近年来随着手机、电动汽车的发展，锂离子电池技术取得了长足的进步，使得锂的需求量迅猛增长。通常锂资源的提取集中在固体锂矿床，主要分布于四川、新疆、江西等地，近些年也在积极拓展盐湖提锂的路线，主要位于西藏、青海等。从锂辉石、锂云母矿中提锂的工艺主要包括石灰石烧结法﹑碳酸钠压煮法﹑硫酸法﹑硫酸盐法和氯化焙烧法；而盐湖卤水提锂工艺技术主要包括碳酸盐沉淀法﹑梯度太阳池提锂、铝酸盐沉淀法﹑萃取法、电渗析法、离子筛法等。

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目前，锂矿石和盐湖卤水提锂技术较为成熟，然而随着锂资源的消耗量日益增多和锂矿产资源的日益枯竭，粉煤灰中的锂逐渐会成为替代资源。粉煤灰是燃煤电厂产出的固体废弃物，是我国主要的环境污染物之一。除铝、硅、铁、钙等常规元素外，粉煤灰中还富含锂、镓、钪、锗、铈等稀土或稀有元素，具有一定的提取价值。

一、粉煤灰中锂的浸出工艺

1. 直接浸出工艺

直接浸出工艺主要是指粉煤灰不经处理而直接采用酸、碱进行浸出，在一定温度、压力的条件下使粉煤灰中有价元素与酸或碱发生化学反应转变为离子进入溶液，再通过后续工艺实现有价元素的分离提取。

2. 活化焙烧工艺

活化焙烧工艺主要是将粉煤灰与适量活化剂混合均匀，然后通过焙烧使粉煤灰中的惰性有价元素转变为易浸出的活性物质，再采用酸性溶液(HCl、H₂SO₄)或碱性溶液(NaOH、Na₂CO₃)进行浸出。

目前常用活化剂主要有碱性活化剂CaO、Na₂CO₃等及酸性活化剂NaSO₄、H₂SO₄等。

通过目前的研究对比，经活化后粉煤灰中锂的浸出率明显提升；粉煤灰经活化后，采用酸性浸出剂锂浸出率可达到81%~98%，高于碱性浸出剂。

粉煤灰活化、浸出条件及锂浸出率

二、粉煤灰浸出液锂提取分离技术

粉煤灰浸出液中含有Al³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Li⁺等多种金属离子，且Li⁺含量较低，需根据溶液中各种离子的种类、含量等因素，选用适当的方式将Li⁺从溶液中分离、富集，以达到提取碳酸锂的目的。

实际上，直接以粉煤灰浸出液为原料制备碳酸锂与以盐湖卤水为原料制备相比，两者的提取理念、原理相近，可相互借鉴。常见的分离方法主要有沉淀法、吸附

法（离子筛吸附及树脂吸附）、溶剂萃取法等。

1.沉淀法

沉淀法生产工艺较为简单，主要通过添加NaOH、Na₂CO₃、氨水等碱性沉淀剂使溶液中的主要杂质转变为沉淀物，从而达到分离锂的目的，是生产碳酸锂的常见方法之一。该方法加入碱性物质后，溶液中Mg²⁺生成MgOH、MgCO₃沉淀，一方面造成锂的损失较大，另一方面造成用碱量过大，因此该方法不适用于高镁锂比溶液，主要应用于低镁锂比溶液提锂。

2. 吸附法

（1）离子筛吸附

常见的Li⁺筛型吸附剂主要有钛酸盐、单斜晶锑酸盐以及锰氧化物，这些吸附剂本身骨架结构中存在超微孔，同Li⁺大小相接近，由于“体积效应”的存在，使其对Li⁺具有选择性，因具有吸附量大、价格低等特点而受到广泛的关注。

离子筛吸附法主要应用于高镁锂比盐湖卤水提锂，虽然Mg²⁺大小同离子筛的微孔大小接近，但由于Mg²⁺带有较多的正电荷，且其水化能较高，并不被离子筛吸附，体现出离子筛对Li⁺的高选择性。

目前研究较多的Li⁺筛为尖晶石型锰氧化物系列离子筛，它具有立方尖晶石型的晶体结构，三维网络通道贯穿其中，通道孔径的尺寸与锂离子大小相符，锂离子可以自由地嵌入和脱出。尖晶石型锰氧化物是由锂锰氧化物前体经酸洗脱锂而制得。

锰氧化物离子筛合成路线及性能示意图

（2）树脂吸附

目前相关研究主要总结以下几点：

①强酸型树脂对锂的吸附容量较大，不同螯合树脂对锂吸附量差别较大，弱酸、两性、碱性及铝盐树脂对Li⁺的吸附量不大；

②在其他离子存在的情况下，尤其是存在Mg²⁺，因杂质离子与Li⁺的竞争吸附，树脂的选择性变差；

③影响树脂吸附锂的主要因素有Li⁺浓度、PH、温度等。

树脂吸附剂提锂

3. 溶剂萃取法

溶剂萃取法主要应用于高镁锂比溶液中锂的提取，有机磷类、醇类、酮类等多种萃取体系均可实现Li⁺的分离。常用的萃取体系为以磷酸三丁酯（TBP）为代表的有机磷类萃取剂。

溶剂萃取法工艺

总结

粉煤灰（尤其是高铝粉煤灰）中蕴含着丰富的铝、镓、锂等有用资源，部分资源的品位已达到或超过相关矿产的边界品位，但直接以粉煤灰作为提锂原料并不具备经济性。粉煤灰中通常Li₂O含量低于工业利用品位；其次，随着技术的发展，提锂原料已逐步由锂矿石转变为经济性更高的盐湖资源。单一从粉煤灰中提锂并不具备经济优势，但在粉煤灰中协同提取铝、镓、锂等有价金属元素，实现资源综合利用具有重要价值和意义。

考虑到化学活性、粒度分布、比表面积等性质，流化床炉灰有利于提高化学反应

速率；工艺流程上，流化床炉灰可直接采用酸、碱浸出工艺，无需提前对粉煤灰进行活化，工艺流程简单，且可降低生产过程中的能耗。因此，相比较而言，循环流化床炉粉煤灰具有更高的综合提取潜能。

对于高镁锂比溶液，可选用溶剂萃取法及吸附法；对于低镁锂比溶液，可选用沉淀法。选择合适的分离、纯化技术，不仅有利于锂的提取，而且有利于溶液中其他有价金属离子的高值化利用。

参考来源：

1. 粉煤灰中锂提取技术研究进展，许立军、刘瑞平、张云峰、池君洲、陈东（稀有金属与硬质合金）；

2. 粉煤灰中锂提取技术研究进展，李超、王丽萍、郭昭华（有色金属）；

3. 从粉煤灰中浸出锂的工艺研究，候晓琪、李彦恒、代红（河北工程大学学报）。

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