粉煤灰中镓的提取工艺对比与优化实验研究

杜万廷^1，2，贺小元^1，2，王李申¹，赵彩琪¹，杨 盼¹，柳知彤¹

（1.延安大学石油工程与环境工程学院，陕西 延安 716000；

2.延安市工业固体废物资源化处理与处置重点实验室，陕西 延安 716000）

摘  要：粉煤灰作为燃煤电厂产生的大量固体废弃物，富含稀散金属镓，具有重要的资源化潜力。系统综述了粉煤灰中镓的赋存形态、预处理方法、浸出技术及分离富集工艺，并基于大唐电厂粉煤灰样品开展了实验研究。结果表明，粉煤灰中镓含量为31.96~37.41μg/g,具备工业提取价值。实验对比了3种提取工艺，其中“烘焙煅烧-反萃取法”提取效率最高(59.12%），而“直接酸浸法-泡塑吸附法”预处理提取率为48.03%。研究指出，优化焙烧条件、浸出参数及开发绿色高效分离技术是提升粉煤灰中镓提取效率的关键方向。

关键词：粉煤灰;镓；酸浸法;碱浸法；分离富集

1 粉煤灰中镓的赋存形态与预处理

1.1 镓的赋存特征

镓在粉煤灰中主要与铝硅酸盐玻璃体结合（占比>80%），少量以氧化物或吸附态存在，其含量通常在30~100μg/g，显著高于地壳丰度(19μg/g)。由于镓和铝的地球化学性质相似，煤中镓一般与黏土矿物有关，镓主要以类质同象取代铝而赋存在含铝矿物中，例如内蒙古准格尔煤田煤中勃姆石是镓的主要载体，主要来源于铝土矿，镓在勃姆石中的含量均值为0.09%。

1.2 预处理方法

粉煤灰中镓的赋存形式主要为铝硅酸盐包裹体或类质同象替代结构，其直接浸出效率通常低于20%。粉煤灰中镓元素提取预处理方法包括物理分选、焙烧活化、机械活化等，其中，物理分选常常通过磁选、浮选分离含铁矿物，减少后续浸出干扰”。焙烧活化通过高温或化学添加剂破坏矿物晶体结构，释放被束缚的镓元素，显著提升后续浸出效率。在600~800℃下焙烧2~4h，破坏玻璃体结构，释放被包裹的镓。机械活化通过机械力（如研磨、冲击、剪切）破坏粉煤灰的晶体结构，增加反应活性位点，从而显著提升镓的浸出率，如球磨（粒径<75μm）增加反应比表面积，提升浸出率20%~30%。

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