郑绵平院士：电动中国“锂”从何来 - 昆仑策
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郑绵平院士：电动中国“锂”从何来
2023-11-03
郑绵平，中国工程院院士、国际盐湖学会主席、自然资源部盐湖资源与环境重点实验室主任。他是我国盐湖学的奠基人和开拓者之一，对我国各类盐湖区和盐类矿产资源勘查评价进行了系统性、创新性研究，取得了一系列重大科研成果。他扎根青藏高原多年，为我国钾盐、硼矿、卤水锂矿的发现与开发利用作出了突出贡献。他最早估算了察尔汗锂资源远景。在他的主持下，经过26年实践，在西藏扎布耶盐湖找到了适合高原环境下盐湖提锂技术的创新方法，首次成功实现了我国盐湖提锂产业化，打破了国内盐湖锂市场被国外垄断的格局。
随着新能源汽车产业的快速发展，对动力电池的需求量将不断攀升，再加上储能、航空航天、核工业等领域对锂电池的需求，未来对锂等核心原材料的需求量将越来越大。庞大的市场前景，让锂资源成为继石油、稀土之后又一种重要战略资源，锂资源也是众多国家在新能源领域的竞争焦点，一些主要产锂国逐渐开始对锂资源的开发利用进行控制。锂资源的安全供给将成为制约我国新能源产业发展的关键因素。
锂在生活中用途很多，可谓是“神通广大”。比如，在新材料应用方面，玻璃陶瓷加入碳酸锂后，膨胀系数就会降低，甚至可以做高级透镜。溴化锂可以代替氟利昂，减少臭氧层破坏。锂基剂在零下60℃到200℃的环境中都不凝结，利用这一特点，把它掺加到机油里，就不容易凝结。在药物治疗方面，锂可以镇静神经、治疗狂躁症等精神疾病。还有锂合金、纺织工业等领域，都需要用到锂。2017年以后，锂电池在新能源汽车的应用方面有很大的增长。航空航天领域也开始使用碳酸锂，因为需要锂电池。在储能方面，利用储能技术可以助力太阳能、风电等削峰填谷，实现节能减排。锂电池单位占比小又轻，是最理想的一种储能工具，包括像今后要发展氢能源，也要考虑用锂电池来做储能工具。诺贝尔化学奖获得者、锂电池之父古迪纳夫认为，从资源端来说，锂不亚于石油，它是一种“白色的石油”。美国也把锂列为战略资源，把它排在石油前面。最近十几年，锂的价格上涨很快，供不应求，从2021年年初的5.3万元／吨涨至2022年的50万元／吨。锂的价格走势为什么直线上升？新能源汽车的发展影响很大，2022年全球新能源汽车销量达到1082.4万辆，消费了40余万吨的碳酸锂。加上包括储能等其他用途，原料的需求量太大了。锂资源价格的快速上涨，引发了相关企业对资源供应的担忧。一些企业为了确保资源供应，提前布局上游原料市场，并开启了海外寻矿的模式。国内的一些知名企业都把目光投向了海外。国际能源署的预测显示，到2030年仅靠现有和在建的锂矿生产项目，全球将出现约50%的锂需求缺口。那么，地球上到底有多少锂？它们都分布在哪里？能否满足发展的需求？在供应日益趋紧的情况下，我们如何守好资源的安全底线？锂的用途这么大，那么锂是从哪里来的？锂是怎么聚集成矿的？天文学家发现，实际上在宇宙大爆炸时，锂-7就散发到宇宙空间去了。后期又有新的双星爆炸，锂-7就大量地释放出来，散发到了地球及其岩浆中。我们常见的锂矿有两类，一类是内生矿，另一类是外生矿。内生矿通常被称作“硬岩型锂矿”，像伟晶岩、锂辉石、锂云母都属于内生矿。外生矿分六类：第一类是盐湖的锂矿，像国外著名的锂三角；第二类是油田水的锂矿，油田水含锂，这在我国四川和美洲都有发现；第三类是古代盐卤的矿；第四类是地热型的矿；第五类是贾达尔石，它是火山碰到地表以后，在湖里沉淀下来，由锂、硼、硅等一起形成的固体矿；第六类是黏土矿。我们该到哪里去找锂？内生类的锂矿全世界各个大洲都有。外生类的锂矿，重点是盐湖的锂矿，主要是在南北带、东西带分布。南美的锂三角，就是玻利维亚、阿根廷、智利等地，集中了2亿吨的碳酸锂。还有北美洲的南边，主要是美国的南部，这里就属于南北带。南北带的矿集中在两个板块的缝合线处，因为两个板块互相挤压比较脆弱，容易发生岩浆活动，然后岩浆就流到整个安第斯山脉的前沿，变成火山湖，火山湖出来的水在湖里头就形成矿，这是一种形成规律。还有一个东西带，主要在塞尔维亚，还有伊朗、克什米尔及青藏高原。在这条带里成型的最大的矿位于青藏高原，也是在缝合线周围形成的矿，体现出较强的规律性。中国锂资源的家底有多少？中国的锂资源主要储存在两个大盆地，一个深盆，一个浅盆。深盆就是柴达木盆地，海拔是2700米到3200米。它的锂盐湖有对称性，我们叫它对称成矿。再说一下浅盆，我们叫它浅盆多级成矿。浅盆是从雅鲁藏布江往北，大量地分布了一些小一点的湖、浅一点的湖。据统计，大概有70多个含锂的盐湖，从南到北都有。中国的锂资源还是比较丰富的，资源量有3000多万吨，储量有790多万吨。资源量大概占世界第三位，储量占世界第四位。全世界的锂资源量大概是将近4亿吨，因为储量控制程度不够，所以储量较少。据相关机构预测，2025年全球新能源汽车销售量将超过2000万辆，到2030年，这个数字将突破5000万辆，这将会对碳酸锂产生巨大需求。从预测来看，2025年我国自产再加上进口，基本上能满足需求。但从2025年到2030年，差距将会拉开，除了我国自己能够供给的，还将有几十万吨的缺口。如果不采取措施，这个缺口在2030年前后还可能再扩大。2022年，我国进口锂精矿约284万吨，同比增长约42%。净进口碳酸锂12.57万吨，同比增长约72%，对外依存度超过60%，加之锂的价格猛涨，这种状况值得引起警惕。如何守好锂矿资源的安全底线？地球上已探明的锂资源中有超过60%蕴藏在盐湖中，结合我国实际，盐湖锂资源更是占到全国锂资源的70%以上，主要分布在柴达木盆地和青藏高原。一直以来，受到提取技术的限制，我国盐湖锂的产量较少，大量依赖进口。伴随着锂资源价格快速上涨，全球主要产锂国逐步收紧出口政策，我国企业海外买锂接连受阻。在此背景下，加大国内盐湖的开发，对保障我国锂资源的供给安全具有重要战略意义。所以在当前形势下，要继续用好国内国际两个市场、两种资源。同时，我们要居安思危，用极限思维应对突发情况，立足国内资源的开发和技术研发，这样才能在关键时刻保住锂资源供给的安全底线。与锂矿石相比，我国锂盐湖的开发具有哪些优势？我国锂盐湖资源禀赋各有不同，如何因地制宜、开发利用好盐湖这个宝藏？保障锂资源需求，要将重点放在锂盐湖上，因为我国与国际相比较有两大不同之处：国外是以盐湖为主来解决锂资源的需求，而我们国内是以锂矿石为主，占84%。国内盐湖资源虽然占75%，但是开发的只占16%，大部分还是用矿石。所以，今后我们要逐渐加强对盐湖锂的开发。盐湖的锂资源有三大优势：一是总量大；二是成本低，与加工硬岩以及运输成本相比，盐湖提锂成本要低很多，而且可以深加工进行综合利用，这是国际趋势；三是环保优势，加工硬岩需要烧，要加酸加碱，最后才能生产出碳酸锂，对环境是有一定破坏的，而盐湖对环境比较友好。我国锂盐湖资源禀赋各有不同。青藏高原盐湖的锂资源集中了全国75%的锂资源，但青海和西藏的盐湖又各有特点。青海的盐湖规模比较大，镁锂比比较高。国外的盐湖镁锂比能达到8，而柴达木盐湖镁锂比高达几十，甚至超过1500，虽然我们解决了提锂技术，但回收率比较低，才到30%左右，所以需要进一步加强综合利用和深加工发展，提高回收率。西藏的盐湖跟柴达木的盐湖不一样，柴达木的盐湖很大，盐滩就很大，盐滩底下有黏土。这种盐田，草场一般在边缘，稀稀拉拉有一点，所以它对生态影响不大。而西藏盐湖比较小，最大的就二三百平方公里，周围都是草场。这样就需要做到“一次提锂”，少做盐田或者是不做盐田，可以少破坏草场。这就给我们提出了挑战，不过现在的技术，可以只用盐卤提锂了，可以提到500毫克每升了。所以我们要重视超前提锂、盐卤提锂等技术的推进，尽量少破坏草场，对5000多年的盐田来一次革命。现在国外也认识到，尽量少用、不用盐田，这样对环境比较友好。所以要加强技术攻关，大力支持创新，解决西藏锂盐湖开发瓶颈，同时发扬老西藏精神，这就是我们对开发中国锂盐湖的一个建议。如果技术攻关成功，那么西藏锂盐湖在2025年、2030年能为国家保障锂资源需求作出更大贡献是非常有希望的。我国是全球重要的锂电产品消费和生产大国。习近平总书记提出加快建设世界级盐湖产业基地，我们怎么样来建好世界级的盐湖产业基地，来保障我国的锂资源安全呢？建议从以下五方面着手。一是强化政策引领，加强理论基础研究与技术攻关。国家统一规划，能够明确重点，包括建立国家实验室、工程中心，把平台建立起来。加强技术攻关，推动科技创新，解决一些“卡脖子”的问题。根据西藏、青海等地不同情况因地制宜采用“一湖一策”，做到不破坏草场，尽量减少盐田的铺设，多用太阳能、风电、光电的办法，来帮助解决盐卤浓缩、提取和提高回收率的问题。碳酸锂容易在热的地方沉淀，它是一片一片、一层一层的。这一层一层的产量低，为了增加它的产量，我们的科技人员就根据碳酸锂的生产集聚规律，研制出了“钢丝”等一些发明，使本来生产很慢很少的碳酸锂产量增加了25%。所以要加强技术攻关、加强创新。关于技术问题，现在有一些项目还没有做过小试、中试，就贸然要搞大的工程开发，这是不可取的。真正要开发，还是要遵循科学的规律，经过试验，小试、中试，逐渐放大，这样才行。二是广泛开源，加大锂资源勘查力度。我国还有一些待开发的锂资源处女地，需要做进一步的地质调查。因为除了锂盐湖，还有地下卤水型、黏土型以及地热型的锂等，这是我们独有的资源基础，所以从地质勘查到研发都要加强。特别是要利用好地热型的锂矿，地热流到雅鲁藏布江再流出去，每年大约有2万吨左右碳酸锂的当量。另外就是继续做好内生硬岩的勘查、利用和开发，特别是川西，应该把它大力推动起来。三是要规范锂电池回收，建设绿色城市矿山。除了开源，还要考虑节流。进一步规范锂电生产标准，加强锂电的回收，这也是很重要一个开源措施。美国地质调查局曾作出过预测，2080年全球的锂资源可能会用完，当然这个统计是基于静态的资源量，随着时间推移，我们还可以再找矿。据统计，2021年我国大概回收了3万吨的碳酸锂，预计到2030年城市矿山碳酸锂回收利用将会达到15到16万吨，这个完全有可能做到。因为锂电池电动车要发展到两三千万辆，时隔5到8年就会淘汰一批锂电池出来，不单是锂，还有钴、镍、铜，这都是一大笔财富和宝藏。做到这一点，需要采取多种措施，特别是要统一回收标准和规格，加大对回收技术的研发，推动锂矿行业的高质量发展。四是用好国内国际两个市场、两种资源，实现互利共赢。中国的硬岩生产技术在全世界领先，但我们要协调一致，避免陷入无序的竞争，除了注重自力更生，守好资源安全底线外，还要树立全球视野，鼓励境外开发并购，学会与当地共赢，这样既能满足国内需求又能造福世界。五是加强专业人才培养。锂矿、盐湖大多分布在边远地区、深山地区，我们要发扬艰苦奋斗、自力更生的传统。同时也要重视当地人才的培养，包括建立一些关于盐湖、锂矿、提锂等方面的专业、学科和院系，通过政、产、学、研通力合作，做好人才梯队建设，共同守护好我国的锂资源，守好安全底线。（来源：昆仑策网，转编自“学习时报”，原载《学习时报》2023年11月1日第6版）
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