马志斌，张森，单雪媛，郭彦霞，程芳琴

（山西大学资源与环境工程研究所，国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室，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

煤炭是我国主要的化石能源，以煤炭为主的能源消费结构在短期内不会改变。随着现代工业对锂（Li）、镓（Ga）和稀土（REE）等战略金属资源的需求日益增加，煤炭中伴生矿产资源的开发日渐成为研究热点[1]。在我国山西北部和内蒙古地区高铝煤炭中伴生有Li、Ga和REE等微量稀有元素[2-3]，这些潜在的宝贵资源引起了广泛的关注。山西北部宁武煤田中Li的平均浓度为163.42μg/g，是世界煤中Li平均浓度的10倍以上，已达到煤伴生矿床工业品位；平朔矿区4号和11号煤层中镓含量均高于工业开采品位30μg/g[4-5]。内蒙古准格尔煤田主采煤层6煤层煤中Ga含量为30.1～76.0μg/g，高于Ga的工业品位[6]；黑岱沟煤矿6煤层为超大型Ga矿床沉积[7]；此外，REE也在准格尔煤田部分煤矿煤层中富集[8]。在煤炭利用的同时，考虑其中稀有金属元素的利用，对提升煤炭的经济价值具有重要的意义。

煤炭中微量元素在燃烧或热转化过程中会发生迁移，有些元素逸出进入气相，不易挥发的元素进入粉煤灰中[9]。已有研究表明，大多数微量元素会在粉煤灰中进一步得到富集[10-11]。Oboirien等[12]研究了煤中21种微量元素在富氧燃烧过程中的逸出情况，结果发现Li、Cr、V、Mn、Sr、Ba、Cu、Zn、Rb、Co、Ni、Ga、Pb、Be、Mo和U等16种元素是不挥发的，Ag、Cd、Te、Bi和Ti等5种元素是半挥发和挥发的；惰质组含量较高煤中的Li、Ga、Bi、Cr、Cu、Ni、Pb、Sr、Te和U等元素在灰中的富集率更高[13]。……