中国柴达木盆地首次发现黏土型锂矿，锂资源有多重要?

出品：科普中国

作者：张昊

监制：中国科普博览

据中国新闻网报道，科研人员在中国聚宝盆柴达木盆地首次发现黏土型锂矿，且具备巨大找矿前景。

作为重要的电池原料，锂对于现代社会的重要性不言而喻，任何与锂矿藏相关的新闻都可能掀起波澜。因此，我们还是应该对锂资源有一个基本的认知，这样才能从铺天盖地的报道中获得相对客观的资讯。这篇文章将为大家简要地介绍锂金属和锂矿产资源，快来看看吧。

柴达木盆地卫星照片

（图片来源：维基百科）

“黑不溜秋”的锂是一种怎样的金属？

表面新鲜的锂是一种银白色的金属，但在空气中静置后会与氮气发生反应，生成氮化锂，因而逐渐呈现黑色。一般来说，密度在5克/立方厘米以下的金属可称之为轻金属，而锂的密度只有0.534克/立方厘米，是最轻的金属，密度甚至还不到水的一半。

煤油中漂浮着的金属锂

（图片来源：维基百科）

锂的硬度非常低，大概和较硬的芝士差不多，在实验室中使用时可以直接用小刀进行切割。锂是人体中的微量元素之一，含有锂的盐类也是临床上治疗抑郁和双相情感障碍等精神类疾病的药物。但锂在人体内的必要量和过剩量是一个很接近的值，因此很容易摄入过量。

锂在工业上还可以用作鱼雷发射的燃料

（图片来源：维基百科）

作为一种轻元素，锂在地球和宇宙中的总丰度其实不算低，但锂经常被归类为稀有金属。这主要是由于锂矿在世界上的分布非常不均衡，仅仅智利一国就占据了全球锂出口量的35%。而同为南美国家的玻利维亚也是世界上锂矿产资源相对丰富的国家。

太阳系元素丰度示意图

（图片来源：维基百科）

从心脏起搏器到平板、手机以及电脑，无一不需要锂电池，因此锂已经是人们生活所不可或缺的一种重要物资。而新能源汽车的浪潮更是加重了人类对锂的需求。毕竟一台新能源汽车搭载的电池所需耗费的锂大约是笔记本电脑充电电池的100倍。假如全球的各种车辆全部转为依赖锂电池的新能源车，锂也真的可能会像石油一样，成为重要战略资源。

各有千秋的锂矿藏

锂矿藏一般来说有3种存在形式，一种是盐湖，也就是所谓的卤水锂，具体形态以氯化锂为主，占到全球锂矿总量的60%以上。如玻利维亚著名的“天空之镜”——乌尤尼盐沼，面积接近1万平方千米，锂资源储量超过2100万吨，是全球最大的单体锂矿。

全球锂矿资源集中于南美三国

（图片来源：参考文献2）

另外一种就是伟晶岩类型，也叫矿物锂，具体形态为氧化锂。今年2月在青藏高原琼嘉岗地区发现的超大型锂矿就是伟晶岩型锂矿藏，其中的氧化锂资源量也达到了100万吨级的水平。

而黏土锂主要是指沉积岩型的黏土锂矿，与前两者相比，丰度更低，目前还未实现大规模商业开采。

根据目前的探明储量，以上3种锂矿藏分别占全球锂资源总量的58%、26%和7%，其余类型主要包括油井卤水和地热卤水等。目前，商业开采集中在盐湖锂与矿物锂。未来3~5年，全球部分高品位的黏土锂矿也有望加入供给阵营，而针对油井卤水、地热卤水中锂的提取也正在研究中。

几种锂矿藏的探明储量

（图片来源：参考文献2）

决定商业开采可行性的最大因素，归根到底还是成本。卤水锂开采容易，成本上有着矿物锂无法企及的优势，前者的单位生产成本仅仅不到后者的一半。在锂需求尚未到达如今水平的几十年前，卤水锂是精制锂的主要来源。但由于锂资源价格在十年间增长了10倍不止，目前以上两种类型的锂矿资源均有巨大盈利空间。因此，从2015年起，全球来源于卤水锂和矿物锂的锂产量已经达到了持平的程度。

典型卤水锂矿藏中的锂含量约为0.02~0.05%，部分富矿可以达到0.15%以上。一般来说，盐湖中锂含量在0.0025%以上即具有开采价值，且该数值随着提炼技术的进步和锂资源行情的走俏不断下探。从含量角度来说，卤水锂绝非富矿，但利用自然蒸发的方式，可以以极低的成本迅速实现锂卤水的凝缩。之后再以各种化学和物理方式处理浓缩后的卤液，即可得到氯化锂。只是自然蒸发过程本身极为缓慢，从盐湖原液导入盐田蒸发到提纯出氯化锂，生产周期往往在1年以上。

盐田系统可实现锂的富集，先后提取钠、钾以及初步分离镁

（图片来源：参考文献2）

矿物锂根据产地的不同，含锂矿石的种类和丰度都有所区别。典型的锂矿石有锂辉石、锂云母、叶长石、锂霞石、锂磷铝石等。这类矿物中锂以氧化锂和硅酸铝锂等形态存在，换算后的锂含量在1%~6%，同样并非富矿。从锂矿石中提取锂的一般流程为：先在1100摄氏度下对矿石进行焙烧，再以硫酸处理焙烧后的产物，得到硫酸锂。提纯净化后和碳酸钠反应生成最终产物碳酸锂。该工艺需要消耗大量的能源和药品，因此成本相对于卤水锂要高出不少。

锂辉石

（图片来源：维基百科）

与矿物锂相比，黏土锂的丰度还要低上一个数量级以上，以高丰度著称的塞尔维亚贾达尔黏土型锂矿石中，锂含量也不过为1.2%。与之相比，大部分现有的黏土锂矿藏中的锂含量仅为0.01~0.2%左右。虽然成功的商业开采案例仍然凤毛麟角，但黏土锂的提取工艺已经较为成熟。大致的工艺路线为：先对黏土矿石和稀硫酸的混合物进行淋滤，然后将淋滤液逐级过滤，从中回收不同产品，最后再对滤出的液体进行离子交换。最后，通过以上工艺提取的碳酸锂纯度可达99%。

从黏土锂中回收锂的工艺流程

（图片来源：参考文献3）

锂资源在未来会成为人类科技发展的瓶颈吗？

很多人可能会有这样的担忧，假如有一天，以上3种锂资源真的消耗殆尽，人类将何去何从？其实，这一问题可能也没有大家设想的那么悲观。占据地表大部分面积的海洋，本身就是巨大的盐湖。海水中蕴藏的锂，据测算可达2300亿吨以上，实际上是取之不尽用之不竭的。

不过从丰度来说，与乌尤尼盐沼2800ppm的含锂量相比，海水中的含锂量仅有不到0.2ppm。现阶段人类的技术水平仍然不足以让海水中提取锂变成可以落地的产业。不过人类一旦突破从海水中选择性过滤锂的技术，我们就能实现真正的“锂”自由了。

一望无际的乌尤尼盐沼

（图片来源：维基百科）

参考文献：

中国聚宝盆柴达木盆地首次发现黏土型锂矿 具备巨大找矿前景

https://www.sohu.com/a/587005821_463571

锂想系列21:中国盐湖提锂，走向成熟

https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202109101515340104_1.pdf?1631266681000.pdf

国内外主要沉积型锂矿分布及勘查开发现状

http://en.cgsjournals.com/zgdzdcqkw-data/ykcs/2019/3/PDF/ykcs-38-3-354.pdf