新能源锂离子电池中石油焦微量元素检测解决方案

石油焦是炼油过程中的固体残留物，是生产石墨电极、负极材料、碳素等各种碳材料的重要原料，石油焦的杂质元素主要以原油中固有S、Fe、Ni、V、Ga等元素为主，原油劣质化日益严重，导致石油焦中的杂质元素含量也随之增加，石油焦中微量元素含量的控制，是生产优质石油焦、提高石油焦市场竞争力的重要环节。

      图1：石油焦实物图

   石油焦中微量元素的测试手段包括原子吸收光谱(AAS)，电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等，这些检测方法大多需要经过严格的前处理并且操作复杂，十分依赖实验人员的主观操作经验，在最新版的石油焦产品标准《NB/SH/T 0527-2019对石油焦(生焦)》中XRF方法取代了原ICP-OES法成为石油焦微量元素测定的仲裁方法。

表1：普通石油焦(生焦)和石油针状焦(生焦)质量标准

   能量色散型XRF相较于波长色散型XRF仪器更加轻便，适用于多种场景并且仪器的维护更为简单，ED-XRF的使用，可以增加石油焦微量元素的日常监测，满足生产现场原料的快速评估，对于装置的工艺参数调整优化具有非常重要的指导意义。

1.设备及试剂

        EDX 6000C能量色散X荧光光谱仪

2.样品的采集、保存和前处理

    按照石油焦取样标准，取100g石油焦样品，在105℃的干燥箱干燥2h。用粉碎机取石油焦样品粉碎至0.074mm及以下。称量3.0g石油焦样品和10.0g硼酸粉末，以硼酸粉末为填充剂，在15~20T压力下压片成型。然后，在样片上面贴上标签、放入样品袋中，待用。

3. 工作曲线的建立和样品分析

      设定适当的测量条件，使用X射线荧光光谱仪扫描一系列含量已知的石油焦(生焦)二次标样(通过行业标准定值的石油焦)，建立石油焦中关注元素S、V、Fe和Ni元素含量与强度的一次线性校正工作曲线。然后，对未知石油焦(生焦)样品进行测量。

图2：S、V、Fe、Ni元素含量与强度线性关系图

     上图为使用EDX 6000C能量色散荧光光谱仪测量不同含量石油焦二次标样，建立S、V、Fe、Ni元素含量与强度的一次或二次校正工作曲线。由图可知，S、V、Fe、Ni组分含量与强度具有非常好的线性关系。

       图3：石油焦样品的荧光谱图

    图3为测试中使用的一个未知样(命名石油焦1#)的测试谱图，在谱图中可以明显观察到S、V、Fe、Ni元素的特征峰，并且在此样品中还含有微量的Al、Si、Ca、Zn元素。使用该样品进行重复性测试后，检测结果中S、V、Fe、Ni元素的重复性分别达到了0.28%、3.33%、1.10%和0.71%，表明该仪器对石油焦样品具有很好的检测效果。

  表2：石油焦1# 样品的重复性测试数据