通常來說，煤炭主要由碳、氫等能量元素構(gòu)成，但其中也蘊(yùn)含多種具有經(jīng)濟(jì)附加值的其他礦物和金屬元素。從煤炭中萃取金屬并非一個(gè)新理念。早在19 世紀(jì)，人們就利用富含礦物資源的煤炭提取釩和銀。優(yōu)美科（Umicore）等公司現(xiàn)今仍然利用煤炭提取鍺元素。

燃煤電廠通常安裝靜電除塵器或袋式除塵器，可以吸附煤炭燃燒生成的粉煤灰，而粉煤灰中含有有價(jià)值的元素。近年來，隨著人們對粉煤灰的綜合管理能力、環(huán)境影響問題以及對煤炭中某些混合物風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂不斷提高，對從粉煤灰中提取金屬的興趣也與日俱增。例如，未來幾年中國企業(yè)有望從粉煤灰中提取600 多萬噸氧化鋁（礬土）。此外，還有部分相關(guān)企業(yè)一直在研究釩、鈦、鍺、鎵、稀土元素、鈧等戰(zhàn)略性金屬元素的回收工藝。這類金屬元素在電子工業(yè)、光學(xué)、電池、催化劑、汽車和清潔能源等領(lǐng)域中至關(guān)重要。

全球每年的粉煤灰產(chǎn)量多達(dá)15 億噸，主要用于建筑行業(yè)。但研究數(shù)據(jù)表明，盡管某些地區(qū)缺乏膠結(jié)C 類粉煤灰，但是相當(dāng)一部分粉煤灰未得到有效利用( 例如作為低價(jià)值填充材料)，甚至直接廢棄。一些大型金屬回收企業(yè)正在研究大規(guī)�；厥盏V物和金屬的創(chuàng)新方式，這意味著利用粉煤灰提取金屬和生產(chǎn)建筑材料不一定相互排斥。

雖然全球都在利用粉煤灰提取金屬和礦物，但國家層面的政策可進(jìn)一步鼓勵和推動該產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，美國環(huán)境保護(hù)署于2014 年12 月頒布了發(fā)電廠粉煤管理新規(guī)，不再將粉煤灰列為有害物質(zhì)。

盡管政治、社會和環(huán)境因素推動著金屬回收行業(yè)的發(fā)展，但在規(guī)章制度和經(jīng)濟(jì)性方面仍存在不確定性，而且各類金屬回收工藝的全生態(tài)影響足跡的數(shù)據(jù)仍然缺乏。因此，在最近一項(xiàng)名為《從粉煤灰中提取金屬的商業(yè)性研究——全球縱覽》（Commercial Recovery of Metals from Coal Ash – Global Review）的研究報(bào)告中，明晰洞察有限責(zé)任公司評估了從粉煤灰中提取金屬存在的機(jī)會和挑戰(zhàn)。這項(xiàng)獨(dú)立評估涵蓋了已公布的數(shù)據(jù)，以及行業(yè)內(nèi)的全球關(guān)鍵利益相關(guān)者和專家的觀點(diǎn)，形成了一份包括商業(yè)業(yè)態(tài)、市場驅(qū)動和市場壁壘的更廣泛的行業(yè)發(fā)展前景展望。同時(shí)，報(bào)告也分析了該行業(yè)發(fā)展的選擇路徑。本文總結(jié)了該評估報(bào)告中的分析要點(diǎn)和結(jié)論以供參考。

商業(yè)價(jià)值

粉煤灰中金屬元素的價(jià)值差異較大，取決于煤炭中金屬元素的含量。雖然可用數(shù)據(jù)稀少，但根據(jù)已有數(shù)據(jù)分析表明，基于報(bào)告撰寫時(shí)的價(jià)格，不包括富含金屬的罕見煤種，富鈧煤和富鍺煤的提取價(jià)值可能最高。英國地質(zhì)學(xué)會采集了11 個(gè)粉煤灰樣本，樣本數(shù)據(jù)顯示，即使是鈧含量最低的粉煤灰每噸價(jià)值也接近5000 美元，富鈧粉煤灰的價(jià)值可達(dá)到每噸40000 美元以上。富鍺粉煤灰的最高價(jià)值達(dá)到了每噸3500 美元。全球鈧元素的市場相對較小，2014 年的產(chǎn)量還不到15 噸。但隨著諸如新型合金、固體氧化物燃料電池( 用于可再生能源儲能技術(shù)) 等新應(yīng)用的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來幾年市場需求將大幅增加。

按照目前市場價(jià)格水平，某些富含鏑和釔的煤炭產(chǎn)生的粉煤灰價(jià)值分別可以達(dá)到每噸245 美元和210 美元�？紤]到稀土元素（Rare Earth Elements，REE）的供給安全和日益增長的需求，美國的一些機(jī)構(gòu)正在開展研究，勘定稀土元素含量較高( ＞ 1000ppm) 的煤層。此舉最近備受矚目。例如，物理科學(xué)公司（Physical Sciences Inc.）預(yù)測，即使粉煤灰中的稀土元素含量比礦物中的含量低得多，到2020 年，大約10% ～ 15% 的粉煤灰即可滿足美國對稀土元素的需求。這一預(yù)測考慮了稀土元素含量的變動和提取產(chǎn)出率。

此外， 為提取富含的某種特定金屬元素，可以將粉煤灰進(jìn)行分類分級，從而能夠?qū)Ψ勖夯疫M(jìn)行預(yù)處理和分級分離，來提高金屬元素的濃度，提高提取和回收效率。該技術(shù)領(lǐng)域有待進(jìn)一步探索。

粉煤灰提取金屬的領(lǐng)軍企業(yè)

在粉煤灰提取金屬領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的部分企業(yè)和項(xiàng)目詳情請參考《從粉煤灰中提取金屬的商業(yè)性研究——全球縱覽》報(bào)告。以鍺元素為例，鍺可以用作半導(dǎo)體和催化劑，并用于生產(chǎn)顯微鏡的廣角鏡和物鏡，是從粉煤灰中提取的重要金屬元素，目前在運(yùn)的工廠集中在中國和俄羅斯。這些國家開采富含鍺元素的煤層，利用提取工藝，從粉煤灰中提取鍺。中國也開展了多個(gè)利用粉煤灰提取鋁的商業(yè)化項(xiàng)目，盡管有專家認(rèn)為這些項(xiàng)目暫時(shí)可能不會盈利 。

未來展望

盡管煤粉灰提取金屬是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，但許多公司似乎都已經(jīng)掌握了一些前景廣闊的技術(shù)。 然而，這些新興企業(yè)的成功取決于原料選擇、工藝優(yōu)化、成本、物流、金屬市場、供應(yīng)鏈等環(huán)節(jié)。此外，與從金屬礦中提取金屬相比，從粉煤灰等殘留物中提取金屬的數(shù)據(jù)甚少，并且參與評估企業(yè)的數(shù)量有限，因此，需要進(jìn)一步評估金屬提取的環(huán)境影響。

以下建議將有助于促進(jìn)粉煤灰提取金屬的經(jīng)濟(jì)可行性，其中部分技術(shù)問題已經(jīng)被企業(yè)解決，包括：
（1）通過預(yù)處理來提高金屬元素濃度，進(jìn)而提高提取效率。
（2）高效地提取一系列有價(jià)值的微量金屬鹽至一定濃度，用于進(jìn)一步處理。
（3）金屬濃縮成分分離和處理設(shè)施集中化，從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中獲益。
（4）實(shí)現(xiàn)同時(shí)回收大量礦物材料、生產(chǎn)具有附加值的產(chǎn)品，并提取金屬元素，提高總利用水平和收入。

充分利用粉煤灰中的所有資源，可以逐步實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用。將粉煤灰中的不同成分分離開來，充分利用每種成分的最高價(jià)值，用作填充物或貿(mào)易商品，在建筑、化學(xué)或金屬提取方面的更高價(jià)值利用是粉煤灰利用的最終目標(biāo)。