近年來隨著手機、電動汽車的發展，鋰離子電池技術取得了長足的進步，使得鋰的需求量迅猛增長。通常鋰資源的提取集中在固體鋰礦床，主要分布于四川、新疆、江西等地，近些年也在積極拓展鹽湖提鋰的路線，主要位于西藏、青海等。從鋰輝石、鋰云母礦中提鋰的工藝主要包括石灰石燒結法﹑碳酸鈉壓煮法﹑硫酸法﹑硫酸鹽法和氯化焙燒法；而鹽湖鹵水提鋰工藝技術主要包括碳酸鹽沉淀法﹑梯度太陽池提鋰、鋁酸鹽沉淀法﹑萃取法、電滲析法、離子篩法等。

擴展閱讀：

制備鋰電池的鋰資源哪里來？來看看鹽湖提鋰

目前，鋰礦石和鹽湖鹵水提鋰技術較為成熟，然而隨著鋰資源的消耗量日益增多和鋰礦產資源的日益枯竭，粉煤灰中的鋰逐漸會成為替代資源。粉煤灰是燃煤電廠產出的固體廢棄物，是我國主要的環境污染物之一。除鋁、硅、鐵、鈣等常規元素外，粉煤灰中還富含鋰、鎵、鈧、鍺、鈰等稀土或稀有元素，具有一定的提取價值。

一、粉煤灰中鋰的浸出工藝

1. 直接浸出工藝

直接浸出工藝主要是指粉煤灰不經處理而直接采用酸、堿進行浸出，在一定溫度、壓力的條件下使粉煤灰中有價元素與酸或堿發生化學反應轉變為離子進入溶液，再通過后續工藝實現有價元素的分離提取。

2. 活化焙燒工藝

活化焙燒工藝主要是將粉煤灰與適量活化劑混合均勻，然后通過焙燒使粉煤灰中的惰性有價元素轉變為易浸出的活性物質，再采用酸性溶液(HCl、H₂SO₄)或堿性溶液(NaOH、Na₂CO₃)進行浸出。

目前常用活化劑主要有堿性活化劑CaO、Na₂CO₃等及酸性活化劑NaSO₄、H₂SO₄等。

通過目前的研究對比，經活化后粉煤灰中鋰的浸出率明顯提升；粉煤灰經活化后，采用酸性浸出劑鋰浸出率可達到81%~98%，高于堿性浸出劑。

粉煤灰活化、浸出條件及鋰浸出率

二、粉煤灰浸出液鋰提取分離技術

粉煤灰浸出液中含有Al³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Li⁺等多種金屬離子，且Li⁺含量較低，需根據溶液中各種離子的種類、含量等因素，選用適當的方式將Li⁺從溶液中分離、富集，以達到提取碳酸鋰的目的。

實際上，直接以粉煤灰浸出液為原料制備碳酸鋰與以鹽湖鹵水為原料制備相比，兩者的提取理念、原理相近，可相互借鑒。常見的分離方法主要有沉淀法、吸附

法（離子篩吸附及樹脂吸附）、溶劑萃取法等。

1.沉淀法

沉淀法生產工藝較為簡單，主要通過添加NaOH、Na₂CO₃、氨水等堿性沉淀劑使溶液中的主要雜質轉變為沉淀物，從而達到分離鋰的目的，是生產碳酸鋰的常見方法之一。該方法加入堿性物質后，溶液中Mg²⁺生成MgOH、MgCO₃沉淀，一方面造成鋰的損失較大，另一方面造成用堿量過大，因此該方法不適用于高鎂鋰比溶液，主要應用于低鎂鋰比溶液提鋰。

2. 吸附法

（1）離子篩吸附

常見的Li⁺篩型吸附劑主要有鈦酸鹽、單斜晶銻酸鹽以及錳氧化物，這些吸附劑本身骨架結構中存在超微孔，同Li⁺大小相接近，由于“體積效應”的存在，使其對Li⁺具有選擇性，因具有吸附量大、價格低等特點而受到廣泛的關注。

離子篩吸附法主要應用于高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰，雖然Mg²⁺大小同離子篩的微孔大小接近，但由于Mg²⁺帶有較多的正電荷，且其水化能較高，并不被離子篩吸附，體現出離子篩對Li⁺的高選擇性。

目前研究較多的Li⁺篩為尖晶石型錳氧化物系列離子篩，它具有立方尖晶石型的晶體結構，三維網絡通道貫穿其中，通道孔徑的尺寸與鋰離子大小相符，鋰離子可以自由地嵌入和脫出。尖晶石型錳氧化物是由鋰錳氧化物前體經酸洗脫鋰而制得。

錳氧化物離子篩合成路線及性能示意圖

（2）樹脂吸附

目前相關研究主要總結以下幾點：

①強酸型樹脂對鋰的吸附容量較大，不同螯合樹脂對鋰吸附量差別較大，弱酸、兩性、堿性及鋁鹽樹脂對Li⁺的吸附量不大；

②在其他離子存在的情況下，尤其是存在Mg²⁺，因雜質離子與Li⁺的競爭吸附，樹脂的選擇性變差；

③影響樹脂吸附鋰的主要因素有Li⁺濃度、PH、溫度等。

樹脂吸附劑提鋰

3. 溶劑萃取法

溶劑萃取法主要應用于高鎂鋰比溶液中鋰的提取，有機磷類、醇類、酮類等多種萃取體系均可實現Li⁺的分離。常用的萃取體系為以磷酸三丁酯（TBP）為代表的有機磷類萃取劑。

溶劑萃取法工藝

總結

粉煤灰（尤其是高鋁粉煤灰）中蘊含著豐富的鋁、鎵、鋰等有用資源，部分資源的品位已達到或超過相關礦產的邊界品位，但直接以粉煤灰作為提鋰原料并不具備經濟性。粉煤灰中通常Li₂O含量低于工業利用品位；其次，隨著技術的發展，提鋰原料已逐步由鋰礦石轉變為經濟性更高的鹽湖資源。單一從粉煤灰中提鋰并不具備經濟優勢，但在粉煤灰中協同提取鋁、鎵、鋰等有價金屬元素，實現資源綜合利用具有重要價值和意義。

考慮到化學活性、粒度分布、比表面積等性質，流化床爐灰有利于提高化學反應

速率；工藝流程上，流化床爐灰可直接采用酸、堿浸出工藝，無需提前對粉煤灰進行活化，工藝流程簡單，且可降低生產過程中的能耗。因此，相比較而言，循環流化床爐粉煤灰具有更高的綜合提取潛能。

對于高鎂鋰比溶液，可選用溶劑萃取法及吸附法；對于低鎂鋰比溶液，可選用沉淀法。選擇合適的分離、純化技術，不僅有利于鋰的提取，而且有利于溶液中其他有價金屬離子的高值化利用。

參考來源：

1. 粉煤灰中鋰提取技術研究進展，許立軍、劉瑞平、張云峰、池君洲、陳東（稀有金屬與硬質合金）；

2. 粉煤灰中鋰提取技術研究進展，李超、王麗萍、郭昭華（有色金屬）；

3. 從粉煤灰中浸出鋰的工藝研究，候曉琪、李彥恒、代紅（河北工程大學學報）。

粉體圈小吉整理

本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。