锂资源及其开发利用综述

锂资源及其开发利用综述胡经国金属锂（Li）是稀有金属家族的重要成员，21世纪的能源新贵，也是工业制造的高精材料，被誉为21世纪金属元素明星。地球上，陆地硬岩、盐湖卤水、海水锂资源丰富。锂和锂盐产品具有广泛而重要的用途。锂资源的开发利用具有广阔的发展前景。本文拟综述锂资源及其开发利用简况，作为科普作品奉献给读者。锂和锂盐的应用稀有金属锂（Li）能够成为21世纪金属元素明星，是因为它具有三大特性：轻、软、高能量。锂是金属元素中最轻的元素，比重仅为0.534。金属锂呈银白色，是一种既轻又软的高能量金属，因而锂和锂盐产品具有广泛而重要的用途。锂和锂盐主要应用领域是可控热核聚变反应堆、现代信息产业和锂电池等。现已涉及人们日常生活领域，如电视机、电脑、洗衣机、电冰箱、厨房用品等。并有可能成为开发新能源的重要材料。利用锂的可控热核聚变反应堆发电，具有效力高、价格低、安全易控制、放射性危害小等优点。用1克锂能释放出3400千瓦小时的能量。把氢氧化锂加到电池中，可以提高电池寿命5〜10倍。锂电池常被用在人造心脏起搏器上，可十几年不更换电池。锂被专家称为“金属味精”。在其它金属中加入适量的锂，就能改善这些金属的性能。例如，锂铝、锂镁等轻合金，具有加工性能好、延展性大、抗腐蚀性强、抗高速离子、穿透能力大等特性，被广泛用于人造卫星、宇宙飞船、高速飞机的结构制造。又如，用碳酸锂制造的微晶玻璃，其强度超过了不锈钢。再如，漠化锂可以代替污染大气的制冷剂氟利昂，制冷效果能提高15%。用锂和锂化物制成的高能燃料，具有燃烧温度高、速度快等优点，是火箭、飞机、潜艇等的必备燃料。锂盐还可用作化肥。锂盐化肥能防止农作物腐烂和黑锈病。锂盐还可用于陶瓷、润滑油、医药、橡胶等多种产品的制造。世界上应用最多的锂矿物是碳酸锂和锂铝硅酸盐矿物。它们主要用于玻璃和陶瓷工业。在玻璃工业方面，锂矿物广泛用于电视机和电脑监视器显像管面板、耐高温玻璃器皿、玻璃纤维、乳白色玻璃和硅酸硼玻璃等。在玻璃中，锂的主要作用是充当助熔剂，从而降低熔化温度，降低燃料成本，同时还能改善玻璃的粘度和热膨胀性。在陶瓷工业方面，锂可以降低热膨胀性和焙烧温度，改善产品品质和降低能耗。另外，在铝生产工艺中，将碳酸锂加入铝电解还原槽冰晶石浴池中，碳酸锂转变为氟化锂，可以提高电流效率，节省能耗3%〜10%。锂还可以降低含氟盐的挥发性，使其满足当地大气排放标准的要求。地球上锂资源概况在地球上，锂资源主要来源于陆地硬岩锂矿物提锂、盐湖卤水提锂和海水提锂。据报道，在全球范围内，已探明富含锂的盐湖卤水资源丰富，且很少被开发利用。中国的盐湖卤水资源也很丰富。中国锂资源集中于青海、西藏、甘肃、内蒙古等地盐湖中。青海柴达木盆地内有33个盐湖。在这里，氯化钠、氯化钾、镁盐、氯化锂、锶矿、芒硝等盐湖矿产储量，均居全国第一位。柴达木盆地是中国最重要的钾肥和锂盐系列产品生产基地。1997年，青海就已探明锂资源达千万吨。2001年，青海在东台吉乃尔盐湖新增氯化锂储量50万吨，相当于新增了一个大型锂矿床。到2004年，青海锂资源占全国的96%，占全世界的64%，主要集中在柴达木盆地内的盐湖地区。据报道（2006），西藏扎布耶盐湖已探明碳酸锂储量100多万吨。扎布耶盐湖是一个锂、硼达到大型、特大型，钾、漠和铯等分别达到中型和大型规模的特种盐湖。含锂品位居世界盐湖前列，具有世界上少有的天然碳酸锂资源和高锂贫镁的特点。科学化验表明，海水中的元素超过80种。其中，约有17种元素，如铀、锂、氚、钾、碘等陆地上稀缺的元素，具有潜在的战略意义。据海洋学家估算，海水中含有2470亿吨锂。海水锂资源十分丰富。锂和锂盐产品的开发利用人类首先从陆地硬岩锂矿物中提取锂。目前，主要从盐湖卤水中提取锂。从海水中提取锂尚处于科研和试验阶段。一、陆地硬岩提锂过去，锂盐产品主要靠在陆地硬岩中开采锂矿物获得锂精矿，然后经过冶炼和深加工形成锂盐系列产品。中国陆地锂资源丰富，锂工业发达，生产规模最大的是新疆有色金属工业公司的锂盐厂，产量占全国80%，居亚洲第一、世界第三，为中国锂盐出口创汇基地。二、盐湖卤水提锂20世纪90年代以来，少数西方国家掀起了一场锂盐原料革命，即从陆地硬岩提锂转向盐湖卤水提锂。1996年，盐湖卤水提锂试验成功。部分低成本锂盐产品进入国际市场，改变了锂盐国际市场的格局，迫使各国调整国内锂工业结构和布局。盐湖卤水提锂工艺简单，成本低，经济、社会、环境效益显著，是世界锂工业发展的必然趋势和方向。面对世界锂盐原料革命，据认为，中国应采取的对策是：调整锂盐工业结构；加快盐湖卤水提锂试验和建设步伐；实施多品种、深加工战略；拓宽锂盐应用领域，稳定国内市场，逐步开拓国际市场。2000年，中国在青海柴达木盆地东台吉乃尔盐湖，攻克了从高镁锂比盐湖卤水中分离镁锂、提取锂的技术难题，掌握了从高镁盐湖卤水中提取锂的关键技术，获得了大量进行相应工业生产的技术数据，为锂资源系列产品的最终大规模开发利用打下了坚实的基础，从而改变中国锂产品原料主要依靠进口的状况。据报道（2001），“东台盐湖锂矿年产50万吨碳酸锂试验”这一科技攻关项目的成果包括：盐田富集钾盐和浓缩锂试验运转成功，首次修建成功面积达12万平方米的盐田，按预定盐田工艺路线稳定运行2年，制得合格的钾盐中间产品和富锂原料卤水6000吨，发明了从高镁锂比盐湖卤水中提取锂盐的新技术，设备配套合理，达到年产100吨碳酸锂的生产能力。2003年，青海投资开发西台吉乃尔盐湖和团结盐湖的卤水资源。西台吉乃尔盐湖蕴藏有308万吨氯化锂、163万吨氧化硼和2656万吨氯化钾。计划建设一个年产3.5万吨碳酸锂、100万吨硫酸钾和3.5万吨硼酸的大型现代化工企业。团结盐湖蕴藏有氯化镁3046万吨、氯化锂2.7万吨、氧化硼6.3万吨。2004年，在青海，一项在不使用化学试剂提锂的基础上，通过使用粒状吸附剂来获取纯度高达99.4%的碳酸锂和氯化锂的科研项目获得成功。该项科研项目获得了“高镁锂比卤水提取碳酸锂资源”和“氯化锂具有选择性的吸附剂”等多项国际专利，成功地从察尔汗盐湖卤水中提取了纯度高达99.4%的碳酸锂和氯化锂，达到了世界同类产品最高纯度。该项科研成果填补了国内该项技术的空白，为下一步锂资源的大规模开发利用奠定了坚实的基础。2006年底，年产200吨碳酸锂工业试验项目通过验收。该项目在察尔汗盐湖高镁低锂卤水中，采用吸附法提取锂，锂回收率达到70%以上，产品纯度达到99%。2006年，在西藏扎布耶盐湖，成功开发出富锂卤水盐田制备与控制技术，太阳池积热沉锂结晶工艺优化技术，获取浸泡选矿的关键工艺参数，仅通过太阳能，不添加任何化合物，就实现了从盐湖卤水中低成本提取高品位碳酸锂精矿。这一工艺优化技术，为在世界上海拔最高的地区实现提锂产业化，奠定了坚实的科技基础。当年在西藏建成的中国第一条盐湖提锂整套工业生产线，试运行1年，生产出品位达70%的锂精矿1750余吨，占国内需求总量的16%。2007年初，西藏扎布耶锂资源开发产业化示范工程通过验收。该项工程建设形成了扎布耶锂矿年产7128吨75%碳酸锂精矿的产能，扎布