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中國現(xiàn)在,非常缺鋰

地球知識局 2023/4/9 19:49:04 責編:夢澤

本文來自微信公眾號:地球知識局 (ID:diqiuzhishiju),作者:嚴寒,校稿:朝乾 / 編輯:板栗

最近,江西宜春地區(qū)私挖鋰礦事件,已經(jīng)引起了廣泛的輿論關注。中央政府也派出了多批工作組前往宜春整頓。

江西是礦產(chǎn)大省,鋰礦被私挖盜挖,直接原因是這種資源越來越有利可圖了,作為新能源電池的關鍵配料,鋰元素被譽為第四次工業(yè)革命的“白色石油”,是不可或缺的工業(yè)原料。中、日、美、歐、澳相繼將鋰列為戰(zhàn)略性金屬,其重要地位可見一二。

橫屏-宜春市的宜豐縣、奉新縣、高安市三縣市

交界地帶的瓷土瓷石礦伴生著豐富的鋰資源 ▼

中國目前是世界第一大新能源車生產(chǎn)國,隨著產(chǎn)量突飛猛進,碳酸鋰的價格也爆發(fā)式增長,截止 2023 年 1 月,鋰價已經(jīng)強勁上漲了 18 個月。

最近鋰價有所回落,但價格仍然不低 ▼

隨著鋰價大漲,去年 12 月,江西宜春部分村民就上山私挖濫采鋰礦,這種操作對資源顯然是破壞性掠奪,國家自然高度重視。當然,江西的鋰礦亂象,一方面是屢禁不止的民間行為,一方面也折射出我國的鋰不夠用。

原本裝飼料的麻袋

現(xiàn)在卻裝了滿滿當當?shù)氖^

(圖:eco.gov.cn)▼

今天我們就來從地理視角說說中國“缺鋰”的問題。

中國缺鋰

中國的鋰,從儲量來看并不算太少,根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù),全球鋰資源量 8600 萬噸,所謂資源量就是已探明的量,加上地質學家預估的儲量,可以說是“最佳猜測值”,其中已探明儲量是 2100 萬噸。

根據(jù)“中國礦產(chǎn)資源報告 2022”,中國的鋰折合成氧化鋰(Li2O)的儲量有 404 萬噸,排名第四,占全球儲量的 8.9%,占全球產(chǎn)量的 13%,屬于比下有余,比上不足。

但相比于我們的鋰元素消費量,這點產(chǎn)能就完全不夠看了。根據(jù)預測,到 2030 年,中國鋰元素需求將高達 70 萬噸,其中 45~50 萬噸要進口,對外依存度 65~70%,如果不能提前布局,以后很可能像其他礦產(chǎn)一樣被各種收割。

中國碳酸鋰的消費量和進口量年年攀升 ▼

而南美的一些國家,鋰礦富得流油,多到用不完。作為一種高度集中的礦產(chǎn),全球 58% 的鋰資源量都集中在南美“鋰三角”。其中,玻利維亞 2100 萬噸、阿根廷 1930 萬噸、智利 960 萬噸,中國這么大疆域也只有 510 萬噸,品質最好的是智利的 Atacama(念阿塔卡馬)鹽湖,單個資源量就高達驚人的 630 萬噸。

跟他們比,我國鋰礦最大的問題其實不是儲量,而是開發(fā)難度太大。

鹽湖鋰礦確實多,但真的難

人類能利用的鋰元素主要藏在鹽湖、巖石和沉積盆地的粘土中,這就決定了三種主要鋰礦類型:鹽湖鹵水型鋰礦、偉晶巖型鋰礦和沉積型鋰礦,我們簡稱為鹽湖鋰礦、硬巖鋰礦和沉積鋰礦。

其中,前兩者構成了全球鋰資源的 90%。而鹽湖鹵水生產(chǎn)鋰的成本更低,污染也更小,所以地位格外重要。

橫屏-全球主要鋰礦分布圖 ▼

在干旱地區(qū)的內陸湖,或者內陸湖干涸后留下的鹽殼(qiào)中,往往會富集大量的鋰元素,這就是鹽湖鹵水型鋰礦,鹽湖中鋰的濃度越高,開采價值越大。

鹽湖鋰的主要來源是新生代的火山和地熱活動。地熱水會淋濾地層和礦物中的鋰元素,并將其運移,再通過火山和地熱作用帶到地表,匯聚在鹽湖中。地熱還會加速水分蒸發(fā),相當于加速鋰元素的濃縮富集。

由于這種礦床的形成條件十分獨特,在全球主要分布在三大鹽湖集中區(qū):南美安第斯高原、美國西部高原和中國青藏高原。這三個地方全都是板塊碰撞的產(chǎn)物,也都有活躍的地質活動,玻利維亞阿塔卡馬鹽湖、美國大鹽湖、中國的扎布耶鹽湖都是其中的代表。

三大鹽湖集中區(qū)都在群山環(huán)繞的高原上 ▼

由于青藏高原隆升阻擋了印度洋的暖濕氣流,使得高原內部變得干旱寒冷,在中部西部和北部形成了一大堆鹽湖,其中富鋰鹽湖就有 80 多個,它們的氯化鋰(LiCl)含量大于每升 0.3 克,鋰離子濃度大于每升 0.05 克,都超過了鋰礦的工業(yè)品位。

青藏高原以前是一片汪洋大海

后因印度板塊與歐亞板塊碰撞才逐漸形成了“世界屋脊”

(圖:中國科學院西雙版納熱帶植物園)▼

此外,由于青藏高原的北部比南部更干旱,所以鹽湖發(fā)育也是北邊更早,柴達木盆地的鹽湖形成就早于西藏的鹽湖,導致湖里面的東西也不太一樣。

在鹽湖水分不斷蒸發(fā)的過程中,會依次析出各種化合物晶體,結晶順序一般是從碳酸鹽型,到硫酸鹽型,再到氯化物型

柴達木盆地的鹽湖由于發(fā)育比較早,已經(jīng)大量進入了“氯化物型鹽湖”的階段。雖然在衛(wèi)星圖上十分壯觀,但這些“鋰礦聚寶盆”其實很難開發(fā)。

靠北的察爾汗鹽湖就是氯化物型鉀鎂鹽礦床

橫屏-察爾汗鹽湖)▼

靠南的扎布耶鹽湖就是世界獨有的

天然結晶碳酸鋰的碳酸鹽型鹽湖

這就涉及到鹽湖提鋰的一個關鍵障礙 ——“鎂鋰分離”,鎂和鋰的離子半徑十分接近、化學性質相似,而且經(jīng)常在鹽湖鹵水中共生,我國大部分鹽湖中都含有較多的鎂離子,要提取鋰元素,就要“鎂鋰分離”,分離都需要成本,鎂離子的含量越高,分離難度就越大,成本也就越高。

不同的鹽湖適合的分離技術也不一樣 ▼

所以鹽湖鹵水中的鎂鋰比值的就成了鹽湖鋰礦價值高低的關鍵指標。

前面說的三種鹽湖,“氯化物型”的鎂鋰比值最高,“硫酸鹽型”次之,“碳酸鹽型”最低。

這就很尷尬了,我們最不缺的“硫酸鹽型”和“氯化物型”鹽湖,其實開采價值很低。

比如柴達木地區(qū)鹽湖的鎂鋰比值均值就高達 80 左右,南美三國的鹽湖就要低得多,只有 5-20 左右,成本完全不能比。

察爾汗鹽湖雖是中國已探明

資源儲量最豐富的可溶性鉀鎂鹽礦床

但其超高的鋰鎂比,導致提鋰十分困難 ▼

我們其實也有鎂鋰比值比較低的“碳酸鹽型鹽湖”,但基本都在西藏,在 4000 米左右的高海拔區(qū),能源匱乏、交通不便、生態(tài)脆弱,地形直接把成本拉上去了。

高寒地區(qū)的生態(tài)環(huán)境一旦被破壞就很難再恢復

在這開發(fā)資源需十分謹慎

總之,我們的鹽湖鋰礦雖然資源量十分可觀,但開發(fā)困難,成本遠高于美洲國家。

硬巖型鋰礦,巨大的潛力股

相比于鹽湖鋰礦,硬巖鋰礦的投資周期短、增產(chǎn)快,講求的就是短平快,隨著全球鋰價暴漲,硬巖鋰礦的市場地位迅速逆襲。2019 年全球鋰產(chǎn)量 43 萬噸,硬巖型鋰礦 26 萬噸,占比 60%,已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的南美鹽湖鋰礦巨頭,這些產(chǎn)能主要來自非洲南部、澳洲西部和南美洲中南部,比如著名的津巴布韋 Bikita 礦山,年產(chǎn)能高達驚人的 8 萬噸。

鹽湖鹵水型和硬巖型鋰礦產(chǎn)量變化圖 ▼

雖然我國的硬巖鋰礦成本同樣高于國外,但在價格暴漲的行情下,仍然能賺到高利潤。視頻開頭說的江西鋰礦私挖亂采,就是硬巖鋰礦。

我國最著名的硬巖鋰礦,就是可可托海三號坑。新疆可可托海有 86 種重要和稀有礦產(chǎn),鋰只是其中之一。在上世紀 50 年代,可可托海礦務局償還國外的礦產(chǎn)價值占到總外債的 40% 左右,可以說戰(zhàn)略價值非常重要。

可可托海三號坑除了鋰還有鈹、鉭、鈮等稀有金屬

其中鈹資源量居全國首位

硬巖鋰礦又分為“花崗巖型鋰礦”和“花崗偉晶巖型鋰礦”。

前者在我國江西、湖南、廣西都有大量分布,但這類礦床的鋰礦品位比較低,開發(fā)成本高。像江西宜春、宜豐的花崗巖型鋰礦床主要用作陶瓷材料,而且資源消耗極快。現(xiàn)在由于鋰價暴漲,反而成了民間盜挖的對象。

和前者相比,“花崗偉晶巖”中的鋰品位更高,也容易開采,在我國主要位于新疆阿爾泰和川西松潘-甘孜地區(qū)。其中新疆的可可托海三號坑、川西的甲基卡最為出名。

這種礦基本分布于各個時代的造山帶。

比如橫貫我國東西的昆侖-天山-祁連山-秦嶺-大別山造山帶和橫斷山脈造山帶。但相比國外,我國勘探到的礦點還太少,而且儲量有限,有些礦點海拔很高,交通也是個問題。

比如我國最大的偉晶巖型鋰礦床 —— 甲基卡礦床,位于四川康定、雅江和道孚三地的交界處,海拔 4300~4500 米(念四千三到四千五百米),已經(jīng)屬于青藏高原東部的高寒山區(qū),距離國道川藏公路塔公站有 25 公里,運輸十分困難。

不知得翻越多少個山頭才能從深山中把礦運出去

目前看來,我國最有成礦潛力的硬巖鋰礦還是 —— 新疆阿爾泰-天山-昆侖山成礦區(qū),新一輪的勘探也正在開展,新疆之外,松潘-甘孜和秦嶺地區(qū)也是未來的潛力股。

總體來說,我國無論是鹽湖鋰礦還是硬巖鋰礦,都有很大的提升空間,但前提是化學提純技術要提升、礦床勘察工作要開展。

而且我國最大規(guī)模的鋰礦都儲存在青藏高原上,既要降低高原開發(fā)的成本,還要平衡采礦和環(huán)境保護的關系,這些都還需要時間,而且即使成本降下來,也不能竭澤而漁。

綠水青山就是金山銀山

不必操之過急,畢竟礦就在那里

這一問題,對于青藏高原的其他礦藏也適用,以后我們會專門出一期講解青藏高原的采礦問題。

總之,從短期來看,大規(guī)模進口鋰資源是不可避免的,國內企業(yè)也確實在提前布局海外鋰礦,比如前面說的津巴布韋 Bikita 礦山,中礦資源就收購了 100% 股份,贛鋒鋰業(yè)也收購了加拿大 Millennial 礦業(yè)公司和墨西哥 Bacanora 礦業(yè)公司??梢哉f現(xiàn)在國際市場對鋰礦資源的爭奪已進入白熱化,好在這一次,我們的布局還不算太晚。即使以后卡脖子也不會太緊。

參考資料:

  • [1] 高春亮,余俊清,閔秀云等.全球鹽湖鹵水鋰礦床的分布特征及其控制因素 [J].鹽湖研究,2020,28 (04):48-55.

  • [2] 趙元藝.中國鹽湖鋰資源及其開發(fā)進程 [J].礦床地質,2003 (01):99-106.

  • [3] 董濤,譚紅兵,張文杰等.西藏地區(qū)鹽湖鋰的地球化學分布規(guī)律 [J].河海大學學報 (自然科學版),2015,43 (03):230-235.

  • [4] 王卓,黃冉笑,吳大天等.鹽湖鹵水型鋰礦基本特征及其開發(fā)利用潛力評價 [J / OL].中國地質:1-24 [2023-03-14].

  • [5] 隰彎彎,趙宇浩,倪培等.鋰礦主要類型、特征、時空分布及找礦潛力分析 [J / OL].沉積與特提斯地質:1-21 [2023-03-14].

  • [6] 陳衍景,薛蒞治,王孝磊,趙中寶,韓金生,周可法.世界偉晶巖型鋰礦床地質研究進展 [J].地質學報,2021,95 (10):2971-2995.

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