JP7342466B2 - Lithium evaluation method - Google Patents

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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, one of the rare metals, is used in the ceramic industry, such as as an additive for ceramics, heat-resistant glass, and optical glass, as well as in various batteries for small electronic devices, automobiles, and private power generation, as well as as a treatment for depression. Lithium is widely used in medical and pharmaceutical applications, heat- and pressure-resistant greases, fluxes for continuous steel casting, and polymerization catalysts for synthetic rubber. It is used. Lithium carbonate is used as a cathode material and electrolyte in lithium-ion batteries (LIBs), and demand has been rapidly increasing in recent years. Lithium hydroxide is also used primarily as a positive electrode material for lithium-ion batteries, and is also used in automotive grease. In addition, lithium bromide is used as a refrigerant absorber in large-scale air conditioning absorption refrigerators for buildings and factories, and lithium chloride is used as an air conditioning dehumidifier and welding flux. Metallic lithium is a raw material for foil for primary battery anode materials and butyllithium for synthetic rubber catalysts.In addition to its compound and metal forms, lithium ore is also used directly as a melting point depressant in the ceramic industry. It is being

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, lithium has a wide range of industrial uses and is in high demand, so research has been conducted to date on methods that can accurately evaluate the lithium content of intermediates and final products obtained in manufacturing processes in various fields.・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 lithium content, ion chromatography is 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Japanese Patent Application Publication No. 11-287793 特開2010-25791号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-25791 特開2010-78381号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-78381

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 techniques that required an instrumental analyzer and standard substances and standard solutions that served as measuring sticks for analysis. For this reason, for example, there is a problem that the accuracy of lithium analysis decreases due to the instrumental analyzer, such as a relative error of 1 to 3% depending on the stability of the plasma in an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometer. Ta. Furthermore, these relative analysis methods have a problem in that the accuracy of lithium analysis decreases due to the effects of ionization interference and optical interference 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 that measures the absolute amount of the evaluation element. Since this method does not require comparing the sample with a standard substance or the like using an instrumental analyzer, it is possible to prevent the above-mentioned decrease in analysis accuracy caused by the instrumental analyzer. Furthermore, since this method measures the absolute amount of the evaluation element, 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 the advantage of being able to perform highly accurate analysis compared to the relative analysis method.

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, due to the nature of alkali metals such as lithium, it is extremely difficult to apply gravimetric methods or titration methods that allow for highly accurate analysis.

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-mentioned problems, and by using the gravimetric method, which is an absolute analysis method, the lithium contained in a sample is free from the effects of various problems peculiar to relative analysis methods using instrumental analyzers. First, one purpose is to provide a technique that allows accurate and highly accurate evaluation even when coexisting elements are included.

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 separated lithium from coexisting elements such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum contained in a sample by making full use of ion exchange operations, precipitation operations, and electrolytic operations, and further, in the process of It was discovered that by decomposing and removing generated by-products such as ammonium sulfate, the weight of lithium can ultimately be measured in the form of lithium compounds such as 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。また、本発明の第2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た後、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。 In the first aspect of the present invention, lithium contained in a sample is separated in the form of a lithium compound, the lithium compound is weighed to determine the lithium content, and then the lithium compound is subjected to ICP Provided is a method for evaluating lithium, characterized in that qualitative analysis is performed using one or more of ICP-MS and ICP-MS methods . In the second aspect of the present invention, the lithium contained in the sample is separated in the form of a lithium compound, the lithium compound is weighed to determine the lithium content, and then the lithium compound is Provided is a lithium evaluation method characterized by morphological analysis using X-ray diffraction.

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, lithium contained in a sample can be evaluated accurately and with high precision even when coexisting elements are included without being affected by various problems peculiar to relative analysis techniques using instrumental analyzers.

本発明の第の態様は、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リチウム評価方法であって、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 third aspect of the present invention is a lithium evaluation method for determining the lithium content by separating lithium contained in a sample in the form of a lithium compound and weighing the lithium compound, the method comprising: After dissolving the sample with acid to obtain a solution, there is a sample dissolution step of controlling the acid concentration of the solution, and the solution with controlled acid concentration is passed through an ion exchange resin column to obtain an effluent. After that, an ion exchange step for controlling the acid concentration of the effluent, and an electrolytic step for obtaining an electrolytic residual solution by adding alkali and electrolyzing the effluent with controlled acid concentration after treating the effluent with white smoke, and the electrolytic residual solution. A lithium compound generation step in which a lithium compound is obtained by decomposing and removing by-products by heating and igniting the container together, after collecting a part of the electrolytic residual solution into a container; A method for evaluating lithium is provided, comprising an analysis step of weighing the compound in the container and quantifying lithium.

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 precision even when coexisting elements are included without being affected by the problems peculiar to the relative analysis method using an instrumental analyzer.

本発明の第の態様は、第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 fourth aspect of the present invention is that in the lithium evaluation method of the third aspect, between the ion exchange step and the electrolysis step, the pH of the effluent with controlled acid concentration is adjusted with acid and/or alkali. , a lithium evaluation method comprising a precipitation step of producing a metal hydroxide precipitate by boiling and filtering the precipitate to obtain a filtrate, and treating the filtrate 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。 In this way, even if the sample contains aluminum or the like, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision.

本発明の第の態様は、第1~第4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 fifth aspect of the present invention provides a lithium evaluation method according to any one of the first to fourth aspects , characterized in that 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 suitable as the lithium compound to be weighed.

本発明の第の態様は、第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 sixth aspect of the present invention provides a lithium evaluation method according to the third aspect, characterized in that 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。 In this way, coexisting elements such as cobalt, manganese, iron, and zinc can be adsorbed onto the column in the form of a chloro complex, and can be separated from lithium, which is the element to be analyzed.

本発明の第の態様は、第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 seventh aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to the third 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。 In this way, it is possible to prevent droplets from scattering outside the container in the lithium compound production 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.

本発明の第の態様は、第又は第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。 An eighth aspect of the present invention provides a lithium evaluation method according to the third or fourth aspect, characterized in that 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 ammonia water, it is possible to prevent new contamination of elements other than the coexisting elements derived from the sample as impurities.

本発明の第の態様は、第1~第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。 A ninth aspect of the present invention provides a lithium evaluation method according to any one of the first to eighth aspects, wherein the sample contains one or more 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-mentioned coexisting elements are included, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision.

本発明の第10の態様は、第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 tenth aspect of the present invention provides the lithium evaluation method according to the third 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。 In this way, it is possible to prevent new contamination of elements other than the coexisting elements originating from the sample as impurities.

本発明の第11の態様は、第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。 In an eleventh aspect of the present invention, in the lithium evaluation method of the third aspect, the lithium loss in the ion exchange step and the electrolysis step is measured by atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS. The present invention provides a method for evaluating lithium, characterized in that lithium is determined using one or more of the following methods:

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 lithium loss in the ion exchange process and the electrolytic process can be reflected, so that the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision.

本発明の第12の態様は、第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。 In a twelfth aspect of the present invention, in the lithium evaluation method of the fourth aspect, the lithium loss in the ion exchange step, the precipitation step, and the electrolysis step is measured by atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method. , ICP-MS method, and ion chromatography 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。 In this way, the lithium loss 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 with high precision.

本発明の第13の態様は、第3、第4、第6~第8、第10、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 thirteenth aspect of the present invention is the lithium evaluation method according to any one of the third, fourth, sixth to eighth, tenth, and eleventh aspects, after calculating the lithium content, the lithium compound is , ICP method, and ICP-MS method are used for qualitative analysis.

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 no coexisting elements remain in the lithium compound obtained in the lithium analysis step, so that the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision.

本発明の第14の態様は、第3、第4、第6~第8、第10~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 fourteenth aspect of the present invention is the lithium evaluation method according to any one of the third, fourth, sixth to eighth, and tenth to twelfth aspects, in which the lithium compound is morphized using an X-ray diffraction method. Provided is a lithium evaluation method characterized by analyzing lithium.

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。 In this way, it can be confirmed that the obtained lithium compound is not hydrated due to moisture absorption or carbonated due to carbon dioxide in the atmosphere. Therefore, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision.

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。 With the present invention, by using the gravimetric method, which is an absolute analysis method, lithium contained in a sample is not affected by the problems peculiar to relative analysis methods using instrumental analyzers, even when coexisting elements are included. , can be evaluated accurately and with high precision.

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 flow diagram for explaining a lithium evaluation method according to one embodiment 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. Note that the present embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and changes can be made without departing from the gist of the present invention. Furthermore, not all of the configurations described in this embodiment are essential as a solution to 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 lithium is evaluated 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, representative examples of lithium evaluation methods that have been used in the past include atomic absorption method and flame method, as well as ICP method, ion chromatography method, and the like.

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, in the ion chromatography method, a sample is thermally decomposed with a mixed acid of hydrochloric acid, nitric acid, and water, and then hydrogen peroxide is added and boiled. (Patent Document 1), a sample is heated with nitric acid and hydrogen peroxide using an ion chromatograph equipped with a separation column packed with a cation exchange resin and an anion exchange suppressor. There is a method (Patent Document 2) in which a measurement solution obtained by decomposition is measured using at least one of potassium, ammonium, and an amine compound as an internal standard element. In addition, in the ICP method, when measuring a sample solution obtained by thermally decomposing a sample with nitric acid and hydrogen peroxide using an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometer, the plasma excitation temperature is set to 4900 K or higher. In addition, if the target elements include at least two of lithium, nickel, cobalt, manganese, and aluminum, use gallium as the internal standard element for lithium, aluminum, and manganese. , nickel, and cobalt, there is a method using copper (Patent Document 3).

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 atomic absorption spectrometry, flame photometry, and ICP methods, the analytical accuracy is usually within a relative error of 1 to 3%, mainly due to flame flame or plasma stability, and even higher precision analysis is required. If this is done, appropriate measures must be taken to prevent ionization interference and optical interference from other coexisting elements. In addition, in the ion chromatography method, sample weighing operation, thermal decomposition operation, constant volume operation that adjusts the volume of the sample solution to a fixed amount, dilution operation that dilutes the sample solution and the standard solution for creating the calibration curve to a fixed ratio. There has been a problem in that the accuracy of lithium analysis is significantly reduced by continuously performing a series of pretreatment operations.

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 above-mentioned internal standard method involves adding an element that exhibits a physical behavior similar to the target element to be analyzed in both the standard solution of the calibration curve method and the measurement solution in which the sample is pretreated. This method corrects the measured value of the target element by adding a certain amount as an internal standard element and monitoring the effect on the internal standard element (assuming that the sample does not originally contain the internal standard element). . It is originally a method for correcting physical interference that the element to be analyzed receives during measurement, such as a decrease in the introduction efficiency of the measurement solution due to the influence of matrix components.

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 and mixed immediately after the sample is weighed, not from the measurement stage using the analyzer, and then a pretreatment operation may be performed. However, like the isotope dilution method (a method in which a fixed amount of concentrated stable isotope of the target element is added to the sample and the measured value is corrected based on its behavior), which has been adopted as a method for determining the standard value of the standard material, It is highly unlikely that the element to be analyzed and the internal standard element exhibit exactly the same chemical and physical properties. Strict caution is required, as there is a risk that this will appear as a significant analysis error and have negative effects.

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。 All of the above evaluation methods are relative analysis methods that require an instrumental analyzer and standard substances and standard solutions that serve as measuring sticks for analysis.The isotope dilution method is the only relative analysis method. , it is a method that can determine the standard value of a reference material. On the other hand, since ancient times, methods for determining the standard value of a reference material have been the gravimetric method, in which the weight of the target element itself is weighed directly, or the analytical value is calculated from the added volume of a reagent that quantitatively reacts with the target element. Absolute analysis methods, which are based on stoichiometry and do not require an instrumental analyzer, have been adopted, such as the volumetric method to determine the . However, even today, it is said that it is extremely difficult to apply gravimetric methods or titration methods, which allow for highly accurate analysis, due to the nature of alkali metals such as lithium.

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 a sample, but for this purpose it is necessary to separate lithium from other coexisting elements. Furthermore, for highly accurate analysis, it is necessary to ensure that the separated lithium does not contain any elements other than lithium (also referred to as "coexisting elements" in this application) as impurities, and that the separated coexisting elements do not contain lithium. It becomes necessary. The presence of these impurities prevents accurate measurement of lithium weight and significantly reduces the accuracy of lithium analysis.

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。 Coexisting elements include elements having various properties, such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum. For this reason, it has been difficult to separate lithium and coexisting elements so that impurities and the like are not included. Further, when an alkali metal element is contained as an impurity, it is particularly difficult to separate it from lithium, which causes a problem of significantly reducing the accuracy of lithium analysis. Therefore, for highly accurate analysis, there is a problem in that reagents containing alkali metal elements such as sodium hydroxide cannot be used when separating lithium.

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。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made full use of ion exchange operation, precipitation operation, and electrolysis operation as means to separate lithium from the coexisting elements such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum. , focused on the ability to separate lithium. In addition, by gently decomposing and removing by-products such as ammonium sulfate generated during the lithium compound generation process and lithium analysis process, lithium compounds such as lithium sulfate are finally produced. It has been discovered that lithium can be evaluated accurately and with high precision in the form of the following, 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 addition, in this application, "analysis" usually refers to "quantitative analysis," and when "qualitative analysis" is performed, that fact will be stated each time. Note that "quantitative analysis" is an analysis method for correctly determining the content of the target component in a sample, and "qualitative analysis" is an analysis method for determining the content of the target component in a sample. This is an analysis method for obtaining qualitative information such as whether the target component is present or how much of the component to be analyzed is contained (also called semi-quantitative). Generally, "qualitative analysis" is used to clarify the unknown components and their approximate content, and then "quantitative analysis" is performed on the components to be analyzed. If it is known, "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。 An overview of the lithium evaluation method according to one embodiment 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 overview of the lithium evaluation method will be explained using drawings. FIG. 1 is a flow diagram for explaining a lithium evaluation method according to one embodiment 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 generation step S5, and a lithium analysis step S6. Ru.

[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 dissolution step S1, the sample is thermally decomposed with hydrochloric acid, and then hydrochloric acid is added to control the acid concentration for post-processes including the ion exchange step S2 described later. In the ion exchange step S2, which will be described later, it is preferable to dissolve the sample in hydrochloric acid in order to separate lithium and coexisting elements by adsorbing the chloro complex onto an anion exchange resin column. Although the chloro complex produced differs depending on the acid concentration, the acid concentration is preferably 8M or more and 12M or less, and more preferably 9M or more and 11M or less. By controlling the acid concentration within this range, the adsorption capacity of cobalt and manganese chlorocomplexes to the resin column can be optimized, so it is possible to separate these coexisting elements and lithium in the ion exchange step S2. can. If the acid concentration is less than 8M, the cobalt chloro complex will not be sufficiently adsorbed onto the resin column, making it impossible to separate lithium and coexisting elements.

[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 to adsorb coexisting elements such as cobalt, manganese, iron, and zinc in the form of chloro complexes (complex anions), and lithium, which is the element to be analyzed, is removed from the column. Let it flow. This allows separation of lithium and coexisting elements. By the way, when using a cation exchange resin column, lithium will be adsorbed onto the column, but with simple liquids such as hydrochloric acid, coexisting elements such as nickel, cobalt, manganese, and aluminum will also be absorbed into the column. It is difficult to completely separate lithium because it remains adsorbed to the surface. However, even in an anion exchange resin column, nickel, aluminum, and the like other than lithium do not generate chloro complexes (complex anions), so they flow out of 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. As the alkali for controlling the precipitation pH, aqueous ammonia is preferable. By using ammonia water, alkali metal elements such as sodium and potassium are prevented from being mixed in as impurities, and lithium can be evaluated accurately and with high precision in the lithium analysis step S6 described later. Furthermore, by using aluminum hydroxide or the like as the coexisting element such as aluminum, lithium and the coexisting element can be separated. Furthermore, by using ammonium sulfate as a byproduct 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 generation step S5 described later. . Therefore, in the lithium compound generation step S5, it is possible to prevent the by-products described below from remaining as solids, so that in the lithium analysis step S6, lithium can be evaluated accurately and with high precision.

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 an 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 in as impurities. Therefore, in the precipitation step S3 as well, nickel and the like that do not precipitate as metal hydroxides remain in the filtrate together with lithium by generating an ammonium water and ammine complex. Note that if the sample does not contain aluminum or the like, 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 process S4]
In the electrolysis step S4, coexisting elements such as nickel, which could not be separated from lithium in the ion exchange step S2 and the precipitation step S3, are separated by being deposited in the form of metal on the platinum cathode. After this electrolytic step S4, lithium can be separated from all coexisting elements. In the electrolysis step S4, as described later, aqueous ammonia is added to the effluent obtained in the ion exchange step S2 to make it alkaline and perform constant current electrolysis. The reason for using aqueous ammonia and its effect are the same as those described in the overview of the precipitation step S3, and therefore will be omitted. In the electrolytic step S4, sulfuric acid is used to pre-treat the sample, and since the electrolytic solution is ammoniacal, ammonium sulfate remains as a by-product along 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 generation step S5]
In the lithium compound generation step S5, ammonium sulfate, which is a by-product, is decomposed and removed by various operations such as heating concentration, evaporation to dryness, and ignition, and only lithium compounds are generated. As mentioned above, ammonium sulfate can be removed in this step as gaseous ammonia, gaseous sulfur dioxide, nitrogen gas, and water vapor. Therefore, it is possible to prevent the by-product from remaining as a solid, so that lithium can be evaluated accurately and with high precision in the lithium analysis step S6, which will be described later. However, in each of these operations, especially during evaporation to dryness or ignition, when the amount of ammonium sulfate by-product increases, the droplets are likely to scatter, and if the droplets escape from the container, the lithium contained in the droplets will be lost. This becomes a major error factor. By performing this step using a quartz stoppered Erlenmeyer flask, it is possible to prevent droplets from scattering outside the container during evaporation to dryness or ignition, and to prevent the loss of lithium contained in the droplets. It can be prevented. Therefore, lithium can be evaluated accurately and with high precision.

[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 generated lithium compound is allowed to cool and then weighed using an electronic balance. However, some lithium compounds have strong hygroscopic properties, so they tend to absorb moisture from the atmosphere and change from anhydrous salts to hydrates. Here, by performing the decomposition and removal of by-products in the lithium compound generation step S5 using a quartz stoppered Erlenmeyer flask, the lithium analysis step can be performed in a state where it is isolated from the atmosphere. Therefore, weight changes due to hygroscopicity can be prevented, and lithium can be evaluated accurately and with high precision. In addition, after obtaining the weight of the lithium compound, the lithium compound is dissolved in water, and the aqueous solution is used for ICP qualitative analysis and ICP-MS qualitative analysis to confirm that no coexisting elements remain in the lithium compound. It can be confirmed. Thereby, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision.

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。 In addition, as described later, lithium lost in the ion exchange step S2, precipitation step S3, and electrolysis step S4 can be removed by one of the following methods: 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 on the measurement result of the lithium analysis step S6. Therefore, lithium can be evaluated accurately and with high precision.

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-mentioned findings obtained as research results, and has the above-mentioned 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, a sample refers to a sample containing at least one of nickel, cobalt, manganese, and aluminum, and an example of this is a case where lithium of the sample is evaluated.

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 this embodiment includes a sample dissolution step S1, an ion exchange step S2, a precipitation step S3, an electrolysis step S4, a lithium compound generation step S5, and a lithium analysis step S6. The details of each step will be explained 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 dissolution step S1, first, approximately 0.5 to 2 g of the sample to be analyzed is weighed using an electronic balance, and then water and hydrochloric acid are added to dissolve the sample to obtain a solution. For heating and cooling in the beaker, including the post-process, a watch glass is used as a lid if necessary.

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, during the analysis process, new elements other than coexisting elements derived from the sample are introduced as impurities, which not only increases unnecessary separation operations but also makes separation difficult and analysis itself impossible. There is a fear. Therefore, when dissolving the sample, it is preferable to treat it with a simple liquid such as an inorganic acid, such as sodium carbonate or potassium disulfate, so as not to have a major adverse effect on the subsequent steps including the ion exchange step S2. It is preferable to avoid treatment by alkaline melting, such as by using

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 addition, in the next step, ion exchange step S2, in order to adsorb and separate as many types of coexisting elements contained in the sample as possible, it is better to use hydrochloric acid rather than nitric or sulfuric acid for the solution solution. It is preferable that The acid concentration of hydrochloric acid can vary depending on the type of coexisting elements that you want to separate, but for example, for cobalt and manganese, 10 moles of hydrochloric acid (hereinafter also simply referred to as "M"), for iron, 8 M hydrochloric acid, and for zinc. If available, it is preferable to use 2M hydrochloric acid.

[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 mentioned above, an anion exchange resin column is used, which is an ion exchange resin into which amino groups have been introduced as functional groups, and is capable of exchanging anions such as chlorine ions and sulfate ions. do. The anion exchange resins used to fill the column include the Dowex (registered trademark) series manufactured by The Dow Chemical Company and the Amberlite (registered trademark) series manufactured by Organo Co., Ltd. Generally widely used strong basic or weak basic ones can be used. For example, if it is a strong basic one, type I DOWEX-1x8 (100 -200 mesh).

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, one compliant with JIS-M-8129 (method for quantifying cobalt in ores) can be used. A glass column tube with a cock (inner diameter: approx. 25 mm, length of chromatograph section: approx. 350 mm) is loosely stuffed with absorbent cotton (glass cotton or Teflon cotton may be used) loosened with water to a thickness of 5 to 10 mm, and then soaked in water. Anion exchange resin (strongly basic, Cl - type) swollen with water is poured into the slurry. After the resin has settled, absorbent cotton loosened with water is loosely packed on top of it to a thickness of 5 to 10 mm. Furthermore, the flow rate of the effluent is controlled to about 3 to 5 mL per minute (SV=1 to 2) by adjusting the way the absorbent cotton is packed and the opening degree of the cock.

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, BV (Bed Volume) is a unit that indicates how many times the volume of liquid is passed through the resin, whereas SV (Space Velocity) is the unit that indicates how many times the volume of liquid is passed per hour. , is a unit that indicates how many times the resin volume the liquid is passed through.

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 into the OH - form using aqueous ammonia (7+100) as shown in formula (I), and then regenerated into the OH - form using hydrochloric acid (1+100) as shown in formula (II). - It is preferable to use it after replacing it with a mold. Here, in the case of hydrochloric acid, "1+100" means 1 volume of hydrochloric acid + 100 parts of water. Furthermore, in the following formulas (I) and (II), A represents the base 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 adsorption capacity that may occur due to deterioration of the anion exchange resin due to continuous use. The regeneration operation is carried out in the following order: hydrochloric acid (1+100) → water → aqueous ammonia (7+100) → water → hydrochloric acid (1+100) in an amount corresponding to the amount of anion exchange resin used, that is, in the above example, 360 mL each. 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 dissolution step S1 through the column, prepared hydrochloric acid having the same acid concentration as the solution is passed through the column to fill the entire column with the prepared hydrochloric acid. Additionally, after passing the lysate through the column, at least twice the resin volume of prepared hydrochloric acid is used to completely drain the lithium from the column. The obtained effluent is once heated and concentrated and evaporated to dryness for the post-process, and then the generated salts are heated and dissolved again with water and hydrochloric acid to control the hydrochloric acid concentration to a predetermined concentration. If the hydrochloric acid concentration is too low, the salts produced by evaporation to dryness will remain undissolved, which will impede accurate measurement of lithium weight and significantly reduce 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 greater the amount of ammonia water used in the precipitation process, and the longer it takes to remove hydrochloric acid in the pretreatment for the electrolysis process. Increases cost and time required for lithium analysis. From the viewpoints of analysis accuracy, cost, and time, the hydrochloric acid concentration is preferably 1M or more and 2M 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 elements adsorbed on the column can be eluted from the column by using hydrochloric acid prepared appropriately for each element, or by using, for example, an eluent prepared by dissolving 1 g of ascorbic acid in 1 L of hydrochloric acid (1+9). In addition, the coexisting elements contained in the obtained recovered liquid, along with the lithium lost (remaining in the column) during the ion exchange operation, can be analyzed using atomic absorption spectrometry, flameless atomic absorption spectrometry, ICP method, ICP-MS method, and ion chromatography method. It is possible to analyze using one or more of the following.

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。 Note that the next step after the ion exchange step S2 is a precipitation step S3 if the sample contains aluminum or the like, and if 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, if the sample contains aluminum or the like, water is added to the acid concentration-controlled effluent obtained in the ion exchange step S2 to adjust the liquid volume, and then hydrochloric acid (1+1) and/or aqueous ammonia is added. The precipitation pH is controlled to a predetermined value, and coexisting elements are precipitated and separated in the form of metal hydroxides. 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 mentioned above, ammonia water is used as the alkali for controlling the precipitation pH, since it does not introduce new impurities other than the coexisting elements derived from the sample. In order to reduce the amount of ammonium sulfate produced in the subsequent lithium compound production step S5, it is particularly preferable to reduce the amount of ammonia water added as much as possible by carefully controlling the precipitation pH. An ammonium salt such as ammonium chloride can also be added as a pH buffer, but care must be taken not to increase the amount added too much in this case as well. Furthermore, from the viewpoint of separation from coexisting elements, it is particularly preferable to age the precipitate by heating and boiling the effluent at a low temperature before separating and collecting the precipitate of the metal hydroxide. Boiling increases the rate of precipitate formation, suppresses adsorption of other components by the precipitate, and coarsens the precipitate particles, thereby promoting separation of lithium and coexisting elements. Furthermore, the efficiency of washing the precipitate can be improved. Precipitation separation can be performed by known means such as suction filtration in addition to normal natural filtration, and examples of filter paper used for filtration include ordinary quantitative filter paper (Type 5 A specified in JIS P 3801, Type 5 B, type 5 C), cellulose acetate filter paper, hydrophilic PTFE filter paper, etc. may be used. In addition, the separated precipitate may be washed 5 to 6 times with pure water or diluted ammonia water, for example.

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。 Coexisting elements precipitated in the form of metal hydroxides are dissolved, for example, in warm hydrochloric acid (1+1), and together with lithium lost in the precipitation operation (remaining in the precipitation), atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, It is possible to analyze using one or more of ICP-MS method and ion chromatography 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 process S4]
In the electrolysis step S4, sulfuric acid (1+1) is added to the acid concentration controlled effluent obtained in the ion exchange step S2 or the filtrate obtained in the precipitation step S3 and concentrated by heating to generate white smoke. Adjust the liquid volume with sulfuric acid (1+1) and water, add ammonia water to make it alkaline, and perform constant current electrolysis. For electrolysis, commercially available electrolytic devices can be used, for example, electrolytic analyzer AES-2D manufactured by Yanaco Technical Science Co., Ltd., electrolytic analyzer ANA-2-2 manufactured by Tokyo Kohden Co., Ltd., etc. I can do it. As the electrode, a spiral platinum anode and a cylindrical platinum cathode described in JIS-H-1101 (copper metal analysis method) can be used. After boiling in nitric acid (1+1), water, Wash with ethanol and dry at 105°C for 30 minutes or more before use. Further, in addition to an electrolytic beaker (a 200 mL tall beaker may be used), two semicircular watch glasses are used, and the electrolytic conditions are set to a current of 0.3 to 0.7 A and a time of 10 to 30 hours. Further, by the heating and concentration described above, hydrochloric acid in the effluent or filtrate can be evaporated and removed. This can prevent chlorine from remaining as an impurity, so lithium can be evaluated accurately and with high precision in the lithium analysis step S6. Note that sulfuric acid is a non-volatile acid and its boiling point is 337°C, which is higher than the boiling point of hydrochloric acid, 110°C, so the generation of sulfuric acid white smoke can confirm that no hydrochloric acid is present in the effluent or filtrate. In this application, the above operations of adding sulfuric acid, heating concentration, 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 elements deposited on the platinum cathode are analyzed by electrolytic gravimetry, for example, by subtracting the dry weight of the platinum cathode before electrolytic operation (before precipitation of coexisting elements) from the dry weight of platinum cathode after electrolytic operation (after precipitation of coexisting elements). However, in addition to that, only the coexisting elements can be thermally decomposed from the platinum cathode after electrolytic operation (after precipitation of coexisting elements) with nitric acid (1+1), and the lithium lost during electrolytic operation (remaining on the platinum cathode side) can be removed. In addition, analysis can be performed using one or more of the following methods: 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 generation step S5]
In the lithium compound production step S5, the electrolysis residual solution obtained in the electrolysis step S4 is heated and concentrated, and once the volume is fixed to a predetermined volume, an appropriate amount is taken out and transferred to a container for ignition. By performing this operation, as mentioned earlier, you can reduce the coexisting amount of ammonium sulfate and make it difficult for droplets to scatter outside the container during evaporation to dryness or ignition, so do not perform fixed-volume or preparative operations. This is particularly preferable. Moreover, a quartz stoppered Erlenmeyer flask is used as the above-mentioned container for ignition. This is especially preferable to using a platinum plate, quartz plate, magnetic plate, etc., since the container opening is narrow, making it difficult for droplets to scatter outside the container during evaporation to dryness or intense heat. . Note that ammonium sulfate gradually begins to decompose at about 120°C, and at 357°C, it releases ammonia and melts. During evaporation to dryness, the heating temperature is adjusted in the range of 100 to 320° C. to prevent bumping of the concentrated liquid. When igniting heat, it is better to raise the temperature as gently as possible, as it is easy to cause droplets to scatter if the process is suddenly raised to a high temperature. Using an electric muffle furnace, etc., the temperature increase pattern is from room temperature to 350℃ (10 minutes). It is particularly preferable to perform ignition under the following conditions: →400°C (20 minutes) →450°C (10 minutes) and the heating 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 left to cool in a desiccator, and then weighed together with the ignition container using an electronic balance. After ignition is completed, the ignition container is immediately stored in a desiccator to prevent the lithium compound from absorbing moisture in the atmosphere and becoming a hydrate, and allowed to cool to room temperature. When a quartz stoppered Erlenmeyer flask is used as the ignition container, it is particularly preferable to using a platinum plate, a quartz plate, a magnetic plate, etc., because it can be sealed and shut off from the atmosphere. In addition, in terms of weight, types of lithium compounds include lithium sulfate, lithium chloride, lithium carbonate, lithium bromide, etc., but lithium chloride is the most hygroscopic, while lithium carbonate and lithium bromide are produced. Since this requires a complicated process, lithium sulfate is particularly preferred.

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。 The weight of the obtained lithium compound is converted into a lithium equivalent weight, and by reflecting the sample amount in the sample dissolution step S1, the fixed capacity and fractional amount in the lithium compound generation step S5, and the lithium loss in each step, lithium The content can be calculated. In addition, after obtaining the weight of the lithium compound, the lithium compound is dissolved in water, and the aqueous solution is used for ICP qualitative analysis and ICP-MS qualitative analysis to confirm that no coexisting elements remain in the lithium compound. It can be confirmed. Furthermore, in the above qualitative analysis, if it is confirmed that a coexisting element remains in an amount that may affect the quantitative value of lithium, we will continue to use atomic absorption spectrometry, flameless atomic absorption spectrometry, ICP method, ICP-MS. Lithium can be analyzed using one or more of the following methods: method, ion chromatography, and subtracted from the lithium quantitative value. Thereby, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision. In addition, a part of the obtained lithium compound may be collected, or a sample for confirming the compound form may be prepared separately from the sample for parallel analysis, which will be described later, and the sample may be analyzed using X-ray diffraction (XRD). It is possible to analyze the morphology. Thereby, it can be confirmed that the obtained lithium compound is not hydrated due to moisture absorption or carbonated due to carbon dioxide in the atmosphere. Furthermore, since the effects of hydration and carbonation can be eliminated, the lithium contained in the sample can be evaluated accurately and with high precision. That is, for example, in the present invention, the form of the lithium compound finally obtained after all the analysis steps is particularly preferably 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, then the lithium compound may coexist with the lithium compound. This will affect the quantitative value of lithium in the same way as when there is residual element. Therefore, the obtained lithium compound is morphologically analyzed using 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). By doing so, the reliability of the lithium quantitative value can be further improved.

<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 this 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 steps shown in FIG. 1, lithium contained in samples X and Y (both metal composite oxides) was evaluated. Table 1 shows the compositions of matrix elements in samples X and Y, which were separately analyzed using an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometer. Sample X contains nickel, cobalt, and aluminum as main components, and sample Y contains nickel, cobalt, and manganese as main components, which coexist with lithium, which is an element to be analyzed.

Figure 0007342466000001
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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 lithium loss in each process, the qualitative analysis of the lithium compound (lithium sulfate) after weighing, and each comparative example (analysis of lithium by conventional method using acid decomposition solution), all of these analyzes are performed using ICP. The law was used. Each sample was introduced into an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometer (ICP-OES "Agilent 730-ES" manufactured by Agilent Technologies), and lithium and coexisting elements were measured under the measurement conditions shown in Table 2. , and a qualitative analysis was conducted. The measurement wavelength for 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 371 nm for yttrium, which was selected as an internal standard element. .030 nm. In addition, regarding the liquid properties of the measurement solution, hydrochloric acid was 1.2M, the yttrium concentration was 10 mg/L, and the calibration curve concentrations were 0, 1, 5, 10, and 50 mg/L.

Figure 0007342466000002
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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。 As described below, the present invention will be explained 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 this example, lithium contained in sample X was processed and evaluated in three samples in parallel according to the steps 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 sample After cooling the solution, 30 mL of hydrochloric acid was added to control the acid concentration to 10M hydrochloric acid, and the flow rate of the effluent was about 3 to 5 mL per minute (SV = 1 to 2) to an anion exchange resin column. I passed it as expected. The anion exchange resin column used was one compliant with JIS-M-8129 (method for quantifying cobalt in ores) as described above, and the resin used was DOWEX-1x8 (100-200 mesh). The effluent was received in a 500 mL beaker and washed by passing 360 mL of prepared hydrochloric acid (10 M hydrochloric acid) in portions through the column to completely drain the lithium 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 the column through the column in portions of 360 mL. Thereafter, the obtained recovered liquid was transferred to a 500 mL volumetric flask, 14 mL of hydrochloric acid and 50 mL of an internal standard solution of yttrium solution (100 mg/L) were added, and the volume was adjusted to 500 mL with water. The coexisting elements contained in this recovered liquid, together with the lithium lost in the ion exchange operation (remaining in the column), were analyzed by the ICP method while performing a dilution operation as appropriate.

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 continued to be heated to evaporate to dryness. Then, 20 mL of pure water and 2 mL of 12M hydrochloric acid were added to dissolve the produced salts while adjusting the acid concentration of the effluent. was again controlled to about 1M hydrochloric acid. Furthermore, pure water was added to the effluent to adjust the liquid volume to approximately 100 mL, and then the pH was adjusted to around 7 with hydrochloric acid (1+1) and ammonia water containing 28% ammonia by mass to form metal hydroxide precipitates. I let it happen. The generated precipitate was heated to boiling at 120° C. and held for 15 minutes or more to perform heat aging. Thereafter, it was separated by gravity filtration using filter paper (5A, 125 mm), and washed 5 to 6 times with warm ammonia water (1+100). Note that 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 resulting recovered liquid was transferred to a 500 mL volumetric flask, and 50 mL of yttrium solution (100 mg/L), which was an internal standard solution, was added. The volume was then adjusted to 500 mL with water. The coexisting elements contained in this recovered liquid, along with the lithium lost in the precipitation operation (remaining in the precipitate), were analyzed by the ICP method while appropriately performing a dilution operation.

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 the liquid volume was reduced to 100 mL with pure water. It was adjusted. Furthermore, 50 mL of ammonia water containing 28% ammonia by mass was added to make it alkaline. Electrolysis was carried out using the platinum electrodes and beakers described in (Copper metal analysis method) at a current of 0.3 A (current density: approximately 2 mA/dm 2 ) and a time of 15 hours. .

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 surface of the platinum cathode are thermally decomposed using 100 mL of nitric acid (1+1), and the obtained recovered liquid is transferred to a 500 mL volumetric flask, and 50 mL of hydrochloric acid and an yttrium solution as an internal standard solution are added. (100 mg/L) was added thereto, and the volume was made up to 500 mL with water. The coexisting elements contained in this recovered solution, together with the lithium lost in the electrolytic operation (remaining on the platinum cathode side), were analyzed by the ICP method while appropriately performing a dilution operation.

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 residual electrolytic solution after removing the platinum electrode was heated and concentrated, transferred to a 100 mL volumetric flask, and the volume was made up to 100 mL with pure water. From the electrolyzed residual solution, take 50 mL with a 50 mL whole pipette, transfer it to a weighed 200 mL quartz stoppered Erlenmeyer flask manufactured by Cosmos Bead Co., Ltd., and heat it at 100 to 320 °C using a hot plate. Heat concentration and evaporation to dryness were performed while adjusting. The obtained salt was placed in an electric muffle furnace together with the flask, and the temperature was increased from room temperature to 350°C (10 minutes) to 400°C (20 minutes) to 450°C (10 minutes), and the heating time to each set temperature was 10 minutes. The mixture was ignited using a heating pattern of 1 minute.

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 the extent that it would not cause burns when touched, and then immediately stoppered and stored in a desiccator, and the obtained lithium sulfate was allowed to cool to room temperature. Thereafter, the flask was taken out from the desiccator, the weight (flask weight after operation) was measured using an electronic balance, and the weight of lithium sulfate was determined by subtracting the original flask weight (flask weight before operation). In addition, since 50 mL was taken from 100 mL of the electrolytic residual solution, the weight of the obtained lithium sulfate was doubled to make it the weight equivalent to the original sample amount, and the coefficient was 0.1263 (the weight of lithium in 1 mol of lithium sulfate Li 2 SO 4 ). The weight in terms of lithium was determined by multiplying the mass by 13.882/molar mass of lithium sulfate (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, lithium sulfate was dissolved in water, the resulting aqueous solution was transferred to a 100 mL volumetric flask, and the volume was adjusted to 100 mL with water. ICP qualitative analysis was performed using this aqueous solution 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 calculating the total weight of lithium by adding the lithium loss in each step of the ion exchange step, precipitation step, and electrolysis step to the obtained lithium equivalent weight and subtracting the blank sample portion described later, the formula (III) is calculated. The final quantitative value of lithium was calculated as shown in .
Lithium quantitative value [%] = (Total lithium weight [g] / Sample amount [g]) x 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 samples 1 to 3, lithium-added samples 4 to 5 were prepared as samples for evaluating the lithium recovery rate. Specifically, after weighing the sample in the sample dissolution step, 0.2661 g of lithium carbonate was added so that the amount of lithium was 0.05 g, and thereafter, the same procedure as for samples 1 to 3 was performed according to the steps shown in FIG. processed. Note that the lithium recovery rate (also referred to as "recovery rate") was calculated as shown in formula (IV).
Lithium recovery rate [%]
= {(added sample lithium weight [g] - sample average lithium weight [g])
/Additional amount of lithium [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, blank samples 6 to 7 were prepared for a blank test in addition to samples 1 to 3. Specifically, in the sample dissolution step, the same treatment as Samples 1 to 3 was performed according to the steps shown in FIG. 1, except that the samples were 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。 Furthermore, in this example, apart from Samples 1 to 3, a form confirmation sample 8 was prepared as a sample for confirming the compound form. Specifically, according to the steps shown in FIG. 1, the same treatments as samples 1 to 3 were performed, and the obtained lithium compounds were analyzed using an X-ray diffraction (XRD) analyzer ("X'PertPRO" manufactured by Spectris Co., Ltd.). The morphology was analyzed using In the X-ray diffraction analyzer, CuKα radiation is used as a radiation source for the sample collected in the sample holder, the measurement speed is 2°/min, the tube voltage is 45 kV, the tube current is 40 mA, and the measurement range is 2θ= Measurements were made at an angle of 10° to 80°. Then, the compound form was identified by comparing the standard diffraction pattern of the compound with the diffraction pattern of the sample using the PDF (Powder Diffraction File) database in the International Center for Diffraction Data (ICDD).

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 quantitative value of lithium, 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 operations as in Example 1 were performed, except that the precipitation step was omitted, and the quantitative value of lithium 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 quantitative value of lithium, 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 thermal decomposition in the sample dissolution step, the obtained acid decomposed solution was transferred to a 500 mL volumetric flask, and 30 mL of hydrochloric acid and 100 mg of yttrium solution as an internal standard solution were added. /L) was added thereto, and the volume was made up to 500 mL with pure water. Lithium and coexisting elements in this acid decomposed solution were analyzed by ICP method while performing dilution operation as appropriate.

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 quantitative value of lithium 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 operations as in Comparative Example 1 were performed except that Sample Y was used as the sample to be analyzed.

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 quantitative value of lithium and the lithium recovery rate in Comparative Example 2.

Figure 0007342466000003
Figure 0007342466000003

<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 results>
As shown in Table 3, according to Examples 1 and 2, it was found that all three lithium quantitative values of Samples 1 to 3 were in agreement when calculated using three significant figures. It was also found that the lithium recovery rates of lithium-added samples 4 and 5 were all 99.9% or higher. Furthermore, in form 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 not detected. There wasn't. This result shows that if the present invention is used, the lithium contained in the sample can be separated in the form of a lithium compound such as lithium sulfate, resulting in a very good recovery rate of lithium even if coexisting elements are included. It was confirmed that lithium can be collected and that lithium can be evaluated accurately and with high precision. After weighing the lithium sulfate, an ICP qualitative analysis of the lithium sulfate was performed to confirm the presence or absence of any remaining coexisting elements, but no coexisting elements were detected. Furthermore, we analyzed the content of coexisting elements along with the lithium loss in each process by ICP method, and the quantitative values of nickel, cobalt, aluminum, and manganese almost matched the composition of matrix elements shown in Table 1. Ta. This result shows that coexisting elements such as nickel, cobalt, aluminum, and manganese can be evaluated along with lithium if operated according to the present invention. Moreover, from this result, it was confirmed that if the present invention is used, it is possible to reflect the lithium loss in each process, and lithium can be evaluated accurately and with high precision.

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 Samples 1 to 3 did not match when calculated using three significant figures. The lithium recovery rates of lithium-added samples 4 and 5 were all less than 99.9%. As mentioned above, this is considered to be affected by various problems specific to the relative analysis method using an instrumental analyzer, such as plasma stability during ICP measurement. From the above, it was confirmed that the ICP method cannot perform evaluations as accurate and highly accurate as 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 has been described in detail as above, those skilled in the art will appreciate that many modifications can be made without substantially departing from the novelty and effects of the present invention. , it will be easy to understand. Therefore, all such modifications are included within 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 that appears at least once in the specification or drawings together with a different term with a broader or synonymous meaning may be replaced by that different term anywhere in the specification or drawings. Further, the configuration and operation of the lithium evaluation method are not limited to those described in each embodiment and each example of the present invention, and various modifications are possible.

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 process, S2 ion exchange process, S3 precipitation process, S4 electrolysis process, S5 lithium compound generation process, S6 lithium analysis process

Claims (14)

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。 After determining the lithium content by separating the lithium contained in the sample in the form of a lithium compound and weighing the lithium compound, the lithium compound is subjected to one of the ICP method and ICP-MS method. A lithium evaluation method characterized by qualitative analysis using the above . 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た後、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。After determining the lithium content by separating the lithium contained in the sample in the form of a lithium compound and weighing the lithium compound, the lithium compound is subjected to morphological analysis using an X-ray diffraction method. A lithium evaluation method featuring: 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リチウム評価方法であって、
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。
A lithium evaluation method for determining lithium content by separating lithium contained in a sample in the form of a lithium compound and weighing the lithium compound, the method comprising:
A sample dissolving step of dissolving the weighed sample with acid to obtain a solution, and then controlling the acid concentration of the solution;
An ion exchange step of flowing the solution with controlled acid concentration through an ion exchange resin column to obtain an effluent, and then controlling the acid concentration of the effluent;
An electrolytic step in which the acid concentration controlled effluent is treated with white smoke, and then an alkali is added and electrolyzed to obtain an electrolyzed residual solution;
A lithium compound generation step in which the volume of the electrolytic residual solution is determined, a part of the electrolytic residual solution is collected in a container, and the byproducts are decomposed and removed by heating and igniting the container together to obtain a lithium compound. and,
an analysis step of weighing the lithium compound together with the container and quantifying lithium;
A lithium evaluation method characterized by having the following.
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 with controlled acid concentration is adjusted with acid and/or alkali and boiled to generate a metal hydroxide precipitate, and the precipitate is removed. It has a precipitation step to obtain a filtrate by filtration,
4. The lithium evaluation method according to claim 3 , wherein the filtrate is treated with white smoke in the electrolysis 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1~4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 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に記載のリチウム評価方法。 4. The lithium evaluation method according to claim 3 , 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に記載のリチウム評価方法。 4. The lithium evaluation method according to claim 3 , 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又はに記載のリチウム評価方法。 5. The lithium evaluation method according to claim 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~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 8 , wherein the sample contains one or more 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に記載のリチウム評価方法。 4. The lithium evaluation method according to claim 3 , 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 using one or more 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 . 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に記載のリチウム評価方法。 Determining the lithium loss in the ion exchange step, the precipitation step, and the electrolysis step using one or more of atomic absorption method, flameless atomic absorption method, ICP method, ICP-MS method, and ion chromatography method. The lithium evaluation method according to claim 4 , characterized by: 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3、4、6~8、10、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 one or more of ICP method and ICP-MS method. The lithium evaluation method according to any one of the items. 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3、4、6~8、10~12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 3, 4, 6 to 8, and 10 to 12, characterized in that the lithium compound is subjected to morphological analysis using an X-ray diffraction method.
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