0 引 言
战略性金属指现今社会必需、安全供应存在高风险的稀有金属、稀土金属、稀散金属等，对新材料、新能源、信息技术、航空航天、国防军工等新兴产业具有不可替代的重大作用[1-3]。其中锂被誉为“金属味精”、“推动世界前进的金属”，可用于军工、民用2个领域，在电池、新能源汽车、可控核聚变等领域发挥着重大作用，是一种重要的战略性关键金属矿产资源[4]。锂的世界资源量约为6 200万t，中国约为450万t，占世界总资源量的13.8%[5]。在已发现的海水型、伟晶岩型、堆积型、卤水型和温泉型5种类型的锂矿床中，主要可开采利用的是卤水型和伟晶岩型矿床，其中从卤水中生产的锂占总产量的60%以上[6]。随着科学技术和新兴产业的发展，世界锂的消费量逐年增加，2018年约为4.76万t，比2017年的3.97万t增长20% [5]。国内盐湖锂矿和矿石锂矿的开发成本普遍高于国外，且多数矿山处于生产困难期，难以满足消费需求[7-8]，因此，开拓新的替代资源现实且紧迫。
1927年RAMAGE在英国Nowich煤气工厂的烟尘中首次发现了锂元素，各国学者开始对煤中的锂予以关注。近期研究发现，我国许多地区煤中伴生有丰富的战略性关键金属锂元素甚至形成大型伴生矿床，且随着煤的燃烧在煤灰中出现二次富集，能够达到伴生资源工业利用品位，使得这些煤炭或煤灰有可能成为锂的新型替代来源。目前，锗、铝、镓等有价金属已成功地从煤炭或煤灰中实现了工业规模的提取，锂也极具提取利用潜力，但还处于试验研究阶段。基于此，从锂的测试方法，煤及煤灰中锂的含量与分布、赋存状态，燃煤过程中锂的迁移规律及其提取等5个方面进行了系统总结并提出问题和展望。
1 锂的测试方法
近几十年来，地质学家发展了多种煤中微量元素的测定方法，锂的分析方法主要有分光光度法、火焰原子发射光谱法(AES)、火焰原子吸收光谱法(FAAS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、飞行时间二次离子质谱技术(TOF-SIMS)等。分光光度法、火焰原子吸收和发射光谱法等分析方法是传统、经典的方法，但测试效率低、分析周期较长。近年来，ICP-MS已迅速发展成为测定煤及煤灰中锂的一种可靠、常用的方法，适用于大批量样品的测定[9-11]。为了避免ICP-MS测试时元素的损失，可以采用微波消解技术将煤样直接消解成液态，或者将激光烧蚀技术(Laser ablation，LA)与ICP-MS技术结合起来，即激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)。ICP-AES是将电感耦合等离子体激发光源与原子发射光谱结合起来，有较高的测定精密度和准确度。TOF-SIMS是一种面扫描技术，不仅可以提升元素的检测精度，而且可以提供样品表面和颗粒内部的元素分布信息[12]，适合煤灰中锂的赋存状态研究。HOPF等[13]采用TOF-SIMS方法较好地分析了玻璃体中锂的面分布，进而胡朋朋等[14]运用此方法观察了高铝煤样品、磁性粒子和莫来石-刚玉-石英中锂的分布。
2 煤中锂的研究进展
2.1 煤中锂的含量与分布
1980年，美国地球化学委员会列出煤中锂含量的世界平均值为15.6 μg/g[15]。KETRIS和YUDOVICH等[16]给出最新的煤中锂的世界算数平均值为12 μg/g。对于中国煤中锂的平均含量，DAI等[17]给出的均值为31.8 μg/g，SUN等[11]给出的均值为28.94 μg/g。国内外煤的研究中尤其是中国煤中均发现锂的超常富集(表1)。例如，FINKELMAN[18]在美国煤中发现了锂质量分数为370 μg/g的煤样，中国的高锂煤主要分布在华北石炭-二叠系煤层、华南和西南二叠系煤层，如图1所示。华北地区石炭-二叠系煤层中锂的平均质量分数为42.3 μg/g[19]，其中内蒙古准格尔和山西平朔矿区富集明显。准格尔矿区煤中锂的平均质量分数为94.6～403.1 μg/g，小鱼沟矿煤中锂的平均质量分数为94.6 μg/g，唐公塔矿煤中锂的质量分数为403.1 μg/g[20]。官板乌素矿煤中锂的平均质量分数为264 μg/g，最高质量分数为710 μg/g[21]。平朔矿区煤中锂的质量分数为96.0～368.8 μg/g，孙玉壮等[19]在安太堡煤矿中发现锂的平均质量分数达到218.6 μg/g；平朔矿区 9号煤中锂的平均质量分数达到了152 μg/g[11]，11号煤层平均质量分数达368.8 μg/g[22]。华南地区二叠系煤层中锂的质量分数均值为26.6 μg/g[19]，其中广西扶绥煤田中锂富集。西南地区贵州晚二叠世煤中锂的质量分数均值为49.8 μg/g[23]，重庆南武、南桐矿区超出煤中伴生锂的边界品位(80 μg/g)，或达到工业品位(120 μg/g)[24]。
表1 中国煤中锂元素含量
Table 1 Lithium content of coal in China
省(市)、自治区地点煤层成煤时代Ro/%样品数Li质量分数(μg·g-1)富集因子EF参考文献内蒙古准格尔矿区黑岱沟矿准格尔矿区小鱼沟矿准格尔矿区唐公塔矿准格尔矿区罐子沟矿准格尔矿区哈尔乌素矿准格尔矿区官板乌素矿准格尔矿区串草圪旦矿6C2nd32138.06.57赵存良,2015[20]6C2nd994.64.48赵存良,2015[20]6C2nd11403.119.20赵存良,2015[20]6C2nd14177.28.44赵存良,2015[20]6C20.5739116.05.52代世峰,2008[25]6C2nd55126.06.00赵存良,2015[20]6C2nd36263.612.55赵存良,2015[20]6C20.5650175.08.33代世峰,2012[26]6C2nd49264.012.57孙玉壮,2012[21]5P1nd1578.53.93杨 宁,2015[27]6C2nd1456.62.83肖 林,2016[28]山西西山煤田大同煤田晋城矿区平朔矿区平朔矿区安家岭煤矿平朔矿区安太堡煤矿平朔矿区井工一矿平朔矿区井工二矿平朔矿区井工三矿古交矿区马兰煤矿霍西煤田生辉煤矿8C2nd3779.53.98孙富民,2018[29]3,5,8C20.726467.03.35邵 培,2019[30]2C20.771536.31.81刘东娜,2007[31]3C20.821166.43.32刘东娜,2007[31]5C20.791848.42.42刘东娜,2007[31]8C20.90841.42.07刘东娜,2007[31]15C2nd14188.18.96宁树正,2017[32]4P1nd30128.36.42李 华,2014[33]9C2nd41152.07.23孙玉壮,2013[11]11C2nd115368.817.56王金喜,2015[22]4P1nd7116.95.84李 华,2014[33]9C2nd12206.010.30刘帮军,2014[34]4P1nd7116.35.82李 华,2014[33]9C2nd14144.07.20刘帮军,2014[34]4P1nd6140.67.03李 华,2014[33]9C2nd4139.06.62刘帮军,2014[34]4P1nd6112.85.64李 华,2014[33]9C2nd8176.08.38刘帮军,2014[34]9C2nd296.04.57刘帮军,2014[34]8C2nd6151.77.22孙富民,2018[29]9,10,11C2nd1194.04.70宁树正,2017[32]河北邢台葛泉煤矿9C22.362357.22.86于海成,2011[35]唐山开滦矿区ndC-Pnd4743.92.20唐跃刚,2005[36]
续表
省(市)、自治区地点煤层成煤时代Ro/%样品数Li质量分数均值/(μg·g-1)富集因子EF参考文献河南陕渑煤田二1P1nd14112.65.36王海泉,2018[37]新安煤田二1P1nd793.64.46王海泉,2018[37]焦作煤田二1P1nd3159.02.81王海泉,2018[37]登封煤田二1P1nd742.12.10王海泉,2018[37]荥巩煤田二1P1nd563.83.19王海泉,2018[37]平顶山煤田二1P1nd2462.53.13王海泉,2018[37]新密煤田二1P1nd1566.23.31王海泉,2018[37]安鹤煤田二1P1nd2859.92.99王海泉,2018[37]偃龙煤田二1P1nd637.01.85王海泉,2018[37]禹州煤田二1P1nd1264.23.21王海泉,2018[37]永夏煤田二1P1nd2116.80.84王海泉,2018[37]湖南辰溪矿区8P2nd1179.43.97李薇薇,2013[38]西藏马查拉煤矿10C22.17H19.20.96徐晓琴,2017[39]贵州织金煤田兴仁煤田普安煤田纳雍煤田大方煤田晴隆矿区沙子镇煤矿六盘水煤田金佳煤矿ndP2nd2448.42.42代世峰,2005[23]ndP2nd577.63.88代世峰,2005[23]ndP2nd467.83.39代世峰,2005[23]ndP2nd544.02.20代世峰,2005[23]3P22.56nd76.33.82代世峰,2006[40]11P22.85nd12.90.65代世峰,2006[40]22P2nd293.74.69杨瑞东,2017[41]3、9P2nd653.12.66秦身钧,2016[42]四川绿水洞煤矿K1P21.46545.22.26代世峰,2014[43]重庆南武矿区C25P2nd3195.74.56宁树正,2017[32]南桐矿区C25P2nd3130.56.21宁树正,2017[32]陕西渭北聚煤区5C21.629101.35.07杨建业,2011[44]青海塔妥煤矿M2-5J20.842521.11.05石杰,2016[45]宁夏宁东煤田2J20.591617.40.87赵存良,2015[20]广西扶绥煤田K1P2nd14188.28.96宁树正,2017[32]1、2P21.491797.94.90代世峰,2013[46]
注：煤中Li均值/地壳中Li克拉克值[47]；Ro为镜质组反射率均值；nd为未检测；H为混合样品。
2.2 煤中锂的富集机理
2.2.1 煤中锂的赋存状态
锂的原子序数小、质量小，在自然界中主要以锂辉石、锂云母及磷铝石矿的形式存在，煤中锂的赋存状态决定了该元素在煤燃烧过程中逸出的难易程度及可资源化利用的潜力。煤中的锂以类质同象的形式赋存于黏土矿物、云母和电气石中[48]。官板乌素6号煤中发现锂主要赋存于绿泥石、高岭石中[26]，哈尔乌素煤中的锂与灰分、Al2O3、SiO2含量呈正相关，其富集与硅铝酸盐有关[25]。最近的淋滤试验表明[10]，在大多数高阶煤中约90%的锂与硅铝酸盐(黏土和云母)有关，而在低阶煤中为50%。孙玉壮[21]发现煤中的锂主要吸附于高岭石、勃姆石和绿泥石等矿物表面，极少量的独立矿物锂辉石，但有的研究中得出锂与勃姆石不相关[20]，却与石英高度相关[49]。因此需要进一步的证据和深入的研究来澄清这个问题。煤中有机结合的锂离子很少，但在保加利亚[50]、挪威[51]和伊朗[52]等国家的煤中有机化合物是锂的主要载体，尤其在挪威Longyearbyen矿煤中发现72%为有机质结合的锂[51]。研究煤中有机质结合态的锂，大部分运用浮沉法来确定。白向飞等[53]运用浮沉法研究大同煤中微量元素赋存状态时发现锂在惰质体中的含量高于其在镜质体中的含量。赵存良[20]也运用此方法研究锂的赋存状态，发现惰质组中锂含量远远高于镜质组，但通过显微镜观察，在丝质体和半丝质体的胞腔内存在很多细粒的黏土矿物，很难与惰质组分离(惰质组的灰分是镜质组的6倍)，因此只用浮沉法无法明确锂的赋存状态。煤中锂的赋存状态很大程度上取决于煤的类型、来源和特征，同一矿区锂的赋存状态也可能不同，其赋存状态需要进一步研究。由上述可知，煤中的锂大部分与黏土矿物(高岭石和绿泥石)、勃姆石等无机组分有关，部分与有机质结合。
2.2.2 煤中锂的富集成因
煤中微量元素的富集通常由多种地质因素共同作用。煤中锂的富集主要受沉积物源的影响，例如，山西平朔和内蒙古准格尔矿区中锂的物源主要是阴山古陆的钾长花岗岩[24]；广西云开古陆及周边的火山岩为华南扶绥煤田晚二叠世煤中锂的富集提供了物源[46]。康滇古陆为四川盆地和川滇黔煤中锂的富集提供了物源[32]；低温热液作用是贵州西部晚二叠世煤中微量元素富集的重要因素，普安、晴隆等煤层锂的富集不仅受峨眉山玄武岩风化迁移的影响，同时也受火山灰沉降和后期低温热液活动的影响[41,54]。大同煤田锂的富集主要受物源区母岩、聚煤环境和地下水的控制[30]。区域地质构造活动对成煤盆地的物源及沉积环境有影响，造成元素的异常富集。吕梁半岛的隆起上升使位于宁武盆地本溪组的富锂铝土矿暴露于地表，造成风化剥蚀，使本溪组的铝土矿成为宁武煤中锂的直接来源[24]。由此可知，煤中锂的富集主要受物源区母岩、低温热液、区域地质构造和环境的控制。
3 燃煤过程中锂的迁移转化规律
由于对环境问题的持续关注，对煤中有害元素迁移转化规律的研究较多，但对锂在煤燃烧过程中的迁移转化研究报道较少。不同煤种、煤中锂的赋存状态、燃烧气氛、温度、粒径和锅炉类型等均对锂的迁移转化有影响，煤燃烧过程中锂的分配机制如图1所示。
图1 煤燃烧过程中锂的分配机制(据文献[63]修改)
Fig.1 Partitioning mechanisms of lithium during coal combustion(modified from reference[63])
OBOIRIEN等[55] 研究发现惰质组含量高的煤样中，燃烧后锂更容易富集。吸附在矿物表面、赋存于矿物内部和有机质结合的锂，经高温燃烧后，其释放难易程度不同，矿物质含量越高，煤中锂的挥发率越低[56]。将煤进行不同气氛热处理，相同的停留时间下，空气燃烧过程中锂的挥发率大于其在热解、气化过程中的挥发率，这是由于富氧气氛下，促进了有机质的氧化，使煤中有机质结合的锂或附着在煤焦表面的锂更易释放[56]。锂的挥发性与煤燃烧过程中的条件有关，在模拟燃烧时，燃烧温度低、燃烧环境平缓，锂不易挥发[57]。循环流化床锅炉(CFB)温度约为800～900 ℃，锂的挥发性也较小[49]，而粉煤炉(PC)温度约为1 500 ℃，锂则容易挥发。张森等[58]发现在煤燃烧过程中，锂的挥发率随温度的升高而增大，在300～600 ℃时，锂的挥发速率较大。一般来说，元素可能富集在较细的煤灰颗粒上，由于较细的粒径具有较大的比表面积，使元素容易吸附于煤灰表面[9]，锂的含量随粒度变小而增高[30]，飞灰比底灰中更加富集[49,59]。但有研究称锂与煤灰粒径无关，在飞灰和底灰中均匀分布[60-61]。不同的锅炉类型，燃烧产物的粒度受到影响，导致锂的分布规律也不同。循环流化床锅炉(CFB)飞灰中锂的含量不随粒度变化，底渣中锂的含量随粒度减小而减少；粉煤炉(PC)飞灰和底渣中锂的含量均不随粒度而变化[62]。
由于煤高温燃烧中矿物和微量元素反应复杂，其反应行为难以观察，利用热力学模拟燃烧过程中锂的反应和转化过程是一种可行的方法。龚本根[64]利用热力学软件对准格尔高铝煤在燃烧过程中锂的反应行为进行模拟计算，指出在燃烧过程中锂的转化形态较为复杂：0～100 ℃，LiNO3向着Li2CO3和Li2SO4转变，并伴随着少量的Li2O·SiO2和LiFeO2生成；1 000 ℃之后，此体系中锂的主要存在形式是LiAlSiO4和LiAlO2；当温度达到1 750℃之后，LiAlO2稍微增加，LiAlSiO4继续减少。现有的许多研究是室内模拟燃烧，其燃烧条件与电厂大不相同，今后应注重将室内燃烧、软件模拟和电厂燃烧三者结合起来研究锂在燃煤过程中的迁移转化规律。
4 煤灰中锂的含量和赋存状态
煤中锂质量分数的世界算数平均值为12 μg/g，在世界煤灰中的质量分数为66 μg/g[16]，出现了二次富集。国内外煤灰研究中尤其是中国煤灰中锂的富集程度较高，如MORENO等[65]分析了欧洲23种粉煤灰中锂的质量分数为185 μg/g。孙玉壮等[21]研究官板乌素6号煤灰中锂的质量分数约为1 320 μg/g；山西宁武煤田安太堡的煤灰中锂的质量分数约为1 885 μg/g[19]。
煤中矿物组分复杂，经高温燃烧后，煤中的高岭石、勃姆石、绿泥石、伊利石等矿物均发生改变，生成非晶相(硅酸盐玻璃相)和晶相莫来石、石英等[66]，而煤灰中锂的赋存状态因矿物的转化而发生变化。代世峰等[9]研究了准格尔电厂的高铝粉煤灰锂的分布，发现玻璃相中锂的含量很高，在铁质微珠和莫来石-刚玉-石英相体系中含量较低。HU等[14]运用TOF-SIMS进行锂在粉煤灰不同矿物相中的面分析，又通过分子模拟手段，模拟氧化锂与玻璃相中不同硅的配位结构的反应，得出锂主要赋存于粉煤灰中的玻璃相中。赵泽森等[67]认为部分锂可能赋存于非晶相或晶相表面，但有部分锂可能镶嵌在莫来石、石英等晶相内部。董卉等[68]却认为煤燃烧后锂主要以硅铝酸锂Li-Si-Al的形式镶嵌在莫来石晶相中。由此可知，在煤灰中锂的主要载体是玻璃相，也有部分赋存于莫来石、石英等晶相中。这是由于随着矿物熔融煤中锂进入熔融相，在电厂快速冷却的条件下，来不及进入矿物晶格中，从而赋存于玻璃相中。煤灰中锂的赋存状态受煤种、煤中锂的赋存状态和燃烧时条件等影响，应当系统地进一步分析影响结果和机制。
5 煤灰中锂的提取
粉煤灰中的化学组分主要包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等，其中SiO2的质量分数为40%～60%，Al2O3的质量分数为20%～40%。此外，煤灰中还通常富含锂、镓和稀土等微量金属元素。粉煤灰的物相主要由莫来石、石英等晶相和玻璃相组成，其中玻璃相微珠的质量分数一般大于50%[9]。铝、锗、镓等金属已成功地从煤灰中实现了工业规模的提取，锂也极具提取利用潜力，但目前还处于试验研究阶段。从粉煤灰中提取锂的整体工艺流程如图2所示。
图2 粉煤灰中提取锂工艺流程
Fig.2 Lithium extraction process from coal fly ash
粉煤灰的物相组成复杂，晶相与玻璃相之间相互嵌连包裹[69]，而莫来石-石英等晶体结构化学稳定性较强，这些都阻碍锂的提取，如何破坏硅铝键是分离锂的关键问题所在。对于粉煤灰前期的处理，可采用机械活化(研磨)的方式来提高锂的浸出效率。预脱硅是将NaOH溶液去除粉煤灰中活性硅的同时溶解玻璃相，从而带出赋存于玻璃相中的锂。HU等 [14]考查了预脱硅条件对锂的浸出过程的影响，得出预脱硅是从高铝煤灰中回收锂的关键工序。实验室研究阶段采用碳酸钠、碳酸钙、硫酸钠等烧结剂进行化学活化，破坏晶体结构将部分镶嵌于晶体内部的锂释放出来。活化的效率与烧结剂种类、添加量和烧结温度有关。董卉等[68]研究得出混合比单一烧结剂活化性能更好，质量分数为30% Na2CO3和70% K2CO3混合烧结剂活化粉煤灰后锂的浸出率达93%。赵泽森等[67]用CaO和Na2CO3活化镶嵌在非晶相或莫来石、石英等晶相内部的锂，溶出率显著提高。烧结活化温度受烧结剂的影响，Na2CO3、CaO烧结剂的活化温度分别在900、1 200 ℃效果最好。从粉煤灰中提取锂的萃取方法有酸浸[15,67,70]、碱浸[71]和酸碱交替[62]等方法，浸出效果见表2。邵培[30]运用正交试验得出在1 g粉煤灰中加入0.45 g Na2CO3和1.46 g CaCO3，再加入100 ml浓度0.1 mol/L草酸，浸出时间4 d，锂的浸出效果最佳可达95.75%。董卉[68]将微波技术用于锂的浸出，微波加热4 min比水浴加热4 h锂的浸出量增加了55%，提高了锂的浸出量并缩短浸出时间。微波加热能提高反应物分子的内能，降低反应活化能，从而加快锂的浸出速率，同时比传统水浴加热更能减少能耗[68]。相同浸出条件下粉煤灰粒径越小，锂的浸出率越高[72]。侯永茹等[73]采用离子筛(二氧化锰)对碱性浸出液中的锂离子进行吸附分离，其分离效果可达1.5 g/L，分离效率为80%～85%。秦身钧等[15]利用K2SO4、Na2SO4进行硫化烧结，再用H2SO4进行酸浸，浸出率为95.6%，除杂后通入CO2进行碳酸饱和，利用蒸发浓缩沉淀方法得到Li2CO3沉淀，回收率为60%。
表2 粉煤灰中浸出锂的研究现状
Table 2 Current Study of lithium leaching from fly ash
方法化学试剂浸出率/%参考文献酸碱交替浸出HCl、NaOH84.4单雪媛,2019[62]球磨,Na2CO3活化,酸碱交替浸出Na2CO3、HCl、NaOH81.0单雪媛,2019[62]预脱硅,酸浸NaOH(150 kg/m3)、HCl(6 mol/L)82.3李神勇,2017[70]CaO/Na2CO3煅烧活化后,HCl浸出CaO/Na2CO3、HCl98.0/86.0赵泽森,2018[67]Na2CO3烧结,碱浸Na2CO3、NaOH82.0杨晶晶,2013[71]硫化烧结,酸浸,碳酸饱和,蒸发沉淀H2SO4、K2SO4、Na2SO4、CO295.6秦身钧,2015[15]30% Na2CO3和70% K2CO3混合煅烧活化Na2CO3、K2CO393.0董 卉,2019[68]Na2CO3、CaCO3混合烧结,草酸浸出0.1mol/L草酸、Na2CO3、CaCO395.8邵 培,2019[30]
现阶段，从粉煤灰中提取锂的技术尚未成熟，存在一些不足。如粉煤灰中含有大量难溶于酸的矿物(如莫来石、石英等)，直接酸浸不仅效果低，还会消耗大量的酸，造成二次污染；烧结法虽然过程简单，对设备腐蚀性小，但是烧结剂的选择不当会产生大量的残渣和有毒气体；由于粉煤灰组成复杂，其浸出液中存在大量杂质，如何将锂回收、提纯是提取的另一关键问题。目前，浸出液中回收锂最常用的方法是沉淀法和吸附法。沉淀法操作简单、成本低廉，但容易受到杂质的影响，且周期较长。吸附法工艺较简单，但由于部分吸附剂价格昂贵，增加提取成本，无法满足工业化要求。基于此，粉煤灰中锂的提取可以从如何高效破坏硅铝键，浸出液中锂的回收、提纯这2个方面考虑。粉煤灰前期处理可采用机械/化学协同活化-深度脱硅[69]的理念，选择更加绿色高效的烧结剂来破坏粉煤灰中稳定的硅铝结构，选择合适的浸出试剂和方法，尽可能地提高锂的浸出效果且减少浸出液中的杂质。盐湖卤水与浸出液的情况一致，存在大量杂质，都需要对杂质离子加以净化分离。盐湖提锂技术相比粉煤灰提锂而言发展较快，可以借鉴其领域的研究成果[74]。盐湖提锂技术中采用铝基吸附剂使锂回收率达到70%以上，产品纯度达到99%，实现了规模化工业生产[75]。铝基吸附剂主要包括无定形氢氧化铝和铝盐吸附剂，刘高[76]利用铝酸盐沉淀制备无定形Al(OH)3，Al(OH)3吸附锂形成LiCl·2Al(OH)3·nH2O沉淀，吸附反应如下所示：
LiCl+2AlCl3+6NaOH
LiCl·2Al(OH)3·
nH2O↓+6NaCl
经煅烧浸取获得LiCl溶液和Al2O3，向LiCl溶液中加入Na2CO3可得到Li2CO3沉淀。Al2O3固体与NaOH溶液反应得到偏铝酸钠溶液，此溶液可循环吸附锂[74]，而LiCl·2Al(OH)3·nH2O经水洗去除部分锂离子得到具有规则空隙结构的固体为铝盐吸附剂。粉煤灰(高铝粉煤灰)中含有大量的Al2O3，少加或无需外加铝源即可达到铝基吸附剂的要求，选择性较高、寿命长，能够很好地回收锂。现阶段，从粉煤灰中提取各战略性金属元素方法相对独立，只提取单一元素会造成资源的浪费，应当建立多种元素综合提取的工艺流程，铝基吸附剂的使用可得到Al2O3和Li2CO3两种产品，符合多元素协同提取理念。针对沉淀法得到的Li2CO3的提纯，可将Li2CO3、CO2和H2O反应生成溶解度更大的LiHCO3，使锂离子与其他杂质分离。总之，从粉煤灰中提取锂可以结合其他领域的优势技术，提高锂的提取率、简化工艺、降低成本以及减少污染。
6 结论与展望
我国高锂煤主要分布在华北石炭-二叠系煤层、华南和西南二叠系煤层，其中内蒙古准格尔、山西平朔、广西扶绥和重庆南武、南桐等矿区煤中蕴含着丰富的锂元素，其含量大部分达到工业利用品位，有可能成为锂资源的替代来源。主要用ICP-MS等方法测试煤及煤灰中锂的含量；煤中锂主要赋存于高岭石、绿泥石等黏土矿物中，部分为有机结合态，其富集主要受物源区母岩、低温热液、区域地质构造和环境的控制。煤灰中锂的主要载体是玻璃相，部分赋存于莫来石、石英等晶体内部；燃煤过程中锂的迁移规律受煤种、赋存状态、燃烧气氛、温度、粒径和锅炉类型等影响，导致其在煤灰中的分布不同，大多数的锂富集于飞灰中。
基于已有的煤及煤灰伴生锂资源的分布、测试手段、迁移规律和提取方法等研究，提出如下相关建议。今后应当重视华南、西南等富锂地区，进一步扩大对煤系伴生锂矿的勘探范围；借助于原位测试和面扫描等现代化测试手段，完善煤及煤灰中锂的赋存状态研究；将室内燃烧、软件模拟和电厂燃烧三者结合起来研究在燃煤过程中锂的迁移转化规律。对于从粉煤灰中提取锂而言，应当在机械/化学协同活化-深度脱硅的基础上，选择绿色高效的烧结剂和浸取方法，探索合适的分离手段将锂最大限度的分离，减少对设备的腐蚀及污染等问题；借鉴盐湖提锂技术，采用新技术、新方法提高锂的回收率以及简化工艺；在原有的单一元素提取基础上，建立多种元素协同提取的工艺流程，减少资源浪费、降低成本实现工业化生产。
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