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行业峰会

郑绵平院士团队侯献华:锂资源量对电动车等产业发展有强支撑性,关键在提取利用技术等

佚名2022-01-07
根据统计,锂资源的量对电动车和储能设备等产业发展具有强支撑性。为什么现在供不应求?关键在于提取利用技术创新,以及产量的释放需要周期。——中国工程院院士郑绵平团队侯献华

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10月19日,在“2021(第十六届)动力锂电池技术及产业发展国际论坛”上,中国工程院院士郑绵平团队侯献华作题为《创新开源,为全球锂电产业发展提供资源保障》的演讲,他从锂资源的分类及成因、锂资源的分布规律、我国锂资源特点、锂资源的可供性分析等五个方面详细介绍了当前的锂资源情况。


01


锂资源的分类及成因


从地质角度,锂矿床有不同的理解。  以往将锂矿床划分为盐湖型和硬岩型,随着近期锂资源供需增强,地质勘察力度的加大,我们按照锂的成矿作用性质和成矿动力来源,现对锂矿床的成因类型划分为外生和内生两个大类、10种类型。外生锂矿床分为液相(盐湖型、油田水型、海相深部、地热型),固相包括粘土型,Jardar型。内生锂矿床分为花岗伟晶岩型、花岗岩型、云英岩型、岩浆热液型。今天主要讲外生锂矿床的液相。


刚才提到外生类锂矿分为固相和液相两种物相,属于液相有4种,固相2种。


(1)盐湖型:该类型约占全球锂资源储量的50%,由于开发成本较低,环保条件较好,是世界主要开发的锂矿类型。仅有我国西藏碳酸型盐湖发现天然碳酸锂,称其为扎布耶石。


(2)油田水型:在中国、美国和加拿大均已发现该类锂资源。美国阿肯色州等5个州,油田水中均含有锂资源,中南部海湾地区Smackover地层中,卤水含锂达692 mg/L(Garreff,2004),已开展资源评价。中国柴达木西部南翼山古近系-新近系油田水LiCl含量超过工业品位,且Mg/Li低,可用廉价的太阳能蒸发开采,而具有重要利用前景。


(3)海相深部卤水型:本类型在我国四川盆地三叠系和美国西南海湾地区侏罗系(Smackover建造,Gene Collins,2000)已有发现。


(4)地热型:本类型是新近正在开拓的锂资源。全球含锂热水绝大多与上述3种锂矿床有成因联系。如青藏高原、南美锂三角以及北美索尔顿海地热区。锂含量基本能超过工业品位。


还有两种固相:Jardar型和粘土型。贾达尔型(Jardar型)是力拓公司在塞尔维亚勘察了羟硼硅钠锂石,Li2O约206万吨,B2O3资源量约1500万吨。


另外一种粘土型:全球粘土沉积只有一小部分富含锂,其成因主要来自水热过程,还有的与火山凝灰沉积有关。该类型约占世界锂资源的7%。已发现美国内华达州北部,麦克德米特(McDermitt)中新世破火山口Kings Valley粘土型锂矿床。墨西哥索诺拉州(Sonora )粘土型锂矿,距离美国边界约170 km,与内华达的锂矿是同一成矿带。平均含锂约为2300 ppm,资源储量为7.74 Mt (Li2CO3)。


物质来源——外生类锂盐的成因

我国青藏高原锂、硼研究揭示,它与深部热水密切相关,上世纪80年代已划出青藏高原热水有2个高锂中心。另外,在柴达木盆地,发现主要是南北火山和现代热水补给,形成了东西三代、南北对称的形式。


从国内外形成外生锂矿床物质分析,表明锂主要来源于深部,并同特定的地质构造条件密切相关。①南北带东太平洋是洋壳俯冲;②东西带特提斯陆-陆碰撞,锂主要来自洋底和地壳泥质沉积物与地幔的重熔,通过火山和地热水,在浅地表外生作用下长期分异、聚集而成矿。

02


锂资源的分布规律


在全球范围内并不是所有的火山灰及热水都是富锂的。而以新生代成矿而论,主要是同两个成矿带有关。


南北成矿带主要是包括北美三角、南美三角。


东西成矿带受惠特底斯和陆陆碰撞,包括我国的青藏高原,伊朗高原、安纳托利亚


世界主要卤水锂资源分布,主要是南北成矿带、东西成矿带,在我国主要分布在青藏高原、湖北江陵和四川盆地。



03


我国锂资源特点


我国锂资源丰富,主要分布在青海、西藏、新疆、四川、江西、湖南等省区。其中西藏和青海为盐湖卤水型,新疆、四川、江西、湖南等为花岗伟晶岩或花岗岩矿物型。值得注意的是,青海柴达木盆地西部和川西深层富钾卤水远景极大;湖北江陵凹陷的地下卤水锂资源也有一定远景。青海、西藏和四川锂资源储量占85.23%


1.总的来讲,盐湖型和硬岩型锂盐

(1)资源分布集中

(2)类型多样,既有各种液体型的,也有硬岩型的。

(3)均为多组分的综合性矿床。


2.这里重点介绍盐湖锂资源的特点:1)我国富锂卤水主要类型包括碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三种,主要分布在青藏高原地区,湖水中含有多达59 种元素。


2)碳酸盐型盐湖主要分布在藏北地区,卤水以低Mg/Li和含固相锂矿物为特征。以富含Li、Cs、Rb为特征,固相主要以碳酸锂和含锂白云石为主,代表性盐湖为西藏扎布耶盐湖。


3.硬岩锂资源特点:硬岩型品位偏低,储量大;虽然我国的硬岩型锂矿床从资源量角度讲,均是大型或超大型,但是,其品位普遍偏低,四川甲基卡和马尔康的锂铍矿含Li2O平均在1.2%左右,江西宜春的钽铌矿Li2O在0.3-0.4%(部分可达1.2%)。


4.特种盐湖分带性与矿床类型


5.柴达木盐湖总体特征:这两年盐湖卤水的锂资源提取重点产量的爆发还是在柴达木盆地,柴达木盆地实际上有3种类型的卤水,西部包括3种类型,但是水资源比较短缺;中东部主要是现代盐湖。柴达木盆地西部构造中的油田水有益组份高、富水性好、具有一定规模等特点。


6.提锂工艺:国内从盐湖卤水中提取锂生产碳酸锂工艺方法,主要有沉淀法、萃取法、吸附法、碳化法、煅烧浸取法和电渗析法等。其中沉淀法、吸附法和电渗析法研究较广泛深入,是目前青海盐湖企业提取碳酸锂的主要方法。


深层卤水,我们盐湖中心在柴达木西部,利用在南翼山油田现场修建的50000 m2多级盐田,以南6、13井油田水为原料,进行了中试盐田扩大试验。通过盐田勘晒,通过一个工艺路线,在野外蒸发以后得到9.18克/升的浓卤,最终获得品位为95.17%的碳酸锂混盐40kg。相当于我们做的野外盐田和车间提取结合起来的对深层卤水的研究和析取实验。


04


锂资源的可供性分析


现在新能源汽车的爆发,产业的爆发对锂的需求越来越紧迫,这是2020年,美国地质调查局统计的世界上锂资源总体的量,全球总计锂金属储量约2100万吨,锂金属资源量为8022.5万吨。


全球的锂资源,到底能不能支撑电动车和储能等发展?根据已探明锂资源储量,可以做一个粗略的匡算。此外,从全球的成矿远景来看,锂资源量还有数倍的远景,可以做进一步发展的支撑。


下面以用锂用量大的电动车做个探讨。


A:一辆小型混合动力电动汽车使用 4 kg 纯金属锂;2100万吨储量大约60%可以用,这样就是1260万吨,大概可以供31.5亿辆车用。


B:一辆锂电动公交车使用 40 kg 纯金属锂;2100万吨储量大约60%可以用,这样就是1260万吨,约支撑3.15亿辆车用。


目前各种预测说到2030年全球新能源车可以达到3000万辆,根据统计锂资源的量对新能源汽车发展还是具有很强的支撑。


同时还要考虑锂电池可以长期使用,而且可以回收,所以并不是一次性的消耗产品。


目前,传统盐湖提锂收率一般在20-30%,如果提锂方法、技术改进,收率可以达到60-70%,相当于可利用资源量又有3倍增量。


由此不难看出,锂资源对电动车和储能设备等产业发展具有强支撑性。


为什么现在供不应求?关键在于提取利用技术创新。以及产量的释放需要周期。

05


结语

谈些自己的想法:1.世界锂资源可以划分为10种类型。中国具有多种类型的锂资源,并有很大的前景,进一步加强科学研究,摸清家底,可以大幅度扩大锂资源储量远景。从经济、环境友好角度考量,建议重点开展盐湖型和深部卤水型锂资源勘查,酌情开展优质伟晶岩型勘查,以保障战略锂资源立足国内,以致为构建我国矿业强国,打造锂电资源“航空母舰”。


2.当前我国正面临着建设锂电产业强国全所未有的机遇,应该面对挑战、抓住机遇,为了使我国锂电产业健康持续发展,还需要未雨绸缪,高度重视,及早部署,采取走出去战略,占据在国外资源,加强自主权和控制力,为实现中华伟大复兴的中国梦做出贡献。

(来源:深圳市电池行业协会,以上内容根据嘉宾发言内容整理,未经嘉宾审核,转载请注明来源)


关于2021(第十六届)动力锂电池技术及产业发展国际论坛


10月19-20日,由清华大学、北京大学主办,深圳市光明区人民政府指导,深圳市电池行业协会、贝特瑞新材料集团股份有限公司承办的“2021(第十六届)动力锂电池技术及产业发展国际论坛”在深圳成功举办。本次论坛大咖云集,陈立泉院士、吴锋院士、张统一院士、郑绵平院士、孙世刚院士、孙学良院士、陈忠伟院士领衔,来自高校、科研机构和企业的业界代表近五百余人参会,围绕 “面对新形势下的锂电产业发展”的主题,共同探讨新形势下锂电池产业技术的发展。

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