目前，鋰主要是從富含鋰的海水、地下熱鹽水或巖石中提煉獲得。不久前，美國(guó)加州能源委員會(huì)還專門討論從地?zé)猁}(鹵)水中提取鋰，以期在美國(guó)創(chuàng)造一個(gè)“世界級(jí)的鋰產(chǎn)業(yè)”。
在此之前，由美國(guó)公司Lilac Solutions與澳大利亞公司Controlled Thermal Resources(CTR)合作的美國(guó)加州索爾頓海鹽湖地?zé)猁}水鋰礦，憑借其創(chuàng)新的鋰回收技術(shù)，吸引了比爾·蓋茨旗下風(fēng)投Breakthrough Energy Ventures(BEV)的2000萬(wàn)美元的投資。該風(fēng)投的投資人還包括阿里巴巴的馬云、亞馬遜的杰夫·貝索斯及彭博的邁克爾·布隆伯格等資本大佬。
在業(yè)內(nèi)看來(lái)，地?zé)猁}(鹵)水或許也會(huì)成為我國(guó)提高鋰的可持續(xù)自主生產(chǎn)、降低對(duì)鋰進(jìn)口依賴的解決方案之一。
手里有礦，心中不慌
據(jù)外媒報(bào)道，上述鋰礦項(xiàng)目位于美國(guó)加州南部帝王谷的索爾頓海鹽湖。該湖的鹽分(4.4%)高于太平洋，有很多冒出地下熱鹽水的泥丘。這些鹽水富含鋰和其它礦物元素，幾十年來(lái)吸引了無(wú)數(shù)“淘金者”前仆后繼地投資。然而，此前這些鋰礦項(xiàng)目大多成本過(guò)高，如果無(wú)法脫手，最終只好關(guān)門了之。
Lilac Solutions稱，其公司用獨(dú)有的離子交換珠技術(shù)取代了傳統(tǒng)的蒸發(fā)池方法，能夠連續(xù)高效率地處理地?zé)猁}水，從而提純出電池級(jí)的鋰產(chǎn)品。該技術(shù)不僅可以降低生產(chǎn)成本，還能充分利用低品位的資源。
目前，全球鋰的主要供應(yīng)方為南美的鹽水鋰礦和澳大利亞的巖石鋰礦。索爾頓海鹽水鋰礦項(xiàng)目如果能夠在2023年投入運(yùn)行，預(yù)計(jì)第一年就將生產(chǎn)出超過(guò)1.7萬(wàn)噸鋰，屆時(shí)有望躋身鋰市場(chǎng)主要玩家的行列。
“電動(dòng)汽車是削減碳排放的最有前景的機(jī)會(huì)，但電池原材料如鋰和鈷的供給不足是其最大挑戰(zhàn)。”BEV投資人Carmichael Roberts稱，Lilac Solutions的新技術(shù)使得生產(chǎn)商能夠以更低的成本從更新的資源中提煉出更多的產(chǎn)品，這能夠改變鋰市場(chǎng)的供求關(guān)系。這類工業(yè)級(jí)創(chuàng)新還能夠最終支持機(jī)動(dòng)車向電動(dòng)車的轉(zhuǎn)變。
實(shí)際上，鋰礦不光博得了私營(yíng)企業(yè)的青睞，美國(guó)能源部在十幾年前就資助過(guò)很多能夠從地下熱鹽水中高效提取鋰的分子篩研究。加州能源委員會(huì)于2019年12月發(fā)起了名為“GFO-19-303克服技術(shù)障礙與實(shí)現(xiàn)鹽水中礦物鋰回收的地?zé)崮?rdquo;的項(xiàng)目。項(xiàng)目包含“提高現(xiàn)有地?zé)嵩O(shè)施的產(chǎn)能和靈活性”、“改進(jìn)回收鋰的處理技術(shù)”以及“從地?zé)猁}水中回收鋰的實(shí)施和示范工程”三個(gè)子課題，將資助總計(jì)1400萬(wàn)美元的地?zé)峄厥昭芯空n題。
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)教授李克文向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》分析稱，鼓勵(lì)這類研究項(xiàng)目對(duì)于美國(guó)加州有許多好處。首先鋰作為電子、新能源產(chǎn)業(yè)重要的戰(zhàn)略資源，當(dāng)?shù)卣幌Ｍ^(guò)度依賴進(jìn)口。其次，加州歷來(lái)重視地?zé)帷⑻?yáng)能、風(fēng)電等清潔能源，投入的經(jīng)費(fèi)在美國(guó)所有州中是最多的。目前，加州地?zé)嵫b機(jī)容量約4千兆瓦，占該州總發(fā)電量的5%~6%。如果能夠利用現(xiàn)有地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目的熱鹽水提取鋰等稀有元素，不僅能夠取得一部分額外的經(jīng)濟(jì)效益，而且有利于地?zé)猁}水的環(huán)?；毓?，還可以增加不少就業(yè)崗位。
據(jù)李克文介紹，過(guò)去十幾年來(lái)，美國(guó)能源部一直對(duì)從地?zé)猁}水中回收鋰等稀有元素的理論和有關(guān)技術(shù)非常重視，資助了不少科研項(xiàng)目，也取得了一些重要成果。
索爾頓海鹽湖南緣冒泡的泥丘表明該地?fù)碛胸S富的地?zé)豳Y源。(Carolyn Cole / Los Angeles Times)
把地?zé)猁}水“吃干榨凈”
那么，除了提供鋰以外，地?zé)猁}水(鹽度3%~5%)、鹵水(鹽度高于5%)還有哪些用途?中國(guó)科學(xué)院院士汪集旸提出了“三重稟賦”。
在康養(yǎng)方面，40~50℃的地?zé)猁}水具有很好的療養(yǎng)效果。我國(guó)用地?zé)崴轀厝延?000多年的歷史，目前在這方面的開(kāi)發(fā)也很廣泛。
第二重稟賦是能源。地?zé)峋跍囟冗_(dá)到150~200℃就可以高溫發(fā)電，如西藏的羊八井地?zé)岚l(fā)電站。此外，還包括低溫?zé)崴姆请娭苯永谩Ｍ艏瘯D說(shuō)，我國(guó)的地質(zhì)特點(diǎn)決定了地?zé)豳Y源以中低溫為主，除西藏、騰沖等少數(shù)地區(qū)有高溫地?zé)豳Y源外，廣大東部地區(qū)的地下熱水低于100℃，這類熱水雖然能量密度低，但可以用于供暖、制冷以及生活熱水三聯(lián)供。據(jù)他估計(jì)，目前中國(guó)的淺層地源熱泵(深度少于200米)項(xiàng)目在以每年10%的速率增長(zhǎng)。
地?zé)猁}水的第三重稟賦是可以提取稀有元素。汪集旸表示，除了鋰以外，一些地區(qū)地?zé)猁}水中的鉀、氦、溴、碘等稀有元素的含量也具有重要的工業(yè)價(jià)值。
“1959至1962年，我在莫斯科地質(zhì)學(xué)院讀研期間，結(jié)合導(dǎo)師承擔(dān)的蘇聯(lián)地質(zhì)保礦部項(xiàng)目“西西伯利亞自流盆地地下鹵水中Br、I 微量元素的分布與提取”，完成了我的副博士論文。”汪集旸回憶道，“可見(jiàn)，蘇聯(lián)在上世紀(jì)50至60年代就已經(jīng)非常重視從地下鹽(鹵)水中提取有用礦物元素乃至礦產(chǎn)資源的工作。”
上世紀(jì)60年代，我國(guó)曾存在缺乏鉀鹽的問(wèn)題。“在西北地區(qū)發(fā)現(xiàn)鉀鹽礦以前，從自貢2000多米深的地下鹵水中提取的鉀鹽解了燃眉之急。”汪集旸說(shuō)。
目前，我國(guó)每年需要以碳酸鋰、氫氧化鋰、氯化鋰等方式大量進(jìn)口鋰鹽用于醫(yī)藥、新能源、新材料等多個(gè)制造業(yè)門類。據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鋰業(yè)分會(huì)發(fā)布的《2018年鋰產(chǎn)品進(jìn)出口情況簡(jiǎn)報(bào)》，2018年中國(guó)碳酸鋰進(jìn)口總量為2.4萬(wàn)多噸。與此同時(shí)，我國(guó)已成為鋰電池的主要生產(chǎn)國(guó)，2018年中國(guó)鋰離子電池總出貨量102吉瓦時(shí)，國(guó)際占比約54%。
多位專家認(rèn)為，我國(guó)要想提高鋰等稀有元素的可持續(xù)自主生產(chǎn)、降低對(duì)這些資源的進(jìn)口依賴，挖掘地?zé)猁}(鹵)水資源或?qū)⒊蔀榻鉀Q方案之一。
呼吁啟動(dòng)地?zé)猁}水提取工作
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)鋰資源主要集中在青海、西藏、四川等地區(qū)，占全國(guó)總量的85%左右。其中，青?，F(xiàn)在已經(jīng)探明的氯化鋰儲(chǔ)量為1982萬(wàn)噸，西藏為1740余萬(wàn)噸。
“從鋰資源的總量來(lái)看我們是全球最大的，但大而不強(qiáng)。”中國(guó)科學(xué)院院士鄭綿平指出，我國(guó)鋰原料對(duì)外依賴度依然較高，目前的使用量主要依賴于進(jìn)口鋰輝石及鹽湖鹵水。
在“十四五”規(guī)劃中，地?zé)嶙鳛橐环N重要的清潔和可再生能源得到了高度重視。2019年10月，中國(guó)工程院?jiǎn)?dòng)了“夏熱冬冷”地區(qū)地?zé)崮軕?yīng)用戰(zhàn)略研究課題。而汪集旸牽頭的《長(zhǎng)三角地區(qū)地?zé)豳Y源及其綜合利用研究》近日也獲得了中國(guó)科學(xué)院評(píng)議通過(guò)。
“除了地?zé)岚l(fā)電、地?zé)崛?lián)供以外，應(yīng)該把從地?zé)猁}(鹵)水里提取礦物質(zhì)也作為‘十四五’規(guī)劃之一，把這方面的工作啟動(dòng)起來(lái)。”汪集旸呼吁。
此外，記者了解到，鹽湖提鋰也將成為全球未來(lái)鋰礦開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)。其中，地下鹵水型鋰礦以四川自貢、湖北潛江地區(qū)的地下鹵水為代表，該類資源開(kāi)發(fā)利用的潛力較大。
