zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2023-89-1-20-27zldm-1837Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISВыбор методик определения лития и бора в литий-борном сплавеThe choice of methods for lithium and boron determination in lithium-boron alloysКалининаА. А.KalininaA. A.

Калинина Анна Алексеевна.

607190, Нижегородская область, Саров, пр. Мира, д. 37

Anna A. Kalinina.

37, Mira prosp., Sarov, Nizhni Novgorod obl., 607190

otd4@expd.vniief.ruКонопкинаИ. А.KonopkinaI. A.

Конопкина Ирина Андреевна.

607190, Нижегородская область, Саров, пр. Мира, д. 37

Irina A. Konopkina.

37, Mira prosp., Sarov, Nizhni Novgorod obl., 607190

ВахнинаО. В.VakhninaO. V.

Вахнина Ольга Викторовна.

607190, Нижегородская область, Саров, пр. Мира, д. 37

Ol’ga V. Vakhnina.

37, Mira prosp., Sarov, Nizhni Novgorod obl., 607190

КоролеваИ. В.KorolevaI V.

Королева Ирина Викторовна.

607190, Нижегородская область, Саров, пр. Мира, д. 37

Irina V. Koroleva.

37, Mira prosp., Sarov, Nizhni Novgorod obl., 607190

ЖоговаК. Б.ZhogovaK B.

Жогова Кира Борисовна.

607190, Нижегородская область, Саров, пр. Мира, д. 37

Kira B. Zhogova.

37, Mira prosp., Sarov, Nizhni Novgorod obl., 607190

АнниковаС. А.AnnikovaS. A.

Анникова Светлана Александровна.

607190, Нижегородская область, Саров, пр. Мира, д. 37

Svetlana A. Annikova.

37, Mira prosp., Sarov, Nizhni Novgorod obl., 607190

Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»)РоссияRFNC VNIIEFRussian Federation2023210120238912027Copyright © Калинина А.А., Конопкина И.А., Вахнина О.В., Королева И.В., Жогова К.Б., Анникова С.А., 20232023Калинина А.А., Конопкина И.А., Вахнина О.В., Королева И.В., Жогова К.Б., Анникова С.А.Kalinina A.A., Konopkina I.A., Vakhnina O.V., Koroleva I.V., Zhogova K.B., Annikova S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1837

В химических источниках тока в качестве анодного материала для батарей с солевым расплавом используют литий-борный сплав с высоким содержанием лития (до 70 %). В данной статье представлен комплекс разработанных методик определения свободного лития, общего лития и общего бора в литий-борном сплаве, содержащем не более 70 % лития и не менее 26 % бора. Найдены оптимальные условия проведения пробоподготовки литий-борного сплава и экстракции из него свободного лития. Разработанные методики предназначены для экстракционно-титриметрического определения свободного лития в диапазоне содержаний от 20 до 50 % с относительной суммарной погрешностью не более 1,1 %, определения общего лития методом атомно-эмиссионной спектрометрии с атомизацией в пламени в диапазоне от 59,0 до 96,0 % с относительной суммарной погрешностью не более 2,7 % и общего бора методами потенциометрического титрования в диапазоне содержаний от 5 до 40 % с относительной суммарной погрешностью не более 1,3 % и атомно-абсорбционной спектрометрии с атомизацией в пламени в диапазоне от 4,9 до 50,7 % с относительной суммарной погрешностью не более 4,9 %. Представлены результаты анализа производственных проб литий-борного сплава на содержание свободного лития, общего лития и общего бора. Показано, что применение двух методик для определения общего бора в литий-борном сплаве позволяет получить результаты, имеющие сходимость в рамках погрешности измерений. Разработанные методики аттестованы метрологической службой предприятия и могут быть использованы для входного контроля и сопровождения технологического процесса производства литий-борного става и изделий из него.

A lithium-boron alloy (LBA) with a high lithium content (up to 70%) is used as an anode material for molten salt batteries in chemical sources of current. We present a complex of developed techniques for determining mass fractions of free lithium, total lithium, and total boron in lithium-boron alloys containing lithium mass fractions no more than 70%, boron mass fractions — no less than 26%. Optimal conditions for preparation of LBA samples and subsequent free lithium extraction from them are determined. The developed techniques are intended for i) extraction-titrimetric determination of free lithium in a content range of 20 - 50% (the relative total error no more than 1.1%); ii) determination of the total lithium content using flame atomic emission spectrometry in a content range of 59.0 - 96.0% (the relative overall error no more than 2.7%; iii) determination of the total boron content by two methods, i.e., potentiometric titration within a content range of 5 - 40% (the relative total error no more than 1.3%) and flame atomic absorption spectrometry within a content range of 4.9-50.7% (the relative total error no more than 4.9%). The results of analysis of full-scale LBA samples for the content of free lithium, total lithium and total boron are presented. It is shown that the application of two techniques for the determination of total boron content in lithium-boron alloys makes it possible to get the convergent results within the limits of measurement errors. The developed techniques are certified by the metrological service of the enterprise and can be used for the incoming and process control of the LBA production.

литий-борный сплавсвободный литийопределение общего литияопределение общего бораэкстракционно-титриметрический методпотенциометрияатомно-эмиссионная спектрометрия с атомизацией в пламени (ПАЭС)атомно-абсорбционная спектрометрия с атомизацией в пламени (ПААС)lithium-boron alloyfree lithiumdetermination of total lithiumdetermination of total boronextraction-titrimetric methodpotentiometric methodflame atomic emission spectrometry (FAES)flame atomic absorption spectrometry (FAAS)ReferencesПоваров Ю. М. Об использовании лития в химических источниках тока / Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по химии и технологии редких щелочных элементов. — М.: Наука, 1977. С. 107.Povarov Yu. М. On the use of lithium in chemical sources of electrical energy / Proc, of 5th All-Union Conference on Chemistry and Technology of Rear Alkaline Elements. — Moscow: Khimiya, 1977. P. 107 [in Russian].Морачевский А. Г. Применение лития и его сплавов в высокотемпературных источниках тока / Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по химии и технологии редких щелочных элементов. — М.: Наука, 1977. С. 108.Morachevsky A. G. Application of lithium and its alloys in high-temperature electrical supplies / Proc, of 5th All-Union Conference on Chemistry and Technology of Rear Alkaline Elements. — Moscow: Khimiya, 1977. P. 108 [in Russian].Wang F. A., Mitchell М. A., Sutura I., et al. Crystal structure study a new compound Li5B4 / J. Less-Common Met. 1978. Vol. 61. N 2. P. 237 - 251. DOI: 10.1016/0022-5088(78)90219-9Wang F. A., Mitchell M. A., Sutura I., et al. Crystal structure study a new compound Li5B4 / J. Less-Common Met. 1978. Vol. 61. N 2. P. 237 - 251. DOI: 10.1016/0022-5088(78)90219-9Ахсанова О. Л., Загитов Р. М., Гатиятуллина Л. Я. Определение бора в алюмосиликатном катализаторе методом эмиссионного спектрального анализа / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 9. С. 26 -29.Ahsanova O. L., Zagitov R. M., Gafiyatullina L. Ya. Determination of boron in silica-alumina catalyst of emissive spectral analysis method / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2017. Vol. 83. N 9. P. 26 - 29 [in Russian].Элвелл В. Г., Буд Д. Ф. Анализ новых металлов. — М.: Мир, 1970. — 220 с.Elwell W. T., Wood D. F. Analysis of the New Metals: Titanium, Zirconium, Hafnium, Tantalum, Tungsten and Their Alloys. — Elsevier Science & Technology, 1966. — 275 p.Портер Г., Шуберт Р. К. Бор. Колориметрические методы определения неметаллов. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. — 217 с.Porter G., Shubert R. K. Boron. Calorimetric methods of nonmetals determination. — Moscow: Izd. inostr. lit., 1963. — 217 p. [in Russian].Золотов Ю. А., Кузьмин Н. М. Экстракционное концентрирование. — М.: Химия, 1971. — 286 с.Zolotov Yu. A., Kuzmin N. M. Extraction concentrating. — Moscow: Khimiya, 1971. — 286 p. [in Russian].Клитина В. И. Атомно-абсорбционный анализ промышленных материалов и сырья. — М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1976. — 22 с.Klitina V I. Atomic-absorption analysis of commercial and raw materials. — Moscow: F.É. Dzerzhinskii MDNTP, 1976. — 22 p. [in Russian].Золотарева Н. И., Гражулене С. С. Использование химически активных добавок для определения бора в графите дуговым атомно-эмиссионным методом / Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 2. С. 124 - 129. DOI: 10.31857/S0044450220120166Zolotareva N. I., Grazhulene S. S. Using chemically active additives for the arc atomic emission determination of boron in graphite / J. Anal. Chem. 2021. Vol. 76. N . P. 185 - 190. DOI: 10.1134/S1061934820120163Sasi Bhushan К., Preeti G. Goswami, Vekatesh К., et al. Fusion method for sample preparation for isotopic composition determination of boron in refractory materials by thermal ionization mass spectrometry with validation using dissolved and purified samples / Int. J. Mass Spectrom. 2021. Vol. 467. 116624. DOI: 10.1016/j.ijms.2021.116624Sasi Bhushan K., Preeti G. Goswami, Vekatesh K., et al. Fusion method for sample preparation for isotopic composition determination of boron in refractory materials by thermal ionization mass spectrometry with validation using dissolved and purified samples / Int. J. Mass Spectrom. 2021. Vol. 467. 116624. DOI: 10.1016/j.ijms.2021.116624Kilroy W. R, Angres I. The extraction and determination of free lithium in Li-B alloys / J. Less-Common Met. 1979. Vol. 63. N 1. P. 123 - 128. DOI: 10.1016/0022-5088(79)90215-7Kilroy W. P., Angres I. The extraction and determination of free lithium in Li-B alloys / J. Less-Common Met. 1979. Vol. 63. N 1. P. 123-128. DOI: 10.1016/0022-5088(79)90215-7Полуэктов H. С. Аналитическая химия лития. — M.: Наука, 1975.—203 с.Poluekhtov N. S. Analytical chemistry of lithium. — Moscow: Nauka, 1975. — 203 p. [in Russian].Немодрук А. А., Каралова 3. К. Аналитическая химия бора. — М.: Наука, 1964. — 282 с.Nemodruk A. A., Karalova Z. K. Analytical chemistry of boron. — Moscow: Nauka, 1964. — 282 p. [in Russian].Гурский В. С., Харитонова Е. Ю. Проточно-инжекционное определение борной кислоты с кондуктометрическим детектированием / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 12. С. 20 - 24.Gurskii V S., Kharitonova Ye. Yu. Flow injection determination of boric acid with conductometric detection / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2018. Vol. 84. N 12. P 20 - 24 [in Russian].Пупышев А. А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. — М.: Техносфера, 2009. — 784 с.Pupyshev A. A. Atomic absorption spectral analysis. — Moscow: Technosfera, 2009. — 784 p. [in Russian].Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ: Пер. с болт, под ред. С. 3. Яковлевой. — Л.: Химия, 1983. — 144 с.Chavezov I., Tsalev D. Atomic absorption analysis. — Leningrad: Khimiya, 1983. — 144 p. [Russian translation].РМГ 61-2010. Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. — М.: Стандартинформ, 2012. — 58 с.RMG 61-2010. GSI. Indicators of accuracy, correctness, precision of quantitative chemical analysis techniques. Methods of evaluation. — Moscow: Standartinform, 2012. — 58 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.