赵泽森，崔莉，郭彦霞，程芳琴

（山西大学资源与环境工程研究所，山西低附加值煤基资源高值利用协同创新中心，山西太原030006）

引 言

镓(Ga)是一种稀有金属元素，被称作“电子工业的粮食”[1]。目前镓主要应用于半导体、催化、医疗等领域，同时在热界面材料、焊接领域、光学领域和记忆合金等领域也有了崭新的应用和发展，其中镓在半导体行业的消耗量占其消耗总量的80%～85%[2]。镓在自然界没有独立成矿，主要是从铝土矿和炼锌废渣中提取，其中从铝土矿中提镓的生产量占总生产量的90%[3]。在过去40年中，镓的全球产量以年均7.4%的速度增长，2018年的产量达到410吨/年，其增长速率远超大多数工业金属[4]。尽管镓的年产量逐年增加，但随着半导体行业的蓬勃发展，对镓的需求也越来越大，预计到2050年，镓需求量是当前的10倍左右[5]。当前Ga产量无法满足日益增大的需求量，因此有不少科学家尝试从含镓废弃物中回收镓以缓解供需矛盾[6]。各种含镓的废弃资源中镓含量和主要元素如表1所示，其中GaAs、LED和铜铟镓硒(CIGO)等电子废弃物虽然镓含量较高，但是总量少，目前终端产品中镓的回收率不足1%[5]。煤和煤燃烧生成的粉煤灰中虽然镓含量较低，但储量大，潜在经济价值巨大[17]。2010年，在中国内蒙古准格尔探测发现超大型含镓煤矿，镓储量高达85.7万吨，这一含镓煤矿的发现使得我国金属镓的储量达到世界总储量的95%[18]。如表1所示，煤在燃烧生成粉煤灰后，镓可进一步富集1.3～2.2倍[19]，含量达到30～100μg/g(0.003%～0.01%)，超过工业开采品位(30μg/g)[20]，因此粉煤灰被视为镓的潜在来源之一。……