煤炭在我国一次能源中占据主导地位,然而煤炭燃烧过程中会产生粉煤灰等固体废弃物,长期大量的堆存以及利用率低下等问题造成了严重的环境污染和资源浪费。山西及内蒙古作为我国华北地区重要的能源基地,其产生的粉煤灰中伴生大量的铝（Al）、锂（Li）、镓（Ga）和稀土（REE）等金属元素,可以作为重要的资源。目前对于粉煤灰中这些有价伴生元素的分布规律及浸出机理等方面的研究尚不全面,而且没有形成统一的认识,难以为后续有价元素的提取利用提供有效地指导。本论文选取了上述地区两种典型的粉煤灰样品,研究了其中有价元素的分布规律及浸出行为。主要得到以下结论:（1）循环流化床（CFB）飞灰的粒度分布相对集中而底渣的粒度分布较为分散。CFB粉煤灰中的物相主要以石英（SiO₂）和硬石膏（CaSO₄）为主,飞灰中还含有少量的石灰（CaO）、石灰石（CaCO₃）和赤铁矿（Fe₂O₃）,主要的化学组成为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO和SO₃。筛分后不同粒度飞灰中物相组成没有变化,粒度大于160目的底渣颗粒中仅含石英、硬石膏和石灰三种物相,粒度小于160目的颗粒中除上述三种矿物质之外还含有羟钙石（Ca（OH）₂）和石灰石。飞灰中SiO₂、Al₂O₃、Li、Ga和REE等有价元素的含量基本不随粒度变化,底渣中有价元素含量随着粒度的变化较为明显,其中SiO₂、Al₂O₃、Li和REE元素的含量随着粒度减小而减少,CaO和SO₃的含量则随着粒度的减小而增加,Ga的含量基本不随粒度变化。有价元素主要分布于粒度大于240目的飞灰和粒度大于80目的底渣颗粒中。（2）CFB粉煤灰中的铝主要以无定形硅铝酸盐的形式存在。酸碱交替浸出的方法可以有效破坏CFB粉煤灰中的Si-O-Al结构提高铝的浸出率。CFB粉煤灰中铝的浸出率为85.8%,硅的浸出率为67.1%,锂的浸出率为84.4%,镓的浸出率为85.4%,稀土元素的浸出率为64.6%,对它们分别进行分离提取可以拓宽CFB粉煤灰的利用途径。（3）煤粉炉（PC）粉煤灰中Si、Al、Li、Ga和REE等有价元素主要分布在粒度大于240目的飞灰和粒度大于80目的底渣颗粒中。PC粉煤灰的物相组成以莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）和石英为主,化学组成为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO和SO₃。不同粒度飞灰的物相组成基本相同,不同粒度底渣的物相组成差别较小。PC飞灰中SiO₂、Al₂O₃、CaO、SO₃、Fe₂O₃的含量基本不随粒径变化,底渣中SiO₂含量随粒度的减小略有降低,Al₂O₃、CaO、SO₃和Fe₂O₃的含量随粒度的减小略有升高,飞灰和底渣中Li、Ga和REE元素的含量基本不随粒度而变。（4）PC粉煤灰中的Al、Li、Ga和REE元素主要存在于晶相中。碳酸钠与PC灰中的莫来石反应破坏其晶体结构,有效释放晶相中的有价元素。经碳酸钠活化后PC灰中Al₂O₃的浸出率提高了74.8%,SiO₂的浸出率提高了30%,Li的浸出率提高了36%,Ga的浸出率提高了21.7%,REE的浸出率提高了30.4%。