散り易くなるので、なるべく穏やかに昇温させるのがよく、電気マッフル炉などを用いて、昇温パターンを、室温→350℃(10分)→400℃(20分)→450℃(10分)、かつ、各設定温度までの昇温時間を10分とする条件で強熱を行うのが特に好ましい。強熱により、硫酸アンモニウムは気体のアンモニア、気体の二酸化硫黄、窒素ガス、および水蒸気として強熱用容器から除去される。
[2-5. Lithium compound production step S5]
In the lithium compound production step S5, the electrolysis residual liquid obtained in the electrolysis step S4 is heated and concentrated, and once fixed to a predetermined liquid volume, an appropriate amount is aliquoted and transferred to an ignition container. By performing this operation, it is possible to reduce the amount of ammonium sulfate coexisting and to make it difficult for the droplets to scatter out of the container during evaporation to dryness or strong heat, as described above. It is particularly preferable to the case. Further, a quartz stoppered Erlenmeyer flask is used as the above-mentioned container for high heat. As a result, since the container mouth is narrowed, it is possible to make it difficult for the droplets to scatter out of the container during evaporation to dryness or high heat. Therefore, it is particularly preferable to use a platinum plate, a quartz plate, a magnetic plate, or the like. .. It should be noted that ammonium sulfate starts to gradually decompose from about 120° C., and releases ammonia at 357° C. to melt. During evaporation to dryness, the treatment is carried out within the range of 100 to 320° C. while adjusting the heating temperature so that the concentrated liquid does not bump. In the case of intense heat, if you treat it at a high temperature suddenly, the droplets will be easily scattered, so it is better to raise the temperature as gently as possible. Use an electric muffle furnace to change the temperature rise pattern from room temperature to 350°C (10 minutes). It is particularly preferable to carry out ignition under the conditions of →400°C (20 minutes) →450°C (10 minutes) and the temperature rising time to each set temperature is 10 minutes. Upon ignition, ammonium sulfate is removed from the ignition vessel as gaseous ammonia, gaseous sulfur dioxide, nitrogen gas, and water vapor.

[2−6.リチウム分析工程S6]
リチウム分析工程S6では、リチウム化合物生成工程S5で得たリチウム化合物を、デシケータ中で放冷後、強熱用容器ごと、電子天秤で重量を秤量する。強熱が完了した後、リチウム化合物が、大気中の水分を吸収して、水和物とならない様、速やかに強熱用容器をデシケータ中に保管し、常温となるまで放冷する。強熱用容器に、石英製共栓三角フラスコを用いた場合、栓をして密閉状態で大気と遮断できるので、白金皿、石英皿、磁性皿などを用いるよりも、特に好ましい。また、重量の秤量において、リチウム化合物の種類には、硫酸リチウム、塩化リチウム、炭酸リチウム、臭化リチウムなどが挙げられるが、塩化リチウムは最も吸湿性が強く、炭酸リチウム、臭化リチウムは生成させるのに煩雑なプロセスが必要となるため、硫酸リチウムとするのが、特に好ましい。
[2-6. Lithium analysis step S6]
In the lithium analysis step S6, the lithium compound obtained in the lithium compound generation step S5 is allowed to cool in a desiccator, and then the weight of each ignition container is weighed by an electronic balance. After the ignition is completed, the lithium compound is promptly stored in a desiccator in a desiccator so that the lithium compound does not become a hydrate by absorbing moisture in the air, and allowed to cool to room temperature. When a quartz co-stoppered Erlenmeyer flask is used for the ignition container, it is particularly preferable to using a platinum dish, a quartz dish, a magnetic dish, or the like, because it can be sealed and shut off from the atmosphere. In addition, in weighing, the types of lithium compounds include lithium sulfate, lithium chloride, lithium carbonate, lithium bromide, etc., but lithium chloride has the highest hygroscopicity and forms lithium carbonate and lithium bromide. It is particularly preferable to use lithium sulfate because it requires a complicated process.

得られたリチウム化合物の重量を、リチウム相当重量に換算し、試料溶解工程S1における試料量、リチウム化合物生成工程S5における定容量や分取量、各工程におけるリチウム損失分を反映させることで、リチウム含有量を算出することができる。なお、リチウム化合物の重量を得た後、リチウム化合物を水で溶解し、その水溶液を用いて、ICP定性分析、ICP−MS定性分析を行うことにより、リチウム化合物に共存元素の残存が無いことを確認することができる。さらに、上記の定性分析において、万が一、リチウム定量値に影響を及ぼす恐れのある量の共存元素の残存が確認された場合、引き続き、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて分析し、リチウム定量値から差し引くことが可能である。これにより、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。また、得られたリチウム化合物の一部を採取するか、もしくは、後述する、併行分析の検体とは別に、化合物形態を確認するための検体を作製し、X線回折(XRD)法を用いて形態分析することが可能である。これにより、得られたリチウム化合物について、吸湿による水和物化や、大気中の二酸化炭素による炭酸塩化が進行していないことを、確認することができる。そして、水和物化や炭酸塩化による影響を排除することができるため、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。 By converting the weight of the obtained lithium compound into the equivalent weight of lithium and reflecting the sample amount in the sample dissolution step S1, the constant volume and the aliquot in the lithium compound production step S5, and the lithium loss in each step, The content can be calculated. Note that after obtaining the weight of the lithium compound, the lithium compound is dissolved in water, and ICP qualitative analysis and ICP-MS qualitative analysis are performed using the aqueous solution, whereby the coexisting element does not remain in the lithium compound. You can check. Furthermore, in the above qualitative analysis, in the unlikely event that residual amounts of coexisting elements that may affect the quantitative value of lithium are confirmed, the atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS are successively followed. It is possible to analyze using at least one of the ion chromatography and the ion chromatograph method, and subtract from the lithium quantitative value. Thereby, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately. In addition, a part of the obtained lithium compound is collected, or a sample for confirming the compound morphology is prepared separately from the sample for parallel analysis, which will be described later, and the sample is analyzed by X-ray diffraction (XRD) method. Morphological analysis is possible. From this, it can be confirmed that the obtained lithium compound is not hydrated by moisture absorption or carbonated by carbon dioxide in the atmosphere. Since the effects of hydration and carbonation can be eliminated, lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high accuracy.

<本実施形態に係る分析方法の詳細>
本実施形態に係る分析方法の詳細について、以下に説明する。
<Details of analysis method according to this embodiment>
Details of the analysis method according to the present embodiment will be described below.

図1に示す工程に従い、試料X、Y(どちらも金属複合酸化物)に含まれるリチウムの評価を行った。誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置で別途分析した、試料X、Yにおけるマトリックス元素の組成を、表1に示す。試料Xには、ニッケル、コバルト、アルミニウムが、試料Yには、ニッケル、コバルト、マンガンが主成分として、分析対象元素であるリチウムと共存している。 According to the process shown in FIG. 1, the lithium contained in Samples X and Y (both are metal composite oxides) was evaluated. Table 1 shows the composition of the matrix elements in the samples X and Y, which were separately analyzed by the inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy analyzer. The sample X contains nickel, cobalt, and aluminum, and the sample Y contains nickel, cobalt, and manganese as main components, and coexists with lithium which is an element to be analyzed.

Figure 2020091275
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また、各工程におけるリチウム損失分、重量秤量後におけるリチウム化合物(硫酸リチウム)の定性分析、各比較例(酸分解液を用いた、従来法によるリチウムの分析)、これらの分析には、全てICP法を用いた。各検体を、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置(アジレント・テクノロジー株式会社製のICP−OES「Agilent730−ES」)に導入し、表2に示す測定条件で、リチウムや共存元素を測定し、かつ、定性分析を行った。各元素の測定波長は、リチウムを610.365nm、ニッケルを222. 295nm、コバルトを235.341nm、アルミニウムを396.152nm、マンガンを279.827nmとした以外に、内標準元素に選定したイットリウムを371.030nmとした。その他、測定溶液の液性については、塩酸1.2M、イットリウム濃度を10mg/Lとし、検量線濃度は、0、1、5、10、50mg/Lとした。 In addition, the amount of lithium loss in each step, a qualitative analysis of the lithium compound (lithium sulfate) after weighing, each comparative example (analysis of lithium by a conventional method using an acid decomposition solution), and ICP The method was used. Each sample was introduced into an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy analyzer (ICP-OES "Agilent 730-ES" manufactured by Agilent Technologies, Inc.), and lithium and coexisting elements were measured under the measurement conditions shown in Table 2. And, qualitative analysis was performed. The measurement wavelength of each element was 610.365 nm for lithium, 222.295 nm for nickel, 235.341 nm for cobalt, 396.152 nm for aluminum, and 279.827 nm for manganese, and yttrium selected as an internal standard element was 371. It was set to 0.030 nm. Regarding the liquid properties of the measurement solution, the hydrochloric acid was 1.2 M, the yttrium concentration was 10 mg/L, and the calibration curve concentrations were 0, 1, 5, 10, and 50 mg/L.

Figure 2020091275
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下記の通り、本発明を、さらに詳細な実施例に基づいて説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described based on more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
本実施例では、図1に示す工程により、試料Xに含まれるリチウムを、3検体併行で処理し、評価した。
<Example 1>
In the present example, the lithium contained in the sample X was processed and evaluated in parallel with three samples by the process shown in FIG.

まず、試料Xを2g、200mLビーカーに秤量し、純水を10mL、塩酸を20mL添加した後、加熱分解した。溶解液を放冷した後、塩酸を30mL添加して、酸濃度を塩酸10Mに制御し、陰イオン交換樹脂カラムに、流出液の流量が毎分約3〜5mL(SV=1〜2)となるように通した。陰イオン交換樹脂カラムは、先にも述べた、JIS−M−8129(鉱石中のコバルト定量方法)に準拠したものを用い、樹脂は、ダウエックス−1x8(100−200メッシュ)を用いた。流出液は、500mLビーカーに受け、さらに、調製塩酸(塩酸10M)を360mL、小分けしながらカラムに通して洗浄し、リチウムをカラムから完全に流出させた。 First, 2 g of the sample X was weighed in a 200 mL beaker, 10 mL of pure water and 20 mL of hydrochloric acid were added, and then heat decomposed. After allowing the solution to cool, 30 mL of hydrochloric acid was added to control the acid concentration to 10 M hydrochloric acid, and the flow rate of the effluent was about 3 to 5 mL (SV=1 to 2) per minute on the anion exchange resin column. I passed it through. As the anion exchange resin column, a column based on JIS-M-8129 (a method for determining cobalt in ore) described above was used, and as the resin, Dowex-1x8 (100-200 mesh) was used. The effluent was received in a 500 mL beaker, and further 360 mL of prepared hydrochloric acid (hydrochloric acid 10M) was passed through the column while subdivided to wash, and lithium was completely discharged from the column.

カラムに吸着したコバルトやマンガンなどの共存元素は、塩酸(1+9)を溶離液として用い、360mLを小分けしながらカラムに通して、カラムから溶離させた。その後、得られた回収液は、500mL全量フラスコへ移し入れ、塩酸を14mL、内標準溶液であるイットリウム溶液(100mg/L)を50mL添加し、水で500mLに定容した。この回収液に含まれる共存元素を、イオン交換操作で損失(カラムに残存)したリチウムと共に、適宜、希釈操作を行いつつ、ICP法により分析した。 Coexisting elements such as cobalt and manganese adsorbed on the column were eluted from the column by using hydrochloric acid (1+9) as an eluent and passing 360 mL through the column while subdividing. Then, the obtained recovered solution was transferred to a 500 mL volumetric flask, 14 mL of hydrochloric acid and 50 mL of an yttrium solution (100 mg/L) as an internal standard solution were added, and the volume was adjusted to 500 mL with water. The coexisting element contained in the recovered liquid was analyzed by the ICP method while appropriately performing the dilution operation together with lithium lost (remaining in the column) by the ion exchange operation.

流出液を加熱濃縮し、200mLトールビーカーに移し入れ、加熱を続けて蒸発乾固させた後、純水を20mL、塩酸12Mを2mL添加して、生成塩を溶解しつつ、流出液の酸濃度を塩酸1M程度に再度制御した。さらに、流出液に純水を加え、液量を約100mLに調整した後、塩酸(1+1)およびアンモニアの質量%が28%のアンモニア水でpH7前後に調整し、金属水酸化物の沈澱を生成させた。生成した沈澱を、120℃で煮沸するまで加熱し、15分以上保持して、加熱熟成を行った。その後、濾紙(5A、125mm)を用いて自然濾過により分離し、また、温アンモニア水(1+100)で5〜6回洗浄した。なお、濾液は、200mLトールビーカーに採取した。 The effluent was concentrated by heating, transferred to a 200 mL tall beaker, and continuously heated to evaporate to dryness. Then, 20 mL of pure water and 2 mL of hydrochloric acid 12M were added to dissolve the produced salt, and the acid concentration of the effluent was dissolved. Was controlled again to about 1M hydrochloric acid. Further, pure water was added to the effluent to adjust the liquid volume to about 100 mL, and then the pH was adjusted to around 7 with hydrochloric acid (1+1) and ammonia water containing 28% by mass of ammonia to form a metal hydroxide precipitate. Let The formed precipitate was heated at 120° C. until it was boiled and held for 15 minutes or more to be heat-aged. Then, it isolate|separated by natural filtration using filter paper (5A, 125 mm), and also wash|cleaned 5 to 6 times with warm ammonia water (1+100). The filtrate was collected in a 200 mL tall beaker.

沈澱に含まれるアルミニウムなどの共存元素は、温塩酸(1+1)50mLで溶解し、得られた回収液は、500mL全量フラスコへ移し入れ、内標準溶液であるイットリウム溶液(100mg/L)を50mL添加し、水で500mLに定容した。この回収液に含まれる共存元素を、沈澱操作で損失(沈澱に残存)したリチウムと共に、適宜、希釈操作を行いつつ、ICP法により分析した。 Coexisting elements such as aluminum contained in the precipitate were dissolved in 50 mL of warm hydrochloric acid (1+1), and the recovered solution was transferred to a 500 mL volumetric flask, and 50 mL of an internal standard solution of yttrium solution (100 mg/L) was added. Then, the volume was adjusted to 500 mL with water. The coexisting elements contained in the recovered liquid were analyzed by the ICP method while appropriately performing the dilution operation together with the lithium lost in the precipitation operation (remaining in the precipitation).

得られた濾液に、硫酸(1+1)を10mL添加し、加熱濃縮して白煙を発生させた後、放冷して、再び硫酸(1+1)を10mL添加し、純水で100mLに液量を調整した。さらに、アンモニアの質量%が28%のアンモニア水を50mL添加し、アルカリ性とした後、先にも述べた、東京光電株式会社製の電解分析装置ANA−2−2のほか、JIS−H−1101(銅地金分析方法)に記載された白金電極やビーカー類を用いて、電流を0.3A(電流密度:約2mA/dm)、および、時間を15時間に設定し、電解を行った。 To the obtained filtrate, 10 mL of sulfuric acid (1+1) was added, heated and concentrated to generate white smoke, then allowed to cool, 10 mL of sulfuric acid (1+1) was added again, and pure water was added to 100 mL. It was adjusted. Further, after adding 50 mL of ammonia water containing 28% by mass of ammonia to make it alkaline, in addition to the above-described electrolytic analyzer ANA-2-2 manufactured by Tokyo Koden Co., Ltd., JIS-H-1101. Using the platinum electrode and beakers described in (Copper metal analysis method), the current was set to 0.3 A (current density: about 2 mA/dm 2 ), and the time was set to 15 hours to carry out electrolysis. ..

白金カソード表面に析出したニッケルなどの共存元素は、硝酸(1+1)100mLを用いて加熱分解し、得られた回収液は、500mL全量フラスコへ移し入れ、塩酸を50mL、内標準溶液であるイットリウム溶液(100mg/L)を50mL添加し、水で500mLに定容した。この回収液に含まれる共存元素を、電解操作で損失(白金カソード側に残存)したリチウムと共に、適宜、希釈操作を行いつつ、ICP法により分析した。 Coexisting elements such as nickel deposited on the platinum cathode surface were decomposed by heating using 100 mL of nitric acid (1+1), and the obtained recovery solution was transferred to a 500 mL volumetric flask, 50 mL of hydrochloric acid, and an yttrium solution as an internal standard solution. 50 mL of (100 mg/L) was added, and the volume was adjusted to 500 mL with water. The coexisting elements contained in this recovered liquid were analyzed by the ICP method while appropriately performing the dilution operation together with lithium lost by the electrolysis operation (remaining on the platinum cathode side).

白金電極を取り出した後の電解残液を加熱濃縮し、100mL全量フラスコに移し入れ、純水で100mLに定容した。その電解残液から、50mLホールピペットで50mLを分取し、株式会社コスモスビード製で、重量を秤量済みの200mL石英製共栓三角フラスコに移し入れ、ホットプレートを用い、100〜320℃で温度調整しながら、加熱濃縮、および、蒸発乾固を行った。得られた生成塩を、フラスコごと電気マッフル炉に入れ、室温→350℃(10分)→400℃(20分)→450℃(10分)、かつ、各設定温度までの昇温時間を10分とする昇温パターンで強熱した。 The electrolysis residual liquid after taking out the platinum electrode was concentrated by heating, transferred to a 100 mL total volume flask, and made up to 100 mL with pure water. From the electrolysis residual liquid, 50 mL was taken with a 50 mL hole pipette, transferred to a 200 mL quartz stoppered Erlenmeyer flask made of Cosmos Bead Co., Ltd., and weighed, and heated at 100 to 320° C. using a hot plate. While adjusting, heat concentration and evaporation to dryness were performed. The obtained salt is placed in an electric muffle furnace together with the flask, and the temperature is raised from room temperature→350° C. (10 minutes)→400° C. (20 minutes)→450° C. (10 minutes) and the temperature rise time to each set temperature is 10 It was ignited in a heating pattern of minutes.

電気マッフル炉からフラスコを取り出し、手で触れても火傷しない程度までに冷やした後、直ちに栓をしてデシケータに保管後、得られた硫酸リチウムを室温となるまで放冷した。その後、デシケータからフラスコを取り出し、電子天秤で重量(操作後フラスコ重量)を秤量し、元のフラスコ重量(操作前フラスコ重量)を差し引くことで、硫酸リチウムの重量を求めた。また、電解残液100mLから50mLを分取したため、得られた硫酸リチウムの重量を2倍にし、本来の試料量相当重量とした後、係数0.1263(硫酸リチウムLiSO1molにおけるリチウムの質量13.882/硫酸リチウムのモル質量109.945)を乗ずることにより、リチウム換算重量を求めた。 The flask was taken out from the electric muffle furnace, cooled to such an extent that it was not burned even if it was touched by hand, then immediately stoppered and stored in a desiccator, and the obtained lithium sulfate was allowed to cool to room temperature. After that, the flask was taken out from the desiccator, the weight (post-operation flask weight) was weighed with an electronic balance, and the original flask weight (pre-operation flask weight) was subtracted to obtain the weight of lithium sulfate. In addition, since 50 mL was collected from 100 mL of the electrolytic residual liquid, the weight of the obtained lithium sulfate was doubled to obtain the weight equivalent to the original amount of the sample, and then a coefficient of 0.1263 (lithium sulfate Li 2 SO 4 1 mol The mass in terms of lithium was calculated by multiplying the mass of 13.882/the molar mass of lithium sulfate by 109.945).

硫酸リチウムの重量を得た後、硫酸リチウムを水で溶解し、得られた水溶液を100mL全量フラスコへ移し入れ、水で100mLに定容した。この水溶液を用いて、ICP定性分析を行い、硫酸リチウムにおける共存元素の残存の有無を確認した。 After obtaining the weight of lithium sulfate, the lithium sulfate was dissolved in water, the resulting aqueous solution was transferred to a 100 mL total volume flask, and the volume was adjusted to 100 mL with water. Using this aqueous solution, ICP qualitative analysis was performed to confirm the presence or absence of residual coexisting elements in lithium sulfate.

得られたリチウム換算重量に、イオン交換工程、沈澱工程、電解工程の各工程におけるリチウム損失分を加えると共に、後述するブランク検体分を差し引くことにより、リチウム合計重量を求めた後、式(III)に示すように、最終的にリチウム定量値を算出した。
リチウム定量値[%]=(リチウム合計重量[g]/試料量[g])×100 (III)
After adding the lithium loss in each step of the ion exchange step, the precipitation step, and the electrolysis step to the obtained lithium equivalent weight, and subtracting the blank sample content described below to obtain the total lithium weight, the formula (III) Finally, the quantitative value of lithium was calculated as shown in.
Lithium quantitative value [%]=(total lithium weight [g]/sample amount [g])×100 (III)

本実施例では、検体1〜3とは別に、リチウム回収率を評価するための検体として、リチウム添加検体4〜5を作製した。具体的には、試料溶解工程における試料秤量の後に、リチウムとして0.05gとなるように炭酸リチウムを0.2661g添加し、それ以降は、図1に示す工程に従って、検体1〜3と同様の処理を行った。なお、式(IV)に示すように、リチウム回収率(「回収率」とも言う)を算出した。
リチウム回収率[%]
={(添加検体リチウム重量[g]−検体平均リチウム重量[g])
/リチウム添加量[g]}×100 (IV)
In this example, apart from the samples 1 to 3, lithium added samples 4 to 5 were prepared as samples for evaluating the lithium recovery rate. Specifically, after the sample is weighed in the sample dissolving step, 0.2661 g of lithium carbonate is added so that the lithium amount becomes 0.05 g, and thereafter, the same steps as those of the samples 1 to 3 are performed according to the step shown in FIG. Processed. The lithium recovery rate (also referred to as “recovery rate”) was calculated as shown in formula (IV).
Lithium recovery rate [%]
={(Additional sample lithium weight [g]-Sample average lithium weight [g])
/Lithium addition amount [g]}×100 (IV)

また、本実施例では、検体1〜3とは別に、空試験のためのブランク検体6〜7を作製した。具体的には、試料溶解工程において、試料を秤量しない以外は、図1に示す工程に従って、検体1〜3と同様の処理を行った。 In addition, in this example, in addition to the samples 1 to 3, blank samples 6 to 7 for blank test were prepared. Specifically, in the sample dissolving step, the same processes as those for the samples 1 to 3 were performed according to the process shown in FIG. 1 except that the sample was not weighed.

さらに、本実施例では、検体1〜3とは別に、化合物形態を確認するための検体として、形態確認検体8を作製した。具体的には、図1に示す工程に従って、検体1〜3と同様の処理を行い、得られたリチウム化合物について、X線回折(XRD)分析装置(スペクトリス株式会社製の「X’PertPRO」)を用いて形態分析した。X線回折分析装置において、試料ホルダに採取した試料に対して、線源としてCuKα線を使用し、測定速さが2°/min、管電圧が45kV、管電流が40mA、測定範囲が2θ=10〜80°の条件で測定した。そして、ICDD(International Centre for Diffraction Data)におけるPDF(Powder Diffraction File)データベースを用いて、化合物の標準回折パターンと試料の回折パターンを照合することにより、化合物形態を同定した。 Further, in this example, a morphological confirmation sample 8 was prepared as a sample for confirming the compound form, in addition to the samples 1 to 3. Specifically, according to the process shown in FIG. 1, the same treatments as those for the samples 1 to 3 are performed, and the obtained lithium compound is analyzed by an X-ray diffraction (XRD) analyzer (“X'PertPRO” manufactured by Spectris Co., Ltd.). Was used for morphological analysis. In the X-ray diffraction analyzer, CuKα ray was used as a radiation source for the sample collected in the sample holder, the measurement speed was 2°/min, the tube voltage was 45 kV, the tube current was 40 mA, and the measurement range was 2θ= The measurement was performed under the condition of 10 to 80°. Then, the compound form was identified by collating the standard diffraction pattern of the compound with the diffraction pattern of the sample using a PDF (Powder Diffraction File) database in ICDD (International Center for Diffraction Data).

表3に、本実施例における、リチウム定量値、リチウム回収率、および、リチウム化合物の形態を示す。 Table 3 shows the lithium quantitative value, the lithium recovery rate, and the form of the lithium compound in this example.

<実施例2>
実施例2では、分析対象試料を試料Yとし、沈澱工程を省略したこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、リチウム定量値、および、リチウム回収率を算出した。
<Example 2>
In Example 2, the sample to be analyzed was Sample Y, and the same procedure as in Example 1 was performed except that the precipitation step was omitted, and the lithium quantitative value and the lithium recovery rate were calculated.

表3に、実施例2における、リチウム定量値、リチウム回収率、および、リチウム化合物の形態を示す。 Table 3 shows the lithium quantitative value, the lithium recovery rate, and the form of the lithium compound in Example 2.

<比較例1>
比較例1では、分析対象試料を試料Xとし、試料溶解工程での加熱分解後、得られた酸分解液を、500mL全量フラスコへ移し入れ、塩酸を30mL、内標準溶液であるイットリウム溶液(100mg/L)を50mL添加し、純水で500mLに定容した。この酸分解液のリチウム、および、共存元素を、適宜、希釈操作を行いつつ、ICP法により分析した。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the sample to be analyzed is sample X, and after the thermal decomposition in the sample dissolution step, the obtained acid decomposition solution is transferred to a 500 mL total volume flask, 30 mL of hydrochloric acid, and an yttrium solution (100 mg as an internal standard solution). /L) was added to 50 mL, and the volume was adjusted to 500 mL with pure water. Lithium and coexisting elements in this acid decomposition solution were analyzed by the ICP method while appropriately performing a dilution operation.

表3に、比較例1における、リチウム定量値、および、リチウム回収率を示す。 Table 3 shows the lithium quantitative value and the lithium recovery rate in Comparative Example 1.

<比較例2>
比較例2では、分析対象試料を試料Yとした以外は、比較例1と同様の操作を行った。
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, the same operation as in Comparative Example 1 was performed except that the sample to be analyzed was Sample Y.

表3に、比較例2における、リチウム定量値、および、リチウム回収率を示す。 Table 3 shows the lithium quantitative value and the lithium recovery rate in Comparative Example 2.

Figure 2020091275
Figure 2020091275

<評価結果>
表3に示すように、実施例1〜2によると、検体1〜3のリチウム定量値は、有効数字3桁での算出において、3つが全て一致していることが分かった。また、リチウム添加検体4〜5のリチウム回収率についても、全てが99.9%以上であることが分かった。さらに、形態確認検体8では、得られたリチウム化合物は、硫酸リチウム(LiSO)のみで構成されていることが確認でき、水和物や炭酸塩など、他の形態の化合物は検出されなかった。この結果から、本発明を用いたならば、試料に含まれるリチウムを、硫酸リチウムなどのリチウム化合物の形態で、分離することにより、共存元素が含まれる場合でも、リチウムを非常に良好な回収率で、採取可能であり、リチウムを正確に、高精度に評価できることが確認された。なお、硫酸リチウムの重量を秤量後、共存元素の残存の有無を確認するため、硫酸リチウムにおけるICP定性分析を行ったが、どの共存元素も検出されなかった。さらに、各工程におけるリチウム損失分と共に、共存元素の含有量をICP法により分析したが、ニッケル、コバルト、アルミニウム、マンガンの定量値は、表1に示す、マトリックス元素の組成と、ほぼ一致していた。この結果は、本発明に従って操作すれば、リチウムと一緒に、ニッケル、コバルト、アルミニウム、マンガンなどの共存元素も評価できることを示している。また、この結果から、本発明を用いたならば、各工程におけるリチウム損失分を反映することが可能であり、リチウムを正確に、高精度に評価できることが確認された。
<Evaluation result>
As shown in Table 3, according to Examples 1 and 2, the three lithium quantitative values of Samples 1 to 3 were found to be the same in the calculation with three significant figures. It was also found that the lithium recovery rates of the lithium-added samples 4 to 5 were all 99.9% or more. Further, in the morphological confirmation sample 8, it was confirmed that the obtained lithium compound was composed only of lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), and other forms of compounds such as hydrates and carbonates were detected. There wasn't. From this result, if the present invention is used, by separating the lithium contained in the sample in the form of a lithium compound such as lithium sulfate, even if a coexisting element is contained, the lithium recovery rate is very good. Therefore, it was confirmed that lithium can be collected and lithium can be evaluated accurately and highly accurately. After weighing the weight of lithium sulfate, an ICP qualitative analysis was performed on lithium sulfate in order to confirm the presence or absence of coexisting elements, but no coexisting element was detected. Furthermore, the content of coexisting elements was analyzed by the ICP method together with the amount of lithium loss in each step. The quantitative values of nickel, cobalt, aluminum, and manganese were almost the same as the composition of the matrix elements shown in Table 1. It was The results show that cooperating elements such as nickel, cobalt, aluminum and manganese can be evaluated along with lithium when operated according to the present invention. Further, from this result, it was confirmed that if the present invention was used, it was possible to reflect the amount of lithium loss in each step, and lithium could be evaluated accurately and highly accurately.

これに対し、比較例1〜2によると、検体1〜3のリチウム定量値については、有効数字3桁での算出において一致するものは無かった。そして、リチウム添加検体4〜5のリチウム回収率については、いずれも99.9%未満であった。これは、先述した通り、ICP測定時におけるプラズマの安定性など、機器分析装置による相対分析手法に特有な諸問題の影響を受けていると思われる。以上から、ICP法では絶対分析手法である重量法に匹敵するほどの正確で高精度な評価を行うことはできないことが確認された。 On the other hand, according to Comparative Examples 1 and 2, the lithium quantitative values of the samples 1 to 3 did not match in the calculation with three significant figures. The lithium recovery rates of the lithium-added samples 4 to 5 were all less than 99.9%. As described above, this is considered to be influenced by various problems peculiar to the relative analysis method by the instrumental analyzer, such as plasma stability during ICP measurement. From the above, it was confirmed that the ICP method cannot perform accurate and highly accurate evaluation comparable to the gravimetric method which is an absolute analysis method.

なお、上記のように本発明の各実施形態および各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although each embodiment and each example of the present invention have been described in detail as above, it is understood by those skilled in the art that many modifications are possible without materially departing from the novel matters and effects of the present invention. , It will be easy to understand. Therefore, such modifications are all included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。またリチウム評価方法の構成、動作も本発明の各実施形態および各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 For example, a term described in the specification or the drawings at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning can be replaced with the different term in any place in the specification or the drawing. The configuration and operation of the lithium evaluation method are not limited to those described in the embodiments and examples of the present invention, and various modifications can be made.

S1 試料溶解工程、S2 イオン交換工程、S3 沈澱工程、S4 電解工程、S5 リチウム化合物生成工程、S6 リチウム分析工程 S1 sample dissolution step, S2 ion exchange step, S3 precipitation step, S4 electrolysis step, S5 lithium compound production step, S6 lithium analysis step

得られたリチウム化合物の重量を、リチウム相当重量に換算し、試料溶解工程S1における試料量、リチウム化合物生成工程S5における定容量や分取量、各工程におけるリチウム損失分を反映させることで、リチウム含有量を算出することができる。なお、リチウム化合物の重量を得た後、リチウム化合物を水で溶解し、その水溶液を用いて、ICP定性分析、ICP−MS定性分析を行うことにより、リチウム化合物に共存元素の残存が無いことを確認することができる。さらに、上記の定性分析において、万が一、リチウム定量値に影響を及ぼす恐れのある量の共存元素の残存が確認された場合、引き続き、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて分析し、リチウム定量値から差し引くことが可能である。これにより、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。また、得られたリチウム化合物の一部を採取するか、もしくは、後述する、併行分析の検体とは別に、化合物形態を確認するための検体を作製し、X線回折(XRD)法を用いて形態分析することが可能である。これにより、得られたリチウム化合物について、吸湿による水和物化や、大気中の二酸化炭素による炭酸塩化が進行していないことを、確認することができる。そして、水和物化や炭酸塩化による影響を排除することができるため、試料に含まれるリチウムを、正確に、高精度に評価できる。つまり、例えば、本発明では、全ての分析工程を経て、最終的に得られるリチウム化合物の形態は、先述の通り、硫酸リチウムとするのが、特に好ましい。ところが、仮に、得られたリチウム化合物に、水和物や炭酸塩などの他の形態が含まれる場合、リチウム化合物の全重量を硫酸リチウムとして、リチウム相当重量に換算したならば、リチウム化合物に共存元素の残存が有る場合と同様に、リチウム定量値に影響を及ぼすこととなる。故に、得られたリチウム化合物を、X線回折(XRD)法を用いて形態分析し、その結果を反映させる(この例では、リチウム化合物が、硫酸リチウムの単一化合物であることを証明する)ことにより、リチウム定量値の信頼性を、より向上させることができる。 By converting the weight of the obtained lithium compound into the equivalent weight of lithium and reflecting the sample amount in the sample dissolution step S1, the constant volume and the aliquot in the lithium compound production step S5, and the lithium loss in each step, The content can be calculated. Note that after obtaining the weight of the lithium compound, the lithium compound is dissolved in water, and ICP qualitative analysis and ICP-MS qualitative analysis are performed using the aqueous solution, whereby the coexisting element does not remain in the lithium compound. You can check. Furthermore, in the above qualitative analysis, in the unlikely event that residual amounts of coexisting elements that may affect the quantitative value of lithium are confirmed, the atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS are successively followed. It is possible to analyze using at least one of the ion chromatography and the ion chromatograph method, and subtract from the lithium quantitative value. Thereby, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and highly accurately. In addition, a part of the obtained lithium compound is collected, or a sample for confirming the compound morphology is prepared separately from the sample for parallel analysis, which will be described later, and the sample is analyzed by X-ray diffraction (XRD) method. Morphological analysis is possible. From this, it can be confirmed that the obtained lithium compound is not hydrated by moisture absorption or carbonated by carbon dioxide in the atmosphere. Since the effects of hydration and carbonation can be eliminated, lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high accuracy. That is, for example, in the present invention, it is particularly preferable that the form of the lithium compound finally obtained through all the analysis steps is lithium sulfate as described above. However, if the obtained lithium compound contains other forms such as hydrates and carbonates, if the total weight of the lithium compound is converted to lithium equivalent weight as lithium sulfate, it will coexist in the lithium compound. As in the case where there is residual element, it will affect the quantitative value of lithium. Therefore, the obtained lithium compound is subjected to morphological analysis using the X-ray diffraction (XRD) method, and the result is reflected (in this example, it is proved that the lithium compound is a single compound of lithium sulfate). Thereby, the reliability of the lithium quantitative value can be further improved.

Claims (13)

試料に含まれるリチウムを、リチウム化合物の形態で分離し、該リチウム化合物の重量を秤量することで、リチウム含有量を求めることを特徴とするリチウム評価方法。 A lithium evaluation method, wherein lithium contained in a sample is separated in the form of a lithium compound, and the weight of the lithium compound is weighed to determine the lithium content. 秤量した前記試料を酸で溶解し、溶解液を得た後、該溶解液の酸濃度を制御する試料溶解工程と、
酸濃度を制御した前記溶解液を、イオン交換樹脂カラムに流し、流出液を得た後、該流出液の酸濃度を制御するイオン交換工程と、
酸濃度を制御した前記流出液を白煙処理した後、アルカリを加え電解し、電解残液を得る電解工程と、
前記電解残液を定容し、該電解残液の一部を容器に分取した後、前記容器ごと加熱および強熱を行うことで副生物を分解除去し、リチウム化合物を得るリチウム化合物生成工程と、
前記リチウム化合物を前記容器ごと秤量し、リチウムを定量する分析工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のリチウム評価方法。
Dissolving the weighed sample with an acid to obtain a solution, and then a sample dissolving step of controlling the acid concentration of the solution,
An ion exchange step of controlling the acid concentration of the effluent after the solution having an acid concentration controlled is flown through an ion exchange resin column to obtain an effluent,
After treating the effluent with controlled acid concentration with white smoke, electrolyzing with alkali to obtain an electrolysis residual liquid, and
Lithium compound producing step of decomposing and removing the by-product by constant volume of the electrolytic residual liquid and fractionating a part of the electrolytic residual liquid in a container, and then heating and igniting the entire container to obtain a lithium compound When,
The lithium compound is weighed together with the container, an analysis step of quantifying lithium,
The method for evaluating lithium according to claim 1, further comprising:
前記イオン交換工程と前記電解工程の間に、酸濃度を制御した前記流出液を、酸および/又はアルカリでpH調整し、煮沸することにより、金属水酸化物の沈澱を生成させ、該沈澱を濾過して濾液を得る沈澱工程を有し、
前記濾液を前記電解工程で白煙処理することを特徴とする請求項2に記載のリチウム評価方法。
Between the ion exchange step and the electrolysis step, the pH of the effluent whose acid concentration is controlled is adjusted with an acid and/or an alkali, and the mixture is boiled to form a precipitate of metal hydroxide, and the precipitate is formed. Having a precipitation step of obtaining a filtrate by filtration,
The method for evaluating lithium according to claim 2, wherein the filtrate is treated with white smoke in the electrolyzing step.
前記リチウム化合物が硫酸リチウムであることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to claim 1, wherein the lithium compound is lithium sulfate. 前記酸が塩酸であり、前記イオン交換樹脂カラムが陰イオン交換樹脂カラムであることを特徴とする請求項2に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to claim 2, wherein the acid is hydrochloric acid and the ion exchange resin column is an anion exchange resin column. 前記容器が石英製共栓三角フラスコであることを特徴とする請求項2に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to claim 2, wherein the container is a quartz stoppered Erlenmeyer flask. 当該リチウム評価方法におけるアルカリがアンモニア水であることを特徴とする請求項2又は3に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to claim 2 or 3, wherein the alkali in the lithium evaluation method is aqueous ammonia. 前記試料がニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムの1種以上を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to claim 1, wherein the sample contains at least one of nickel, cobalt, manganese, and aluminum. 前記副生物が硫酸アンモニウムであることを特徴とする請求項2に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to claim 2, wherein the by-product is ammonium sulfate. 前記イオン交換工程および前記電解工程でのリチウム損失分を、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて求めることを特徴とする請求項2に記載のリチウム評価方法。 The lithium loss in the ion exchange step and the electrolysis step is determined by using at least one of atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS method, and ion chromatography method. The lithium evaluation method according to claim 2. 前記イオン交換工程、前記沈澱工程、前記電解工程でのリチウム損失分を、原子吸光法、フレームレス原子吸光法、ICP法、ICP−MS法、イオンクロマトグラフ法の1種以上を用いて求めることを特徴とする請求項3に記載のリチウム評価方法。 Obtaining the lithium loss in the ion exchange step, the precipitation step, and the electrolysis step by using at least one of atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS method, and ion chromatography method. The lithium evaluation method according to claim 3, wherein 前記リチウム含有量を算出した後、前記リチウム化合物を、ICP法、ICP−MS法の1種以上を用いて定性分析することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のリチウム評価方法。 After calculating the lithium content, the lithium compound is qualitatively analyzed using at least one of ICP method and ICP-MS method, and the lithium according to claim 1. Evaluation methods. 前記リチウム化合物を、X線回折法を用いて形態分析することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載のリチウム評価方法。 The lithium evaluation method according to any one of claims 1 to 12, wherein the lithium compound is subjected to morphological analysis using an X-ray diffraction method.
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