全球鋰資源開發(fā)利用的現(xiàn)狀與思考

王學(xué)評(píng)，柴新夏，崔文娟

(中國(guó)地質(zhì)圖書館，北京 100083)

鋰是一種輕金屬，鋰產(chǎn)品在高能電池、航空航天、核聚變發(fā)電等領(lǐng)域具有重要的用途[1]，被譽(yù)為“21世紀(jì)的新能源”。近年來，隨著全球資源與環(huán)境問題的日益突出，鋰的開發(fā)和利用受到世界很多國(guó)家的高度關(guān)注。美國(guó)國(guó)會(huì)在2007 年將鋰列為美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的資源，隨后2009 年，歐盟委員會(huì)將鋰列為歐洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要的元素，鋰資源的戰(zhàn)略地位已逐漸凸現(xiàn)。如何合理地開發(fā)和利用鋰資源，或?yàn)?1世紀(jì)全球新能源競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

1 全球鋰資源的分布與賦存狀況

全球鋰資源豐富，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，隨著澳大利亞、智利鋰資源儲(chǔ)量的大幅增長(zhǎng)，世界鋰資源總量突破了長(zhǎng)期以來的410萬(wàn)t，達(dá)到1300萬(wàn)t[2-6]。鋰資源主要分布在智利、中國(guó)、巴西、玻利維亞、美國(guó)、加拿大、澳大利亞、津巴布韋等國(guó)(表1)。智利鋰資源總量幾乎占全球的58%左右，其次是中國(guó)、澳大利亞和阿根廷。

鋰資源主要賦存在鹽湖鹵水(地表和地下)和花崗偉晶巖礦床中。其中，鹽湖鋰占世界鋰儲(chǔ)量的 66%，占世界鋰儲(chǔ)量基礎(chǔ)的 80%以上，通常與鉀鈉鹽類及鹵素 (Br、I 等)礦產(chǎn)共生。主要集中在中國(guó)的青海和西藏、美國(guó)的內(nèi)華達(dá)洲和南美的智利、玻利維亞和阿根廷地區(qū)。鹽湖鋰可以提取Li、K、Na、Mg、Br、I等有用組分[2-6]。

花崗偉晶巖型鋰礦床在加拿大、澳大利亞、美國(guó)、津巴布韋、俄羅斯和中國(guó)都有廣泛分布[1]。主要開采鋰輝石、鋰云母、透鋰長(zhǎng)石等礦石提取鋰。

2 全球鋰資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 全球鋰資源開發(fā)增勢(shì)顯著

世界主要鋰生產(chǎn)國(guó)主要有智利、澳大利亞、阿根廷、中國(guó)，上述四國(guó)的產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的90%以上(表2)。近年來，隨著新能源市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)，全球鋰資源開發(fā)呈現(xiàn)持續(xù)升溫。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，2000年以來，全球鋰資源產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，2009年盡管受金融危機(jī)的影響，產(chǎn)量出現(xiàn)回調(diào)，但2010年后繼續(xù)保持增長(zhǎng)勢(shì)頭，2012年全球鋰礦山產(chǎn)量達(dá)37000t的歷史高位(圖1)。全球鋰產(chǎn)量的增長(zhǎng)主要來自于南美的阿根廷和智利的鹵水提鋰。全球鹵水鋰的產(chǎn)量平均以每年11%左右的速率增長(zhǎng)[7]。

表1 2012年世界主要國(guó)家鋰資源儲(chǔ)量情況統(tǒng)計(jì)/t

以鹵水提鋰的智利SQM公司、美國(guó)FMC公司、Chemetall-Foote 公司(現(xiàn)為Rockwood 股份公司的子公司)，以及世界上最大的偉晶巖礦石提鋰生產(chǎn)商——澳大利亞泰利森礦業(yè)公司(Talison)[8]是全球最大的四家鋰生產(chǎn)商，根據(jù)近年來的各公司年報(bào)資料，其生產(chǎn)規(guī)模均有所擴(kuò)大。其中，SQM公司和FMC 公司碳酸鋰產(chǎn)能的年均增長(zhǎng)率近10%，Chemetall 公司碳酸鋰產(chǎn)能的年均增長(zhǎng)率為25%(表3)。且各公司鋰資源產(chǎn)品的銷售收入持續(xù)增長(zhǎng)(圖2)。值得注意的是，各大礦業(yè)公司也逐漸加緊了對(duì)上游鋰資源的控制。近年來，南美的“鋰三角”地點(diǎn)，成為各大鹽湖鋰公司投資關(guān)注的熱點(diǎn)區(qū)域。智利SQM、美國(guó)Rockwood熱衷于智利Atacama鹽湖資源的開發(fā)，F(xiàn)MC正在增加對(duì)阿根廷Hombre Muerto鹽湖的開發(fā)投入[9]。

表2 世界生產(chǎn)國(guó)鋰產(chǎn)量/t

2.2 鹵水鋰資源的開發(fā)是鋰資源利用的主要方向

礦石提鋰的方法主要是將鋰礦石加硫酸或者硫酸鹽、石灰或者氯化物進(jìn)行燒結(jié)，然后通過溶解、過濾提純等工序制成鋰鹽產(chǎn)品。鹽湖鹵水提鋰通常要經(jīng)過鹽田日曬、分階段得到不同鹽類、鹽溶液提純等階段，最后將鋰鹽從溶液中分離提取，得到所需的鋰產(chǎn)品[10-12]。相對(duì)于礦石提鋰，鹵水提取鋰具有能耗低、污染少和成本低的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)Yaksic 2008 年對(duì)全球已知鋰資源儲(chǔ)量和生產(chǎn)成本的調(diào)查顯示，全球可獲得鋰資源的成本從小到大依次排序?yàn)椋蝴}湖鹵水，礦石資源，沉積粘土，油氣資源，海水資源。同時(shí)，從鹽湖鹵水中制取碳酸鋰含鋰較高，碳酸鋰性質(zhì)穩(wěn)定，溶解度小，產(chǎn)品回收率較高。因此，全球鹵水鋰資源的開發(fā)是目前鋰開發(fā)利用的主流。但由于各地的鹽湖鹵水品質(zhì)不同，導(dǎo)致鹵水提鋰技術(shù)的通用性較差。

圖1 2000～2012年世界鋰產(chǎn)量變化

表3 全球主要鋰生產(chǎn)商碳酸鋰產(chǎn)能/t

圖2 三大鋰鹵水鋰生產(chǎn)商鋰產(chǎn)品銷售收入(單位：百萬(wàn)美元)

2.3 全球鋰資源行業(yè)壟斷顯現(xiàn)

目前全球主流的提鋰技術(shù)是鹽湖鹵水提鋰，但由于優(yōu)質(zhì)鹽湖資源的稀缺和鹽湖鹵水提鋰技術(shù)難度大，核心技術(shù)掌握在國(guó)際鋰巨頭手中，鋰產(chǎn)品市場(chǎng)呈現(xiàn)高度集中化。進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球鋰行業(yè)并購(gòu)、重組活躍，進(jìn)一步加劇了行業(yè)的壟斷。目前，世界前三大生產(chǎn)商SQM、FMC和Chemetall 占全球市場(chǎng)94%的鹽湖鋰供應(yīng)量，基本形成三足鼎立的局面(圖3)。SQM產(chǎn)品以基礎(chǔ)鋰產(chǎn)品為主，處于行業(yè)領(lǐng)先地位，F(xiàn)MC和Chemetall 在附加值高的深加工鋰產(chǎn)品市場(chǎng)稱雄。

圖3 三大鋰鹵水鋰生產(chǎn)商市場(chǎng)份額

3 我國(guó)鋰資源開發(fā)利用的特點(diǎn)

3.1 我國(guó)鋰資源豐富，分布集中,伴生組分多

我國(guó)礦石鋰中的鋰輝石主要分布在新疆、四川等地，鋰云母主要產(chǎn)于江西宜春地區(qū)；鹵水鋰主要分布在青海、西藏的鹽湖中。我國(guó)的鹵水鋰占鋰資源的79%，且鹵水中硼、鉀、鎂、鈉等伴生元素眾多，特別是一些大型鹽湖(如柴達(dá)木盆地鹽湖)均為高鋰鎂比鹽湖，鎂元素的富集增加了鹵水鋰的提取難度。

3.2 鹵水鋰提取技術(shù)有待提高

盡管我國(guó)鋰資源豐富，但其開發(fā)利用程度不高，鋰產(chǎn)量?jī)H占全球的5%左右，且絕大多數(shù)來源于礦石鋰。主要是由于我國(guó)高鋰鎂比鹵水提取鋰技術(shù)欠成熟，在一定程度上限制了鋰的大規(guī)模開發(fā)利用。目前，我國(guó)鹵水提取鋰僅占鋰總產(chǎn)量的20%左右[13-14]。但是，現(xiàn)有的礦石提鋰能耗大、污染重且成本高，因此，解決鹵水鋰?yán)眉夹g(shù)瓶頸是我國(guó)鋰資源利用重要內(nèi)容。

3.3 鋰資源企業(yè)規(guī)模小，競(jìng)爭(zhēng)力不足

近年來，隨著高鎂鹵水提取碳酸鋰技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)碳酸鋰產(chǎn)業(yè)得到了較快的發(fā)展，生產(chǎn)能力從2007年的1.8萬(wàn)t上升到2012年的4.1萬(wàn)t。但與世界主要碳酸鋰生產(chǎn)企業(yè)相比，我國(guó)鋰資源生產(chǎn)企業(yè)存在規(guī)模小，成本高，產(chǎn)品品種少，生產(chǎn)能力低等不足。我國(guó)最大的鋰生產(chǎn)企業(yè)四川天齊鋰業(yè)碳酸鋰產(chǎn)能為5600t，僅相當(dāng)于2012年SQM公司產(chǎn)能的1/9。對(duì)鋰資源生產(chǎn)企業(yè)而言，技術(shù)的先進(jìn)性和資源的保障及控制能力是規(guī)模化的先決條件，也是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素。

4 建議與思考

4.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，加強(qiáng)我國(guó)鋰資源綜合利用

盡管全球鋰資源豐富，但由于鋰資源具有的戰(zhàn)略意義和全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長(zhǎng)，我國(guó)應(yīng)該盡快將鋰資源開發(fā)利用納入國(guó)家統(tǒng)籌規(guī)劃管理的范疇。一方面，在產(chǎn)業(yè)鏈上游，除了要防止鋰資源企業(yè)的無序開采，造成資源浪費(fèi)外，更要結(jié)合我國(guó)鹵水鋰資源伴生組份多的特點(diǎn)，如西藏扎布耶鹽湖、柴達(dá)木盆地鹽湖、西臺(tái)吉乃爾鹽湖鹵水中B、K、Br 等都具有開發(fā)價(jià)值，開發(fā)利用時(shí)應(yīng)重視對(duì)伴生組份的綜合開發(fā)利用，避免出現(xiàn)類似稀土資源的浪費(fèi)局面。另一方面，在下游產(chǎn)業(yè)，國(guó)家有盡快出臺(tái)鋰電池回收的政策，實(shí)現(xiàn)鋰資源的循環(huán)再利用，使回收鋰成為重要的鋰供應(yīng)之一。

4.2 以技術(shù)創(chuàng)新增強(qiáng)國(guó)內(nèi)鋰資源供應(yīng)能力

盡管我國(guó)鋰資源豐富，但由于我國(guó)鹽湖鹵水鎂鋰比較高[9]，我國(guó)鋰產(chǎn)品大多來自硬巖。受開發(fā)、提取技術(shù)的約束，初級(jí)原料和產(chǎn)品成本較高。目前國(guó)內(nèi)主要鋰原料和產(chǎn)品依賴進(jìn)口，而國(guó)際市場(chǎng)的高度壟斷性，造成近年來我國(guó)碳酸鋰等產(chǎn)品價(jià)格的不斷攀升。為了避免鋰原料供應(yīng)受制于人的局面，鋰資源開發(fā)企業(yè)要加大技術(shù)創(chuàng)新力度，通過學(xué)習(xí)、引進(jìn)和自主創(chuàng)新等形式，提高我國(guó)鹽湖鹵水鋰的開采和提取技術(shù)，改善鹵水鋰資源利用效率；同時(shí)，通過創(chuàng)新改進(jìn)鋰輝石中提取碳酸鋰的工藝，降低礦石鋰提取成本、能耗和污染，增強(qiáng)鋰資源供應(yīng)保障能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

4.3 關(guān)注南美地區(qū)鋰資源開發(fā)利用

在立足提高國(guó)內(nèi)資源利用能力的同時(shí)，還應(yīng)關(guān)注境外鋰資源的開發(fā)與利用。受鋰資源稟賦等因素的影響，南美已成為全球最大的鋰資源產(chǎn)地。根據(jù)美國(guó)地調(diào)局2011年公布的數(shù)據(jù)，智利、阿根廷和三國(guó)的鋰資源儲(chǔ)量約占全球的63.7%；這三國(guó)的鋰資源產(chǎn)量分別占全球的47%；美國(guó)鋰資源消費(fèi)中，有98%的鋰資源進(jìn)口來自智利和阿根廷兩國(guó)。近幾年來，隨著南美玻利維亞西南部的烏尤尼鹽灘豐富鋰資源的發(fā)現(xiàn)，歐美、日本、韓國(guó)等全球的鋰消費(fèi)大國(guó)，已經(jīng)開始通過各種途徑參與玻利維亞烏尤尼鹽湖鋰資源的開發(fā)。近年來，被譽(yù)為南美“鋰三角”的智利、玻利維亞和阿根廷成為全球鋰資源勘查開發(fā)的熱點(diǎn)地區(qū)。

值得一提的是，我國(guó)在利用境外鋰資源時(shí)，可以參股、控股、并購(gòu)等多種方式參與南美、澳大利亞等國(guó)鋰資源開發(fā) ，改變以往單純進(jìn)口模式，合理利用境外資源，增強(qiáng)鋰資源供應(yīng)市場(chǎng)的保障能力。

4.4 延伸產(chǎn)業(yè)鏈，增加鋰資源行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

縱觀全球鋰資源開發(fā)利用，我國(guó)和南美等國(guó)鋰資源的開發(fā)基本處在產(chǎn)業(yè)鏈底端初級(jí)產(chǎn)品的開發(fā)，而美國(guó)、日本和韓國(guó)等鋰資源的消費(fèi)大國(guó)的資源利用則處在產(chǎn)業(yè)鏈的頂端，更側(cè)重鋰產(chǎn)品的深加工。眾所周知，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，產(chǎn)品附加值不斷增加，附加增值效益也將成幾何倍數(shù)的增長(zhǎng)。我國(guó)的鋰資源企業(yè)要相在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中有一席之地，就必須，以新能源、新材料、新藥品等朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)為方向，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，研究開發(fā)具有高附加值的、多元化的鋰產(chǎn)品，滿足相關(guān)行業(yè)對(duì)各種鋰化合物的需求，鋰資源產(chǎn)業(yè)鏈向高端延伸是增強(qiáng)我國(guó)鋰資源行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略方向。

5 結(jié)論

隨著金屬鋰作為戰(zhàn)略資源逐漸被注視，鋰資源需求日趨旺盛。目前全球鋰資源勘查開發(fā)市場(chǎng)集中度高，鹵水鋰的開發(fā)成為全球鋰資源利用的主流，而鋰資源開發(fā)利用的優(yōu)勢(shì)技術(shù)主要掌握在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，鋰資源行業(yè)壟斷競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)不斷加劇。我國(guó)鋰資源伴生組分多、鹵水鋰提取技術(shù)落后，鋰資源開發(fā)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足，一方面要加強(qiáng)統(tǒng)籌管理，綜合利用及鋰資源提取技術(shù)的創(chuàng)新，提高國(guó)內(nèi)鋰資源利用水平；另一方面，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注南美等地境外資源的合理利用。此外，鋰資源利用產(chǎn)業(yè)鏈逐步向高端延伸應(yīng)成為增強(qiáng)我國(guó)鋰資源行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的戰(zhàn)略方向。

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