鄭綿平院士團隊侯獻華:鋰資源量對電動車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展有強支撐性,關(guān)鍵在提取利用技術(shù)等
01
從地質(zhì)角度,鋰礦床有不同的理解。 以往將鋰礦床劃分為鹽湖型和硬巖型,隨著近期鋰資源供需增強,地質(zhì)勘察力度的加大,我們按照鋰的成礦作用性質(zhì)和成礦動力來源,現(xiàn)對鋰礦床的成因類型劃分為外生和內(nèi)生兩個大類、10種類型。外生鋰礦床分為液相(鹽湖型、油田水型、海相深部、地?zé)嵝停?,固相包括粘土型,Jardar型。內(nèi)生鋰礦床分為花崗偉晶巖型、花崗巖型、云英巖型、巖漿熱液型。今天主要講外生鋰礦床的液相。
剛才提到外生類鋰礦分為固相和液相兩種物相,屬于液相有4種,固相2種。
(1)鹽湖型:該類型約占全球鋰資源儲量的50%,由于開發(fā)成本較低,環(huán)保條件較好,是世界主要開發(fā)的鋰礦類型。僅有我國西藏碳酸型鹽湖發(fā)現(xiàn)天然碳酸鋰,稱其為扎布耶石。
(2)油田水型:在中國、美國和加拿大均已發(fā)現(xiàn)該類鋰資源。美國阿肯色州等5個州,油田水中均含有鋰資源,中南部海灣地區(qū)Smackover地層中,鹵水含鋰達692 mg/L(Garreff,2004),已開展資源評價。中國柴達木西部南翼山古近系-新近系油田水LiCl含量超過工業(yè)品位,且Mg/Li低,可用廉價的太陽能蒸發(fā)開采,而具有重要利用前景。
(3)海相深部鹵水型:本類型在我國四川盆地三疊系和美國西南海灣地區(qū)侏羅系(Smackover建造,Gene Collins,2000)已有發(fā)現(xiàn)。
(4)地?zé)嵝停罕绢愋褪切陆陂_拓的鋰資源。全球含鋰熱水絕大多與上述3種鋰礦床有成因聯(lián)系。如青藏高原、南美鋰三角以及北美索爾頓海地?zé)釁^(qū)。鋰含量基本能超過工業(yè)品位。
還有兩種固相:Jardar型和粘土型。賈達爾型(Jardar型)是力拓公司在塞爾維亞勘察了羥硼硅鈉鋰石,Li2O約206萬噸,B2O3資源量約1500萬噸。
另外一種粘土型:全球粘土沉積只有一小部分富含鋰,其成因主要來自水熱過程,還有的與火山凝灰沉積有關(guān)。該類型約占世界鋰資源的7%。已發(fā)現(xiàn)美國內(nèi)華達州北部,麥克德米特(McDermitt)中新世破火山口Kings Valley粘土型鋰礦床。墨西哥索諾拉州(Sonora )粘土型鋰礦,距離美國邊界約170 km,與內(nèi)華達的鋰礦是同一成礦帶。平均含鋰約為2300 ppm,資源儲量為7.74 Mt (Li2CO3)。
物質(zhì)來源——外生類鋰鹽的成因
我國青藏高原鋰、硼研究揭示,它與深部熱水密切相關(guān),上世紀(jì)80年代已劃出青藏高原熱水有2個高鋰中心。另外,在柴達木盆地,發(fā)現(xiàn)主要是南北火山和現(xiàn)代熱水補給,形成了東西三代、南北對稱的形式。
從國內(nèi)外形成外生鋰礦床物質(zhì)分析,表明鋰主要來源于深部,并同特定的地質(zhì)構(gòu)造條件密切相關(guān)。①南北帶東太平洋是洋殼俯沖;②東西帶特提斯陸-陸碰撞,鋰主要來自洋底和地殼泥質(zhì)沉積物與地幔的重熔,通過火山和地?zé)崴?,在淺地表外生作用下長期分異、聚集而成礦。
02
鋰資源的分布規(guī)律
在全球范圍內(nèi)并不是所有的火山灰及熱水都是富鋰的。而以新生代成礦而論,主要是同兩個成礦帶有關(guān)。
南北成礦帶主要是包括北美三角、南美三角。
東西成礦帶受惠特底斯和陸陸碰撞,包括我國的青藏高原,伊朗高原、安納托利亞
世界主要鹵水鋰資源分布,主要是南北成礦帶、東西成礦帶,在我國主要分布在青藏高原、湖北江陵和四川盆地。
03
我國鋰資源特點
我國鋰資源豐富,主要分布在青海、西藏、新疆、四川、江西、湖南等省區(qū)。其中西藏和青海為鹽湖鹵水型,新疆、四川、江西、湖南等為花崗偉晶巖或花崗巖礦物型。值得注意的是,青海柴達木盆地西部和川西深層富鉀鹵水遠景極大;湖北江陵凹陷的地下鹵水鋰資源也有一定遠景。青海、西藏和四川鋰資源儲量占85.23%
1.總的來講,鹽湖型和硬巖型鋰鹽
(1)資源分布集中
(2)類型多樣,既有各種液體型的,也有硬巖型的。
(3)均為多組分的綜合性礦床。
2.這里重點介紹鹽湖鋰資源的特點:1)我國富鋰鹵水主要類型包括碳酸鹽型、硫酸鹽型和氯化物型三種,主要分布在青藏高原地區(qū),湖水中含有多達59 種元素。
2)碳酸鹽型鹽湖主要分布在藏北地區(qū),鹵水以低Mg/Li和含固相鋰礦物為特征。以富含Li、Cs、Rb為特征,固相主要以碳酸鋰和含鋰白云石為主,代表性鹽湖為西藏扎布耶鹽湖。
3.硬巖鋰資源特點:硬巖型品位偏低,儲量大;雖然我國的硬巖型鋰礦床從資源量角度講,均是大型或超大型,但是,其品位普遍偏低,四川甲基卡和馬爾康的鋰鈹?shù)V含Li2O平均在1.2%左右,江西宜春的鉭鈮礦Li2O在0.3-0.4%(部分可達1.2%)。
4.特種鹽湖分帶性與礦床類型
5.柴達木鹽湖總體特征:這兩年鹽湖鹵水的鋰資源提取重點產(chǎn)量的爆發(fā)還是在柴達木盆地,柴達木盆地實際上有3種類型的鹵水,西部包括3種類型,但是水資源比較短缺;中東部主要是現(xiàn)代鹽湖。柴達木盆地西部構(gòu)造中的油田水有益組份高、富水性好、具有一定規(guī)模等特點。
6.提鋰工藝:國內(nèi)從鹽湖鹵水中提取鋰生產(chǎn)碳酸鋰工藝方法,主要有沉淀法、萃取法、吸附法、碳化法、煅燒浸取法和電滲析法等。其中沉淀法、吸附法和電滲析法研究較廣泛深入,是目前青海鹽湖企業(yè)提取碳酸鋰的主要方法。
深層鹵水,我們鹽湖中心在柴達木西部,利用在南翼山油田現(xiàn)場修建的50000 m2多級鹽田,以南6、13井油田水為原料,進行了中試鹽田擴大試驗。通過鹽田勘曬,通過一個工藝路線,在野外蒸發(fā)以后得到9.18克/升的濃鹵,最終獲得品位為95.17%的碳酸鋰混鹽40kg。相當(dāng)于我們做的野外鹽田和車間提取結(jié)合起來的對深層鹵水的研究和析取實驗。
04
鋰資源的可供性分析
現(xiàn)在新能源汽車的爆發(fā),產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)對鋰的需求越來越緊迫,這是2020年,美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計的世界上鋰資源總體的量,全球總計鋰金屬儲量約2100萬噸,鋰金屬資源量為8022.5萬噸。
全球的鋰資源,到底能不能支撐電動車和儲能等發(fā)展?根據(jù)已探明鋰資源儲量,可以做一個粗略的匡算。此外,從全球的成礦遠景來看,鋰資源量還有數(shù)倍的遠景,可以做進一步發(fā)展的支撐。
下面以用鋰用量大的電動車做個探討。
A:一輛小型混合動力電動汽車使用 4 kg 純金屬鋰;2100萬噸儲量大約60%可以用,這樣就是1260萬噸,大概可以供31.5億輛車用。
B:一輛鋰電動公交車使用 40 kg 純金屬鋰;2100萬噸儲量大約60%可以用,這樣就是1260萬噸,約支撐3.15億輛車用。
目前各種預(yù)測說到2030年全球新能源車可以達到3000萬輛,根據(jù)統(tǒng)計鋰資源的量對新能源汽車發(fā)展還是具有很強的支撐。
同時還要考慮鋰電池可以長期使用,而且可以回收,所以并不是一次性的消耗產(chǎn)品。
目前,傳統(tǒng)鹽湖提鋰收率一般在20-30%,如果提鋰方法、技術(shù)改進,收率可以達到60-70%,相當(dāng)于可利用資源量又有3倍增量。
由此不難看出,鋰資源對電動車和儲能設(shè)備等產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有強支撐性。
為什么現(xiàn)在供不應(yīng)求?關(guān)鍵在于提取利用技術(shù)創(chuàng)新。以及產(chǎn)量的釋放需要周期。
05
結(jié)語
談些自己的想法:1.世界鋰資源可以劃分為10種類型。中國具有多種類型的鋰資源,并有很大的前景,進一步加強科學(xué)研究,摸清家底,可以大幅度擴大鋰資源儲量遠景。從經(jīng)濟、環(huán)境友好角度考量,建議重點開展鹽湖型和深部鹵水型鋰資源勘查,酌情開展優(yōu)質(zhì)偉晶巖型勘查,以保障戰(zhàn)略鋰資源立足國內(nèi),以致為構(gòu)建我國礦業(yè)強國,打造鋰電資源“航空母艦”。
2.當(dāng)前我國正面臨著建設(shè)鋰電產(chǎn)業(yè)強國全所未有的機遇,應(yīng)該面對挑戰(zhàn)、抓住機遇,為了使我國鋰電產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展,還需要未雨綢繆,高度重視,及早部署,采取走出去戰(zhàn)略,占據(jù)在國外資源,加強自主權(quán)和控制力,為實現(xiàn)中華偉大復(fù)興的中國夢做出貢獻。
關(guān)于2021(第十六屆)動力鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇
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