四川地质调查院教授级高级工程师付小方:亟需为中国锂资源开发利用寻求解决方案
2021-08-12 11:51 星期四
鲸平台 付小方
在国家新能源战略大背景下,新能源及新兴产业,已被纳入“十四五”规划。

能源的发展、安全与环境的协调,是全人类共同关心的问题。在国家新能源战略大背景下,新能源及新兴产业,已被纳入“十四五”规划。锂金属被广泛认可为“21 世纪的绿色能源金属和白色石油”,具有提供动力燃料、核聚变能和强大储能的作用。被国家列为了“关键金属”之一。在国家清洁新能源能源转型和碳中和中发挥重要作用。

全球的锂资源分布不均匀,有20多个国家发现了各种类型的锂矿床,但智利、玻利维亚、中国、澳大利亚、阿根廷、美国、阿富汗、巴西、津巴布韦等国家拥有大多数的锂资源。目前能被工业利用的锂资源主要为盐湖卤水型和硬岩型。全球查明锂资源量(均以Li 金属当量计算)大约为 4521 万吨,其中盐湖卤水型锂资源量为 2688 万吨,占比 59%,硬岩型锂资源量为 1545 万吨,占比 34%,沉积型黏土锂资源量为 289 万吨,占比 6%。目前硬岩型锂具有生产氢氧化锂具有成本和技术以及环保优势。

南美洲的智利、阿根廷、玻利维亚又称“盐湖锂三角”。在100多万平方千米的荒原中产布有100多个盐湖,其中玻利维亚乌尤尼盐湖( Salar de Uyuni)、智利阿塔卡玛盐湖( Salar de Atacama)和阿根廷翁布雷穆埃尔托盐湖( Salar deHombre Muerto)均为世界级超大型盐湖卤水型锂矿床。北美也是盐湖锂资源丰富的地区,主要有美国的加州布劳利(Brawley)、阿肯色州斯马科沃(Smackover)、索尔顿湖(Salton Sea)、克莱顿谷(Clayton Valley/Silver Peak)及加拿大比弗希尔湖(Beaverhill Lake)等盐湖锂资源产区。

硬岩型锂矿(锂辉石、锂云母等 )在澳大利亚、中国、津巴布韦、俄罗斯、加拿大、巴西以及刚果等都有分布。最著名的锂矿富集区主要有澳大利亚格林布、中国四川甘孜甲基卡和阿坝可尔因等地;沉积型锂矿虽然尚未工业利用,但已引起了广泛的关注,主要分布在北美洲和欧洲,其中以墨西哥 Sonora矿床和塞尔维亚的 Jadar最为著名 。在我国西南地区 也发现大量黏土型锂矿资源。大都处于研究勘探阶段。

值得关注的是,近年来随着各国对锂资源勘探不断加大中国、澳大利亚、美国、阿根廷以及加拿大等国锂资源量有较大的增量。澳大利亚西部除格林布什(Greenbushes,West Australia)硬岩型特大型锂矿床外,卡特琳(Mt Cattlin)锂钽矿、马里森(Mt Marion)锂矿以及皮尔甘古拉(Pilgangoora)锂钽矿等氧化锂获得了较大的增量。目前全球锂资源供给仍以硬岩型矿石提锂为主,澳大利亚和智利是最主要的锂矿生产国和供应地。盐湖提锂或将成为未来供给增长极。

中国是世界第三大锂资源国。截至2019年的统计,查明的锂资源量,折合金属锂为659.74万吨,其中盐湖卤水型锂( LiCl)资源量2363 万吨,折合金属锂资源量 387 万吨,约占全国资源量的 58.67%。主要集中产出在青海和西藏高原第四纪或现代的盐湖卤水中。其主要特点是大部分盐湖位于高海拔(大于3600m)地区,盐湖卤水类型,西藏大多属于碳酸盐型,青海大多属于硫酸镁亚型、氯化物型和硫酸盐型;盐湖卤水中锂浓度参差不齐,西藏扎布耶锂浓度位居世界前三位,属于优质碳酸盐型富锂盐湖,浓度达1413-1527mg/L,Mg/Li小于0.01,近年来,因受气候变化冻土融化等因素影响,盐湖中锂浓度有所下降。青海盐湖卤水中主要含钾、钠、镁、硼、铷、铯、溴等众多元素,以富集钾钠等为主,锂浓度较低,Mg/Li比较高。其中察尔汗盐湖属硫酸盐型,是以液体钾矿为主,固、液并存,且伴生锂等多种有益元素的综合性矿床,锂浓度124mg/L,Mg/Li比可高达1837。镁元素的大量存在,使得锂镁难以分离,产量低,是有待突破的技术瓶颈。

硬岩型锂矿,主要为伟晶岩型和花岗岩型。锂矿石为锂辉石和锂云母。全国估算氧化锂(Li2O)资源量约586.89万吨,折合金属锂资源量 272.62 万吨,占全国锂资源量的41.33%。其中四川西部锂辉石蕴藏量位居世界前列。已探明氧化锂(Li2O)资源量463.31万吨,占全国硬岩型锂矿的79.37%;江西宜春为锂云母型,氧化锂(Li2O)资源量为110万吨,近期氧化锂资源量有所增加;新疆阿勒泰锂辉石矿,资源濒临枯竭,但在和田大红柳滩等地有很大找矿发现。

四川省锂辉石矿产于甘孜藏族自治州和阿坝藏族自治州。20世纪70~80年代,原地矿部部署,四川省地矿局初步的找矿勘探,确立了资源储量居全国第一。21世纪初以来各矿权人在国家找矿勘探的基础上,在矿权范围开展了进一步的勘探。其中甘孜州甲基卡稀有金属锂矿田,位于康定市和雅江交界处,主体在雅江县。规模达到超大型、大型以及中型以上的矿床有 20 余处。代表性有雅江县麦基坦(X03脉)超大型、雅江县烧炭沟大型(151、154、131等18条脉) 、雅江县措拉大型(668、638等13条脉)、雅江县德扯弄巴大型(309、308脉)以及康定市石英包大型(134脉)锂矿床。

2012年以来,中国地质调查局和四川省自然资源厅部署了锂矿找矿与勘查,取得了找矿重大突破,探获了以雅江县麦基坦X03等氧化锂(Li2O)资源量114万吨。另雅江县惠绒矿业公司在木绒又发现一个大型的锂矿床,使甲基卡总体估算的氧化锂(Li2O)资源量280万吨,预测远景资源量达500万吨,特别是富含可核聚变的同位素 6Li,占据了世界锂资源的制高点,位居全球锂辉石矿前列;阿坝州科尔因锂矿田,位于马尔康市、金川县和壤塘县三县交界处,估算的氧化锂(Li2O)资源储量大于150万吨,预测远景资源量300万吨,代表性的有金川县李家沟超大型锂辉石矿床、业隆沟和热达门、龙古中型锂辉石矿床、马尔康市党坝超大型以及龙古中型锂辉石矿床。

中国锂矿资源丰富,目前开发利用不足,对外依存度达到 80%。从开发利用现状来看,对比南美盐湖,中国盐湖主要产布在青藏高原生态环境脆弱区,西藏地区盐湖虽然镁锂比普遍更低,但地处西藏高原,海拔均超过 4000 米,扎布耶盐湖虽然Mg/Li小,近年来,因受气候变化冻土融化等影响,湖水出现不同程度的淡化,锂品位有所下降,加之基础设施相对滞后,很难大规模生产。而青海盐湖Mg/Li比高普遍高,使得锂分离更加困难,成本高,必须完善提锂的关键技术,同时盐湖地区淡水资源缺乏,制约了大规模开发利用进程。

四川省甘孜州甲基卡锂矿田(付小方摄.2016)

已获资料表明,江西宜春锂云母型锂矿,由于Li赋存于云母的晶格中,锂云母原矿品位较低,化学成分复杂,伴生大量副产品提炼难度大规模提锂技术尚待突破,开发成本较高,近年来硫酸盐焙烧法技术提锂得到了优化提高。

四川省硬岩型锂矿具有氧化锂品位富而稳定(Li2O 1.3-1.61%)、共伴生铍铌钽铯铷等稀有金属多,易开采,选矿性能好,综合利用价值大等优势特点。锂矿石以锂辉石为主,经选矿富集后的氧化锂精矿可达5%~6%,提锂工艺成熟,可同时生产多种锂化合物。但锂矿均产布于经济欠发达的川西藏族地区,由于缺乏统筹整体的科学规划,上游锂资源和中下游产业链布局以及跨区域整合度不高,矿山基础建设薄弱,开发分散粗放、集中度低,一些矿权企业看重资本市场运作,不够重视产业政策及富民措施,一些矿权涉及腐败案等等,导致了优势锂矿开发利用缓慢。目前四川省有效的锂辉石采矿权有4个(阿坝州2个,甘孜州2个)。阿坝州属于四川省能投集团新能源动力股份有限公司控制的金川县李家沟锂辉石矿和盛新锂能控制的的业隆沟锂辉石矿。甘孜州甲基卡地区有效采矿属于融捷股份控制的康定市甲基卡(134脉锂矿和天齐盛合锂业控制的雅江县措拉锂辉石矿。

阿坝州李家沟锂辉石矿山,氧化锂资源储量51万吨,矿石氧化锂(Li2O)平均品位1.3%,目前正在加快建设的年处理原矿105万吨/年,年生产精矿20万吨,是目前国内投资最大的锂矿采选项目,预计2021年底建成投产,将改变国内锂矿供应格局。业隆沟氧化锂储量为8.4万吨,矿石Li2O平均品位为1.29%。根据公司计划,2021年计划生产规模40.50万吨/年,年产锂精矿6.96万吨;其它的马尔康县党坝锂辉石矿,业主方为众和股份, 2015年85万吨采选锂辉石矿项目投产,当年实现锂精粉约2万吨的产量,但后来因经营不善而陷入矿山股权一度被冻结,已于2019年7月9日被摘牌,复产困难。

甘孜州甲基卡地区康定市的134#脉锂矿,氧化锂储量41万吨,矿石氧化锂(Li2O)平均品位1.38%,自2013年底因环保事件停产后,直至2019年6月才正式复产,目前具有45万吨/年矿石处理的采选能力,而102万吨/年露天开采扩能项目正在原址建设中,锂矿精选项目另行选址在康定市姑咱镇鸳鸯坝建设;雅江县措拉锂矿氧化锂储量25.57万吨,矿石氧化锂(Li2O)平均品位1.30%.矿山至今未建成投产。

随着全球各国降低碳排放和碳中和的行动,电动汽车的快速增长以及可再生能源储能所需,锂电产业正迎来重要发展机遇期。国际能源署在2021年5月5日发布的一份世界能源展望特别报告预计,到2040年,能源行业对锂等关键矿产的需求将比现在增加6倍,拥有上游锂矿资源是锂电产业链发展壮大的关键。“白色石油”正牵动全球神经,各国都在以各种方式争夺锂资源。虽然以天齐、赣锋锂业为首的锂矿龙头拥有可观的海外权益,美国ALB(雅保)、智力SQM、中国天齐锂业、赣锋锂业四大龙头公司占据了全球锂资源市场约70%份额,但地缘政治以及疫情全球蔓延,锂等关键矿产国际竞争形势加剧,美国、欧盟、日本等主要发达国家相继通过法案,加强了锂等关键矿产的管控和储备。我国是目前世界锂资源第一消费大国,主要大量进口锂辉石矿石提锂。基于国内锂矿资源开发利用现状,亟需为中国锂矿开发利用寻求解决方案。

近期,我国盐湖开发迎来战略性发展机遇,青海省发布《建设世界级盐湖产业基地规划及行动方案》,盐湖提锂技术持续改善,西藏扎布耶盐湖由国资宝武入主后,迎来发展新机遇,将开启万吨碳酸锂综合开发项目。目前各盐湖主要采取膜法、吸附法与萃取法,不同资源禀赋需要差异化的提锂技术,整体上看技术工艺路线还有待优化。其中久吾高科的吸附耦合膜法盐湖提锂关键技术的开发与应用,完成多个盐湖小试、中试,正向工业化迈进,实现了多项盐湖提锂领域技术创新。

《四川省矿产资源总体规划(2021-2025)》(征求意见),将四川康定甲基卡-雅江德扯弄巴锂铍钽矿(包括康定甲基卡、雅江县德扯弄巴、雅江县措拉等锂矿区)、四川马尔康可尔因-金川李家沟锂铍矿(包括马尔康科尔因、党坝、地拉秋;金川县李家沟、业隆沟等锂矿区)设立为国家级锂资源基地, 强调川西锂矿开发必须贯彻“绿水青山就是金山银山”的理念,筑牢长江黄河上游生态屏障,守住自然生态安全边界,促进资源开发与生态保护协调发展,强化资源惠民和矿地和谐。要求锂矿立足现有矿业权,优化川西锂矿矿业权设置,推动甲基卡、可尔因地区锂矿资源的规模化、集约化、绿色化开发利用,鼓励现有矿山进行资源整合,推动矿山技术升级改造,提高矿山建设标准,达到绿色矿山要求,形成川西锂矿资源产业集群。同时对矿山开采规模设置最低限制,其中锂矿要求最低资源量规模50万吨Li2O,最低设计开采规模为100万吨/年矿石量。促进四川锂矿资源整合,强化个体矿山的资源储备,也有利于企业布局更优质的锂资源,充分发挥川西锂资源优势,实现经济效应。

下一步,建议做好战略定位与布局,统筹管理,确保国家战略资源安全,科学统筹规划,跨区域联合发展产业链,创立跨区域关联产业合作共赢新局面,融入四川新能源汽车及储能电池产业,打造万亿级锂产业链是一个必然的发展方向。

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