粉煤灰提鋰-提鋰領域的新思路

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一、概述
煤炭能源在生活與（yǔ）生產當中都發（fā）揮（huī）著重要作用，是全（quán）球重要的能源及化工原料來源。煤炭資源在我國有著蘊藏量大，分布廣的特點（diǎn），我國能源（yuán）的供（gòng）應（yīng）有大部分是通過燃燒煤（méi）炭獲取的。粉煤灰是煤炭燃燒後主要（yào）的工業廢料（liào），它是我國目前排（pái）放量最（zuì）大的工業（yè）固體廢棄物之一，大量粉煤灰對環境造成了嚴（yán）重危害。現階（jiē）段（duàn）粉（fěn）煤灰的回收利用方式主要集中在製備水泥、混凝土建（jiàn）築材料（liào）、合成沸（fèi）石等低附（fù）加值領域。粉煤灰中（zhōng）除含有大量的鋁、矽等元素（sù）外，還含有豐富的鋰（lǐ）、銣、镓等稀有金屬元素，通過對這（zhè）些稀有金屬的提（tí）取利用，可以實現粉煤灰的高附加值利用。如能實現從粉煤灰中高效提鋰，將在解決粉煤灰汙染問題（tí）的同時為鋰（lǐ）資源的來源提供新途徑。

二、粉煤灰中的鋰的存在形式
煤（méi）中的鋰礦類型屬於沉積型鋰礦床，由於鋰的（de）原（yuán）子序數較低且在煤中的含量不高，研究鋰在（zài）煤中的富（fù）積原因較（jiào）為困難。煤中的鋰主要是以矽酸鹽物質為載體賦存於黏土礦物中，也（yě）有極少部分以磷酸鹽態或有機態存在。鋰賦存於煤中時（shí）較為常見的黏土礦（kuàng）物載體（tǐ）有高嶺石和鋰綠泥石。自（zì）然界中大部分煤中的含鋰量並不高，特殊地（dì）理環境下煤係的鋰礦床品位（wèi）可（kě）達到（dào）與傳（chuán）統（tǒng）戰略金屬（shǔ）礦（kuàng）床品（pǐn）位相當的水平，這（zhè）些高含鋰量的（de）煤田所開采的煤在經過燃（rán）燒後，鋰得到了富集，為從粉煤灰中提鋰提供了可行性。

三、粉（fěn）煤灰中鋰的提取工藝
3.1 預處理
粉煤（méi）灰的礦物組（zǔ）成主要為莫來石、剛玉、玻（bō）璃體（tǐ）和石英等，鋰主要賦存於玻（bō）璃體中。其化學組成較為（wéi）複（fù）雜，主要成分是SiO2和Al2O3，同（tóng）時也存（cún）在（zài）著鐵、鈣、鎂、鈦等金屬（shǔ）的氧化物及其他未燃燒的碳等。在進行焙燒步驟前，需（xū）要對粉（fěn）煤灰進行預（yù）處理，包括（kuò）脫矽（guī）、磁選（xuǎn）兩個步驟。脫矽的目的是在提高粉煤（méi）灰中（zhōng）矽的利用率同時減少低價值含矽固體廢渣量和工藝過程中（zhōng）的物料（liào）流量。磁選的目的是去除粉煤灰中的鐵氧化物。經過上述兩個步驟，粉（fěn）煤灰內鋰的相對含量有所增加，同時也提高了粉煤灰的活性，從而實現更高效的從粉煤灰（huī）中提鋰。
3.2 焙（bèi）燒
焙（bèi）燒是指將（jiāng）預處理後的粉煤（méi）灰（huī）與特（tè）定的燒結劑在高溫的條件下進行反應，焙燒後的粉（fěn）煤灰得到了進一步活化。常用的燒結劑有（yǒu）碳酸（suān）鈉、碳酸鈣等。
3.3 浸取
焙（bèi）燒後的粉煤灰（huī）用酸或者堿進行浸取，粉煤灰中的（de）鋰離子被（bèi）轉移到浸出（chū）液中，進一步對粉煤灰中（zhōng）的鋰離子（zǐ）進行了富集。酸法（fǎ）是將（jiāng）燒（shāo）結活化後的粉煤灰冷卻（què）後與硫酸進行酸化焙（bèi）燒，焙燒（shāo）好的樣品與鹽酸進行酸浸，在最佳實驗條件下，此工藝鋰的浸取率為96.69%。堿法（fǎ）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（jìn）2h，此條件下鋰的浸取率為85.30%。
3.4 沉鋰工藝
A、碳酸鹽沉澱法，碳酸鹽沉澱（diàn）法的原理是向鋰的富（fù）集溶液中加（jiā）入一種或多種適當的沉澱劑進行沉澱得到碳酸鋰，再對碳酸鋰進行進一步的提純。酸法浸出液先（xiān）除雜及沉鋁操作後，將得到（dào）的鋰母液進一步地蒸發濃縮和結晶，淨化除雜，再加入沉（chén）澱劑後得到含鋰的碳酸鹽（yán）沉澱。堿法的浸出液進行（háng）碳化操作後，再通過蒸發濃縮，最後進行鋰的沉澱。
碳酸鹽（yán）沉澱法工（gōng）藝的優點在於操作簡單且技術成熟，但由於粉煤灰中含有（yǒu）複（fù）雜的金屬離子雜質（zhì），沉澱時會出現金屬的共沉澱現象，進行分離提純的成本較高（gāo），影響工藝（yì）的經濟效益。
B、吸附法
吸附法主要是（shì）采用（yòng）離子（zǐ）篩或各種不同的樹脂將鋰從粉煤灰堿性溶液中吸（xī）附提取出來的工（gōng）藝。
C、溶劑萃取法
萃取法提鋰的（de）原理是根據鋰離（lí）子在兩種（zhǒng）互不相溶的溶劑中的溶解度的不同，使（shǐ）得鋰離子從溶解度較小的溶劑（jì）中轉移到溶解度大的溶劑中。溶劑萃取法有（yǒu）著可連續操作、分離率高、設備簡單等優點，但存在部分有機萃取劑汙染（rǎn）環境（jìng）的問題，需要不斷（duàn）優化改進和完善萃取劑的選擇（zé）。
四、總結
粉煤灰（huī）中提取鋰，不僅能提高我國現有的鋰資源的生產與供（gòng）給能力，並且能為解決粉（fěn）煤灰堆（duī）積而造成的環（huán）境汙染問題提供思路。在酸性環境中，現階段（duàn）較為成熟的提鋰工藝有溶劑萃取法、鹽酸浸出法和吸（xī）附法（fǎ）等提（tí）鋰技術。在酸（suān）性介質中使用（yòng）萃取法提鋰有著對萃取材料要求高、毒性大、對設備腐蝕性強等難（nán）題，因此從環保的（de）角度來看酸性（xìng）介質中萃取法提鋰存在著（zhe）汙染及耗（hào）材嚴重的問題。在堿性條件（jiàn）下，主要有沉澱和吸附（fù）兩種方法。沉澱法技（jì）術與其他技術相比較已相對成熟，但是，由（yóu）於其中的金屬雜質較多，易發生共沉（chén）澱現（xiàn）象而導致分離困難。隨著全球鋰資源的消耗量的快速增長，粉煤灰提鋰有望成為鋰資源的一個新來源。