席伟 平原野 宋宗余 张雅雯 黄莉阳
(郑州师范学院,河南郑州 450044)
目前,我国石油对外依存度高达70%,且在全球CO2排放量中占比28%。2020 年09 月,习书记在联合国会议上发表讲话称,中国将力争在2030 年之前实现CO2排放量高峰,并在2060 年之前实现碳中和,即我国“双碳”战略布局开始。
锂作为新能源产业的重要组成部分,也是我国实现低碳发展的重要突破口。这是因为含锂物质具有高电化学活性、高储能、低能耗等优良特性,不仅在储能电池,还在玻璃陶瓷、航天以及核聚变等领域发挥着作用[1-2]。
中国虽然在锂资源总量中世界第六,但因品位低、赋存环境差与技术受限,面临着资源开发难度大以及产量低的困境,导致锂资源自给率明显偏低,对外依赖保持在70%。因此,本文通过对中国锂矿资源开发现状的分析,指出了主要存在的问题,进而对保障锂矿资源安全与“双碳”目标实现提出了相应的对策。
与国外相比,中国储量最丰富的卤水锂因为资源禀赋不高基本没有得到规模利用。例如柴达木盆地盐湖卤水Mg/Li 比值大,现有技术条件下既要满足环保要求又要提高生产效率,导致成本较高,优势不明显;藏北盐湖虽品位高,可低成本开采,但受位置与外部环境制约难以形成规模化与集约化生产。目前中国已开发的低品位锂矿较多,锂矿山Li2O 平均品位0.8%~1.4%,而国外Li2O 平均品位1.47%~3.55%。
由于我国矿产资源条件有限,锂资源供给容量偏低,与市场的迅速发展形成了矛盾。受资源条件所限,国内锂矿供应能力较弱,与快速增长的需求矛盾较为尖锐。虽然中国锂矿资源丰富,储量占全球的25.7%[3],但受资源禀赋差与开发技术制约等因素影响,导致中国锂资源对外依存保持70%以上。随着中国新能源产业的高速增长,锂自给能力更是严重不足。然而,国际锂资源生产较为集中,德国Chemetall、美国FMC 以及智利SQM 三家公司就占据了世界产能的7/10[4]。在世界范围内,由于经济变化和激烈竞争,使得中国锂能源供给安全受到了越来越多的关注。
我国锂矿资源先天性资源禀赋低,导致锂资源开采面临着产能低、且未形成规模的困境。虽然中国锂矿床均为多组分综合性矿床,富锂矿物中例如Nb、Ta、Rb以及Be等有用元素具有重要应用前景,但是还未能有效分离。盐湖卤水中除了K、Mg 以及Na等元素外,还有Li、B、Rb、Cs 等伴生元素可以开采,不仅能够提高资源利用效率,还能改善产品的结构。
对我国锂资源提取来说,国内现有提锂工艺以锂矿石为主,但由于品位偏低,规模不大,使得采选费用较高。而在我国盐湖中,尽管有着大量锂资源且锂品位不低,但是类型独特,使得开采难度和成本较高。其独特在于卤水中镁锂比值较高,多数在40以上。这样,锂和镁化学性质极其相似,存在“对角线效应”,如何在多元卤水体系中从高镁锂比盐湖卤水中高效分离锂存在较多的技术难题。因此,开发低污染、高质量且低成本的提锂工艺,是当前我国锂金属勘查、开发利用与规模发展的当务之急。
我国锂辉石矿由于自然环境恶劣、海拔高、设备条件落后,难以进行有效的开发,加之环保等因素,导致我国不少矿石提锂公司只能从国外进口优质锂矿。以川西阿坝州业隆沟锂矿为例,由于其位于大雪山北部的高海拔(3280-4542 米)地区,地势险峻,开采起来非常困难。还有近些年新发现的新疆西昆仑地区的大红柳滩超大型锂矿,处于高海拔气候恶劣区域,海拔高度均位于4200m 以上。国内卤水锂主要集中在交通、电力等基础建设薄弱地区,不适合建设大型化工项目。另外国内锂矿资源多分布在我国西南和西北等生态脆弱区,矿山开采活动中不可避免会造成当地水源、土壤、植被以及山脉环境的破坏,自我修复能力较弱也是制约锂矿资源开发的主要困难。
(1)增加地质勘查资金的投入与加强基础设施建设:例如进一步增加中央、省市地勘基金的投入,加强资源勘探与矿产基础设施的建设力度。尤其是在江西、青海、新疆、四川以及西藏等赋矿条件与成矿潜力较好的省区,开展卤水锂与固体锂资源的储量勘查与评价,圈定更多新的锂资源靶区,为寻找到高品位以及大规模的锂矿打好基础;
(2)加强锂矿资源规模化发展与综合开发:一是要加速工业布局,逐步形成可持续发展的锂矿业,实现江苏等东部省市锂电中下游产业加工技术的优势与西部地区原材料供应之间的产业化对接。二是要加强对锂矿石的综合开发。比如,卤水锂石是一种非常珍贵的综合能源,在提高提锂技术基础上,实现了对共存资源的综合利用,特别是盐湖中K、B、Mg、Br、I、Sr、Rb 以及Ce 等组分,不仅能够增加企业经济效益,而且可以达到集约化发展的目标。
既可大幅度提高经济效益,又能更好地利用资源,同时满足建设绿色矿山的需要。
(3)加大科技创新和产学研的结合:提高含锂卤水中的提锂技术水平,加大技术研发与攻关,包括新型萃取剂与分离膜的选择,推动盐湖卤水提锂技术的跨越;建立全国锂矿资源化产业协会,开展区域之间、行业之间乃至全产业链之间的技术合作,即加强产学研的合作,以促进国内卤水锂矿的开发,并实现资源化循环;积极推动锂电行业的相关公司参与到锂的技术开发和应用中来,并根据市场需要有针对性地进行锂电池的持续研究。
(4)构建锂城市矿产的回收与循环体系:通过对城市锂资源的回收,不仅可以有效地减少对外国的锂矿资源的依赖还能减少锂矿资源开发过程中的能源消耗和环境污染,另外也能提高公司的盈利能力,还能促进城市的矿业发展,这对保障国家资源安全具有重要的战略意义。
我国锂能源供给能力严重不足,对外依存程度高,易受到国外的资源封锁。因此,深入了解和掌握国内外锂矿的情况,寻找突破口,强化其资源化,是解决我国今后锂矿资源困境的关键。