中國鋰資源供需現狀分析

韓佳歡，乜 貞，方朝合，伍 倩，曹 倩，王云生，卜令忠，余疆江

（1.中國地質科學院礦產資源研究所，自然資源部鹽湖資源與環(huán)境重點實驗室，北京100037；2.中國石油勘探開發(fā)研究院）

鋰作為有色金屬大家族的一員，是“21世紀能源新貴”，是市場需求增長最快的“高科技金屬”之一。作為行業(yè)關注的熱點，鋰主要用于可充電鋰電池、玻璃陶瓷、潤滑脂、醫(yī)藥、空氣處理、航空航天等行業(yè)，其中可充電鋰電池廣泛應用于便攜式電子設備（如手機、攝影機、筆記本電腦）、交通運輸工具（如電動自行車、新能源汽車）以及航空航天等領域，是鋰化合物最大的潛在應用增長區(qū)域，尤其是鋰離子電池在電動汽車行業(yè)的成功應用，帶動鋰資源消耗的高速增長［1］。同時，伴隨著世界各國相繼推出新能源戰(zhàn)略，新能源汽車產業(yè)高速發(fā)展，國內外對鋰資源的重視程度日益高漲。

全球鋰資源十分豐富。據調查結果表明，包括中國在內的20多個國家（地區(qū)）均已發(fā)現鋰礦床，其中鋰資源豐富的國家有智利、玻利維亞、中國、澳大利亞等［2］。目前，全球鋰鹽生產主要來自鹽湖鹵水鋰和礦石鋰兩種原料，其中鹽湖鹵水鋰占62.6%，全球鹵水鋰主要分布在南美“鋰三角”以及中國的青藏高原；礦石鋰占37.4%［3］。

1 中國鋰資源現狀

中國鋰資源分布廣泛，資源儲量較大。USGS數據表明［4］，2019年全球鋰資源量（以金屬鋰計）為8 000萬t、儲量為1 700萬t。中國已查明鋰資源量為450萬t，全球排名第5；儲量為100萬t，全球排名第4。中國鋰資源主要包括硬巖礦山型鋰、鹽湖鹵水型鋰以及深層地下鹵水型鋰，《中國礦產資源報告》數據顯示［5］，中國已查明鋰礦氧化物資源儲量由2015年的970.84萬t增加至2019年的1 078.00萬t。

中國已查明的鋰礦資源主要分布在青海、西藏、四川、江西、新疆、河南、湖南等地區(qū)（見表1）。其中以鋰輝石、鋰云母等形式存在的鋰礦主要分布在四川、江西、新疆、湖南、河南等地區(qū)，在青海、西藏、湖北等地區(qū)則主要以鹵水形式存在。

表1 中國鋰資源儲量及資源量分布［6］Table 1 Lithium reserves and distribution of resources in China［6］ 104 t

隨著中國新能源汽車產量的快速增長，鋰鹽生產和消費量也快速增加。中國于2019年已經成為全球第一大鋰鹽生產國和消費國［7］，鋰生產原料大部分依賴進口鋰輝石或者含鋰鹵水；小部分來自中國的鹽湖鹵水和硬巖礦山，主要是從西藏和青海的含鋰鹽湖鹵水中生產碳酸鋰、氯化鋰和氫氧化鋰等。除礦山和鹽湖鹵水外，近年來中國開始在深層地下鹵水區(qū)域進行探索，發(fā)現油氣共生的深層鹵水中也富含豐富的鋰資源，目前整體處于研究、調查、實驗階段。

2 中國鹵水型鋰資源概況

2.1 鹽湖鹵水型鋰資源

中國鹽湖類型全、面積廣、數量多、稀有元素含量豐富，主要分布于青海、西藏、新疆和內蒙古地區(qū)，以地表鹵水和地表晶間鹵水形式賦存。根據鹽湖的地貌、地質構造條件和物質成分等可以劃分為西北鹽湖區(qū)、青藏高原鹽湖區(qū)、東北鹽湖區(qū)和東部分散鹽湖區(qū)4個分布區(qū)。根據鹽湖中不同鹵水之間化學成分的異同，可以劃分為氯化物型鹽湖、碳酸鹽型鹽湖、硫酸鹽型鹽湖3個類別。

中國鹽湖鋰資源主要分布在青藏高原地區(qū)，尤以青海柴達木盆地、西藏阿里地區(qū)的鹽湖為主，水化學類型多為硫酸鎂亞型-氯化物型和碳酸鹽-硫酸鹽型。鹽湖鋰資源儲量為2 447.38萬t（以LiCl計），占中國鋰資源總儲量的83%以上［8］。青海鹽湖鋰資源主要分布于察爾汗鹽湖、東西臺吉乃爾鹽湖和一里坪鹽湖；西藏鹽湖鋰資源主要分布于扎布耶、麻米錯、拉卡錯、龍木錯、結則茶卡、當雄錯等鹽湖。其中主要開發(fā)利用鋰資源的有察爾汗、東西臺吉乃爾、一里坪以及扎布耶鹽湖（見表2）［9］。

表2 中國主要鹽湖鋰資源基本特征以及開發(fā)利用情況Table 2 Basic characteristics，developments and utilization of main salt lakes in China

中國鹽湖提鋰技術相對成熟，在國際上處于領先水平，但是青海鹽湖鹵水多數鎂鋰比高，分離難度大，導致鋰收率低，開發(fā)成本較高；西藏鹽湖雖然鎂鋰比低，但是自然環(huán)境條件較差，開采難度大、產量不足。中國鹽湖鹵水提鋰產業(yè)設計產能雖然大，但是多年來產量有限，例如：2018年中國鹽湖鋰產量（以碳酸鋰計）分別為察爾汗鹽湖1萬t、西臺吉乃爾鹽湖0.5萬t、東臺吉乃爾鹽湖1萬t、扎布耶鹽湖2 500 t［16］。雖然中國鹽湖鹵水鋰經過了十幾年的開采，但是產量遠低于設計產能，且資源回收率低、綜合開采利用程度低，資源浪費嚴重。

2.2 深層地下鹵水型鋰資源

深層地下鹵水是指埋藏于地下數百至數千米的高礦化度的水，包括與古生鹽礦有關的鹵水和晶間鹵水，以及與油氣共生賦存于地下深部的油田水，其具有封閉性，形成條件取決于古地質構造、古氣候和水文地質條件等。深層地下鹵水富含高濃度的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-等，同時富含Li、B、Br、I、Rb、Cs等微量元素。

中國地下鹵水資源豐富，四川自貢鹵水開發(fā)歷史悠久，但是對于深層地下鹵水的綜合開發(fā)利用研究不足。深層鹵水鋰以油田鹵水研究為主，中國深層油田鹵水主要分布在青海柴達木盆地、四川盆地、江漢盆地等區(qū)域，且每個地區(qū)的深層鹵水特征不同。表3是中國目前研究程度較高的深層地下鹵水的基本特征。

表3 中國深層地下鹵水基本特征及開發(fā)現狀Table 3 The basic situation of deep underground brine in China

根據中國深層地下鹵水鋰資源的分布以及含量數據表明，四川盆地、柴達木盆地西部的南翼山以及獅子溝區(qū)域的油田鹵水鋰離子含量相對較高，且區(qū)域內資源儲量大，鉀、硼、銣、溴、碘等元素也超過工業(yè)開采品位，可以考慮資源綜合利用。

USGS 2020年數據顯示［4］，國內外目前研究鹵水提鋰且每年有相應鋰鹽產能的國家主要有阿根廷（2個）、智利（2個）以及中國（1個），同時美國、加拿大、中國也對其國內的油田鹵水進行了鹵水資源評價、開發(fā)利用等研究。中國鹽湖鹵水提鋰技術已經相對成熟，而油田水提鋰技術進展相對緩慢，希望現有成熟的鹽湖提鋰技術能夠對深層鹵水提鋰工藝以及資源綜合利用提供一定的參考。

3 中國硬巖型鋰資源概況

中國鋰產品的原材料主要來源于硬巖礦石，具有較大工業(yè)開采價值的鋰礦石有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、鐵鋰云母和磷鋰鋁石等，其中分布廣泛且容易開采利用的含鋰礦物主要是鋰輝石和鋰云母。中國硬巖鋰礦主要分布在四川、江西、新疆以及湖北等地。四川是世界第二大鋰輝石礦產地，鋰資源儲量為188.77萬t，Li2O含量（以質量分數計）為1.28%；江西擁有最大的伴生鋰云母礦床，鋰資源儲量為32.5萬t，Li2O含量較低（以質量分數計為0.886%）；新疆阿爾泰以及湖北等地也產出少量透鋰長石［21］。表4是中國鋰礦石提鋰技術對比情況。

表4 中國鋰礦石提鋰技術對比［22］Table 4 Comparison of lithium extraction technology from lithium ore in China［22］

目前中國礦石鋰資源品位高、儲量大，但是礦石提鋰技術方法單一，存在能耗大、污染環(huán)境、生產成本高等不足。因此，為適應中國日益增加的鋰需求、緩解對外超高的依賴度，需改善并研究高效綠色可持續(xù)的礦石提鋰技術，多種工藝協(xié)同利用、多種金屬共同提取，實現低成本、高效率地提取并利用鋰資源。

4 中國鋰資源供需現狀

人們在生產、生活中使用的物品如電子設備、辦公設備、電動交通工具等大多數是用電力能源驅動的。中國2016—2019年部分鋰電產品銷量數據（見圖1）表明，中國鋰電產品銷售量較大，尤其是新能源汽車產業(yè)呈現逐年增加的趨勢，且新能源汽車大多數使用的是能夠進行多次充電使用的鋰電池；從中國2015—2020年鋰離子電池產量（見圖2）可以看出，由于鋰電池具有多次使用、環(huán)保等優(yōu)點，被廣泛應用于各行各業(yè)，導致鋰電池產量在逐年增加；由2015—2019年全球鋰資源消費用途份額（見圖3）可見，鋰電池消費份額占比也從2015年的35%增加至2019年的65%。由此可以得出，隨著中國各行業(yè)對鋰電設備的需求不斷增長，其市場規(guī)模在迅速擴大，鋰資源需求量也逐漸增加，未來鋰資源需求的增加主要源于鋰電產業(yè)，尤其是新能源汽車更是未來鋰消費量增加的主要領域。

圖1 中國2016-2019年部分鋰電產品銷量［23］Fig.1 Sales data of some lithium battery products in China from 2016 to 2019［23］

圖2 中國2015-2021年鋰離子電池產量［24］Fig.2 Production of lithium-ion battery in China from 2015 to 2021［24］

圖3 2015-2019年全球鋰資源消費用途份額［4］Fig.3 Share of global lithium resource consumption and use from 2015 to 2019［4］

2011年以來，世界各國從環(huán)保、技術與能源安全的角度出發(fā)，紛紛推出新能源戰(zhàn)略，在世界范圍掀起了新能源汽車的浪潮。中國也大力發(fā)展新能源汽車產業(yè)，而鋰電池作為其主要支撐，帶動中國鋰的需求以及消費進入高速增長階段。據ESP數據平臺統(tǒng)計［5］，中國新能源汽車銷量從2013年開始就是全球其他地區(qū)的2倍以上，每年的產銷率（銷售數量與產量的比例）都在90%以上。中國新能源汽車的發(fā)展帶動了整個鋰產業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展刺激了全球鋰礦需求快速增長。EPS數據平臺2019年中國新能源汽車市場綜合分析認為［5］，2009—2019年是中國新能源汽車探索期，2020—2022年是市場啟動期，2023—2027年是高速發(fā)展期，2028年以后是應用成熟期；預計2020—2030年每年中國新能源汽車產量將分別達到200.1萬、230.1萬、271.5萬、347.5萬、458.7萬、623.9萬、817.3萬、1046.1萬、1 276.3萬、1 506.0萬、1 731.9萬輛。

新能源汽車作為中國新興產業(yè)領域的重要方向得到國家的大力支持，根據《全國礦產資源規(guī)劃（2016—2020年）》可知，鋰作為24種戰(zhàn)略性礦產之一，用其加工制備的鋰電池是新能源汽車發(fā)展的關鍵。2015年以來，隨著新能源汽車產業(yè)的爆發(fā)式增長，中國鋰消費量也快速增加，然而中國鋰礦供應不足，引發(fā)鋰鹽短缺和快速漲價。調查近幾年中國鋰消費量以及本土供應量（均以Li2CO3計）的數據發(fā)現，2012年鋰產量為1.8萬t、消費量為5.5萬t；2015年鋰消費量為7.87萬t；2016年鋰產量為8.6萬t、消費量為9.24萬t；2017年鋰產量為12.34萬t、消費量為12.47萬t；2018年鋰消費量為14.34萬t［25］。

近年來，伴隨著新能源汽車產量的增長，中國已經成為全球第一鋰鹽生產國和消費國。雖然中國鋰鹽產量逐年增加，但鋰消費量年均增長18%，多年來鋰資源供不應求，仍然需要依賴進口鋰資源，才能滿足中國的鋰需求，對外依存度很高。據中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鋰業(yè)分會統(tǒng)計［25］，2012—2017年中國鋰對外依存度從67%增長到73%。據估計［26］，2020年中國鋰消費量達到19萬t，2025年將達到31萬t，2030年將達到50萬t，到時將對中國鋰鹽的保障能力提出巨大考驗。表5為中國2015—2018年部分鋰鹽進出口情況；圖4為中國碳酸鋰產品產量。

表5 中國2015—2018年部分鋰鹽進出口情況［25］Table 5 Part of China′s import and export of lithium salt from 2015 to 2018［25］ t

圖4 中國碳酸鋰產品產量［25］Fig.4 China′s lithium carbonate product output［25］

5 結語

未來，隨著新能源產業(yè)的發(fā)展，全球對鋰資源的需求將快速增長。中國鋰資源儲量十分豐富，但因中國鋰產業(yè)的高速發(fā)展，資源自給能力依舊不足，如青海鹽湖鹵水多數鎂鋰比高，分離難度大，擴產速度較慢；西藏鹽湖雖然鎂鋰比低，但產量不足。因此，中國加大對鋰資源的開發(fā)利用至關重要。另一方面，雖然中國礦石提鋰技術相對成熟，但多為國外礦石進口加工，容易受制于國外資源供應。

中國擁有豐富的深層地下鹵水，其資源儲量巨大，鹵水品位高，富含鉀、鋰、硼、溴等多種元素。可通過對深層鹵水資源評價和開發(fā)前景研究，并結合鹽湖鹵水成熟的提鋰技術，逐步實現深層地下鹵水的資源綜合利用，為新能源汽車產業(yè)以及國內鋰的需求提供原材料，降低對進口資源的依存度。