粉煤灰提鋰-提鋰領域的新思（sī）路

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一、概述
煤炭能源在生活與生產當中都發揮著（zhe）重要作用，是全球重要的能源及化工原料來源。煤炭（tàn）資源在我國有著蘊藏（cáng）量大，分布廣的特點，我國能源的（de）供應有大部分是通過燃燒煤炭獲取的。粉煤灰是煤炭燃燒後主要的工業廢（fèi）料，它是我國目前排放量最大（dà）的（de）工業固體廢棄物之一，大量（liàng）粉煤（méi）灰對環（huán）境造（zào）成了嚴重危害。現階段粉煤灰（huī）的回收利用方式主要集（jí）中在製備水泥、混凝土建築材料、合成（chéng）沸石等低附加值領域。粉煤灰中除含有大量的鋁、矽等元素外，還含有豐富的鋰、銣（rú）、镓等稀有金屬元素，通過對這些稀有金屬的提（tí）取利用，可以實現粉煤灰（huī）的高附加值利用。如能實現從粉煤灰中高效提鋰，將在解（jiě）決粉煤灰汙染問題的同時為鋰資源的來源提供新途徑。

二、粉煤灰中的鋰的存在形式
煤中的鋰礦類型屬於沉積（jī）型鋰礦床，由於鋰的原子序數較低且在煤中的含量不高，研究鋰在煤中的富積原因較為困難。煤（méi）中的鋰主要是以矽酸（suān）鹽（yán）物質為載體賦存（cún）於黏土礦物中，也有極（jí）少部分以磷酸鹽（yán）態或有機（jī）態存在。鋰賦存於（yú）煤中時較為常見的（de）黏土礦物載體有高嶺石和鋰綠泥石。自然界中大部分煤中的含鋰量並不（bú）高（gāo），特（tè）殊地理環境下煤係（xì）的鋰礦床品位可達到與傳統戰略金屬礦床品（pǐn）位相當的水平，這些高含（hán）鋰量的煤田所開（kāi）采的煤在（zài）經過燃燒後，鋰得到了富集，為從粉煤灰中提鋰提供了可行性。

三、粉煤灰中鋰的提取工藝
3.1 預處理
粉煤灰的礦物組成（chéng）主要為（wéi）莫來石、剛玉、玻璃體和石英等，鋰主（zhǔ）要賦存於玻璃體中。其化學組成較為複（fù）雜，主要成（chéng）分是SiO2和Al2O3，同時也（yě）存在著鐵、鈣、鎂、鈦等金屬（shǔ）的氧化物及其（qí）他未燃（rán）燒的碳（tàn）等。在（zài）進行焙燒步驟前，需要對粉煤灰進（jìn）行預處理，包括脫矽、磁選兩個步（bù）驟（zhòu）。脫矽的目（mù）的是在提高粉煤灰中（zhōng）矽的利用率同時減（jiǎn）少低價值含矽固體（tǐ）廢渣量和工藝過程中的物料流量。磁選的目的是去除粉煤灰中的鐵氧化物。經過上述兩（liǎng）個步驟，粉煤（méi）灰內鋰的相對（duì）含量有所增加，同時也提高了粉煤灰的活性，從而實現更高效的從粉煤灰中提鋰。
3.2 焙燒
焙燒是指（zhǐ）將預處理（lǐ）後的粉（fěn）煤（méi）灰（huī）與特定的燒結（jié）劑在高溫的條件下進行（háng）反應（yīng），焙燒後的粉煤灰得到了進（jìn）一步活化。常用的燒結劑有（yǒu）碳酸鈉、碳（tàn）酸鈣等。
3.3 浸取（qǔ）
焙燒後（hòu）的粉煤灰用酸或者（zhě）堿進行浸取，粉煤灰中的鋰離子被轉移到浸（jìn）出液中，進（jìn）一步對粉煤灰中（zhōng）的鋰（lǐ）離子進行了富集（jí）。酸法是將燒結活化後的粉煤灰冷卻後與硫酸進行酸化焙燒（shāo），焙燒（shāo）好的樣品與（yǔ）鹽酸進行酸浸（jìn），在最佳實驗條（tiáo）件下，此工藝鋰的浸取率為（wéi）96.69%。堿法是碳酸鈉作為（wéi）燒結劑先將粉煤灰進行活化處理，之後轉移到堿溶液中堿浸2h，此條件下鋰的浸取率為85.30%。
3.4 沉鋰（lǐ）工藝
A、碳酸（suān）鹽（yán）沉澱（diàn）法，碳酸鹽沉澱法的原理是（shì）向鋰的富集（jí）溶液中加入一種或多（duō）種（zhǒng）適當的沉澱（diàn）劑進行沉澱得到碳酸鋰，再對碳酸（suān）鋰進行進一步的提純（chún）。酸法浸出液先除雜及沉鋁（lǚ）操作後，將得到的鋰母液進一步地蒸發（fā）濃縮和（hé）結晶（jīng），淨化除雜，再加入沉澱（diàn）劑後得到含鋰的碳酸鹽沉澱。堿法的浸出液進行碳化操作後，再通過蒸（zhēng）發濃縮（suō），最後進行鋰的沉澱。
碳酸（suān）鹽沉澱法工藝（yì）的優點在於（yú）操作簡單且技術成熟，但由於粉煤灰中含有複雜（zá）的金屬離子雜質（zhì），沉澱時會出現金屬的共沉澱現象，進（jìn）行（háng）分離提純的成本較高（gāo），影響工藝的經濟效益。
B、吸附法
吸（xī）附法（fǎ）主要（yào）是采用離子篩或各種不同的樹脂將鋰從粉煤灰（huī）堿性溶液中吸附（fù）提取出（chū）來的工藝。
C、溶劑萃取法
萃取法（fǎ）提鋰的原理是根據鋰離（lí）子在兩種互不相溶的溶劑中的溶解（jiě）度的不同，使（shǐ）得鋰離子從溶解度較小的溶（róng）劑中轉移到溶解度（dù）大的溶劑中。溶劑萃取法（fǎ）有著可連續操作、分離率高、設備（bèi）簡單等優點，但存在部分有機萃取劑汙染環境的問題，需要不斷優化改進和完善萃取劑的選擇。
四、總結
粉煤灰中提取鋰（lǐ），不僅能提高我國現有的鋰資源的生（shēng）產與供給能力，並且能為解決粉煤灰堆積而造成的環境汙染問題提供思路。在酸性環境中，現階段較為成熟的提鋰工藝有溶劑萃（cuì）取法、鹽酸（suān）浸出法和（hé）吸附法等提鋰技術。在酸性介質中（zhōng）使用萃取法提鋰有著對萃取材料要求高（gāo）、毒性大、對設備腐蝕性強等難題，因此從（cóng）環保（bǎo）的角度來看酸性介（jiè）質中萃取法提鋰（lǐ）存在著汙染及耗材（cái）嚴重的問題。在堿性條件下，主要（yào）有沉澱和吸附兩種方法。沉澱法（fǎ）技術與其他技術相比較已相對成熟，但是，由於其中的金屬雜質較多，易發生共沉澱現象而導致分離困難。隨（suí）著全球鋰資源的消耗量的快速（sù）增長，粉煤灰提（tí）鋰有望成為鋰資源的一個新來源。