锂资源全景图
锂资源全景图
锂是世界上最轻的金属,被称为“21世纪绿色高能金属”和“白色石油”,广泛应用于电池、医药、核工业、航空航天、新能源汽车等新兴领域,是现代高科技产业不可或缺的原料,具有极高的经济和战略价值。由于锂在各大领域的大量需求和不可替代性,锂矿成为关键资源调查和研究的热点。
1锂矿床主要类型
按照通常的分类,锂矿床主要划分为伟晶岩型锂矿、盐湖卤水型锂矿和沉积型锂矿三大类。
1.1伟晶岩型锂矿
伟晶岩是稀有金属的重要来源,如锂、锡、钽、铌、铍、铯、铷、钪钍、铀和稀土等。伟晶岩型锂矿主要分布于构造穹隆区和增生大陆边缘非造山环境,大都形成于前寒武纪时期,少部分伟晶岩锂矿成矿时代为早古生代。
该类锂矿床中的锂辉石、锂云母、透锂辉石和磷锂辉石等含锂矿石具有开采价值,大都发育在交代伟晶岩矿脉中。
此外,根据其是否分带,可将其分为带状构造伟晶岩型锂矿和无带状构造伟晶岩型矿床,其中,带状伟晶岩型锂矿床矿物成分较为复杂,锂辉石含量一般在20%左右,如澳大利亚的格林布什(Greenbushes)锂矿;无带状构造伟晶岩锂矿床通常是独立的锂矿床,伟晶岩体基本是单相均质岩体,锂辉石分布也较为均匀,且含量在25%左右。典型的伟晶岩锂矿有美国金斯山锂矿(KingsMountain)、刚果(金)马诺诺锂矿(Manono)、中国四川甲基卡锂铍矿床和可可托海三号脉。
与盐湖型锂矿相比,伟晶岩型锂矿的规模相对较小。伟晶岩型锂矿在全球分布较为广泛,主要分布在澳大利亚、美国、津巴布韦、加拿大、墨西哥等国家,其中,澳大利亚目前在产的锂矿山均为锂辉石矿床。比较著名的伟晶岩锂矿有澳大利亚的Greenbushes锂矿(最古老的锂辉石矿之一)、美国KingsMountain锂矿、澳大利亚Pilgangoora锂辉石矿等。
图1全球主要硬岩型锂矿
1.2盐湖卤水型锂矿
盐湖卤水型锂矿是锂资源的重要来源,约占全球锂矿总储量的78%,是全球最重要的一种锂矿床类型,也是锂工业开采的主导方向,尤其是近些年来卤水提取锂技术不断进步,盐湖卤水型锂产量也不断增加。
卤水型锂矿主要有碳酸盐型、硫酸盐型和卤化物型,前两者是目前盐湖锂开发的主要类型,尤其是碳酸盐型盐湖镁锂比非常低,可直接从卤水中析出,是生产锂的最佳选择。
关于全球盐湖卤水型锂矿床的物质来源主要有以下几种解释。(1)周边火山含锂热泉/温泉水是盐湖卤水锂资源形成的主要物质来源;(2)含锂围岩风化淋滤作用为盐湖卤水锂矿床的形成提供主要物质来源;(3)深部含锂卤水沿深大断裂上涌,与盐湖卤水相互掺杂,促进了锂的富集成矿。
典型的盐湖型锂矿有玻利维亚的Uyuni盐湖、智利的SalardeAtacama、阿根廷的Cauchari-Olaroz、中国的察尔汗盐湖和扎布耶盐湖最为典型。
盐湖卤水型锂矿床资源储量丰富,但分布极其不均(图2),其形成主要受气候条件、地质构造以及成矿物质来源等控制。
图2全球主要盐湖卤水型锂矿床
1.3沉积岩型锂矿
主要以黏土岩或沉积盆地中的冲击层、沼泽相、湖泊相以及组合相的形式产出。在很早之前,沉积型锂矿因品位较低,且没有锂矿物而被忽略,被认为是没有独立开采价值的矿床。直到2012年,人们在塞尔维亚的贾达尔(Jader)盆地发现了一个巨型锂矿,矿石矿物是一种同时含有锂和硼的新矿物——羟硼硅钠锂石(Jadarite),人们对沉积型锂矿的认知被刷新,同时认识到这类锂矿具有独立开发的潜力。
近几年,随着矿业公司对锂更进一步的研究和勘探,虽然更多具有独立开采价值的黏土矿(沉积型锂矿的一个分支)被发现,但整体开发程度仍然较低,大都处于勘探阶段。目前为止,发现的此类锂矿多分布在南、北美洲,中国尚未发现能够独立开采的沉积型锂矿。
对比伟晶岩型和盐湖型矿,目前沉积型锂矿的研究和勘探开发程度较低,在一定程度上影响了沉积型锂矿的储量计算。该类锂矿主要分布在塞尔维亚、美国、墨西哥等国家,比较著名的沉积型锂矿有塞尔维亚贾达尔(Jadar)超大型锂硼矿、墨西哥索诺拉(Sonora)锂矿和美国的ThackerPass锂矿。
图3全球主要沉积岩型锂矿
近年来,在美国、墨西哥、塞尔维亚、埃及等地相继发现了与火山岩有关的黏土型锂矿床。这一类锂资源往往具有矿床面积广、矿体厚度大、储量惊人的特点。
这些沉积型锂矿床的共有特点是:(1)成矿时代较新,一般为新生代;(2)成矿物质来自火山物质,火山物质一般富锂;(3)主要以矿物形式存在,如锂蒙脱石和贾达尔石;(4)形成环境一般在封闭的湖相沉积盆地,有利于含锂流体的汇聚;(5)一般有热液活动或卤水的参与,这一方面有利锂从岩石中淋滤出来,另一方面也利于通过热液或卤水的蚀变作用形成吸附锂的黏土矿物。显然,富锂的物质来源和后期的热水/卤水蚀变作用是形成这一类黏土型锂矿床的关键。
2全球锂资源概况
2.1全球锂资源分布概况
全球锂资源丰富且高度集中,73%的锂资源分布在北美洲和南美洲,大洋洲、亚洲、欧洲、非洲锂资源分布相对较少,分别占比8%、7%、7%和5%。就国家而言,锂资源主要分布在南美洲“锂三角”地区(玻利维亚、智利和阿根
廷)、美国、澳大利亚和中国。如图4。
图42019年全球各国已探明锂矿资源量
2.2全球锂矿储量
根据美国地质调查局资料,2010-2019年世界锂矿储量增长情况如表1所示。2010年,世界锂矿探明储量为1300万t,到2019年增至1700万t。10年间,世界锂矿储量增长了30.8%,年均增速为3.0%。
就储量而言,2019年全球探明锂储量达1700万吨。其中智利锂储量860万吨,占世界总储量的一半以上,遥遥领先于其他国家;澳大利亚、阿根廷锂储量分别为280万吨、170万吨,分别为世界第二、第三位,世界占比16.9%、10.3%;其次为排名第四位的中国(100万吨,6.0%);上述四个国家的锂资源储量约占全球总储量的85%(图5)。锂资源虽然非常丰富,但受开采条件、提锂技术影响,许多估算资源量无法转化为储量,如全球已知最大的锂矿乌尤尼盐湖(Uyuni)由于没有经济可行的锂盐提取方法,其巨大的锂资源量无法计入储量。
图52019年全球主要国家锂储量占比
2.3世界十大矿床锂资源量
据相关资料,目前世界上有超过25个国家在开展锂矿勘查活动。澳大利亚、美国和加拿大是开展锂矿勘查活动最为活跃的国家,相关锂勘查项目合计有208个。其中,拉美国家共计21个,非洲国家25个,欧洲国家24个;亚洲国家最少,不包括中国,仅6个。
在2015—2019年期间,世界首次公布的锂资源量前十大锂矿床分别是邦妮·克莱尔(BonnieClaire)、伏尔甘(Vulcan)、克莱顿谷(ClaytonValley)、卡奇(Kachi)、芒特霍兰德-锂(MtHolland-lithium)、波祖洛斯(Pozuelos)、流纹岩山脊(PhyoliteRidge)、昆卡·森特纳里奥-拉托内斯(CuencaCentenario-Ratones)、泰特拉(Tetra)和帕斯托斯·格兰德斯(PastosGrandes,它们的锂资源量和基本情况见表2。
2.4世界锂消费量
世界锂消费量从2010年的11.3万t(碳酸锂当量)稳步上升到2019年的31.0万t(碳酸锂当量),10年中增长了174.3%,年均增速为11.9%。特别是近5年来,世界锂盐消费量呈现了快速增长势头,年均增速为17.6%,如图6。
图62010-2019年世界锂消费量变化图
锂消费应用领域主要是电池、陶瓷玻璃、润滑脂、高分子聚合物等。据美国地质调查局2020年资料,2019年锂全球终端利用市场估计为:电池65%,陶瓷和玻璃18%,润滑剂5%,高分子聚合物生产3%,连铸助熔剂3%,空气处理1%,其他利用5%。10年间,锂在电池市场的消费占比扩大了近3倍。电池是锂消费增长最快的行业。
图72019年全球锂消费结构变化
3中国锂矿资源概况
3.1中国锂矿储量
中国的锂矿资源较为丰富,可以说是我国几大优势矿种之一,而且以矿床分布相对集中、数量多、规模大为特点。虽然我国锂资源丰富,依然保持仅次于智利、澳大利亚和阿根廷的第四大锂储量国的地位,约占全球锂资源总储量的5.9%,但是2019年中国锂资源储量100万吨。
我国锂资源主要可分为卤水型锂矿和硬岩型锂矿两种类型,其中卤水型锂资源的主要来源为盐湖卤水、地下卤水、油气田卤水、深井卤水等,而硬岩型锂矿可再细分为花岗伟晶岩型和花岗岩型锂矿。硬岩锂的含锂矿石主要为锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石和铁锂云母。锂辉石主要产于花岗伟晶岩型锂矿中,品位较高,开采比较容易;而锂云母主要产自于花岗岩型锂矿中,广泛地分布于中国,如宜春钽铌矿。
中国锂资源主要集中在青海、西藏、四川、江西、湖北和湖南等地区,而且仅这些地区的锂资源就占中国查明资源量的99.9%,其中硬岩型锂矿集中分布在四川、江西、湖南、新疆等地区,盐湖卤水型锂矿集中分布在青海、西藏和湖北等地区。
表3中国锂资源储量表(Li2O/万吨)
3.2中国锂矿产量
我国锂矿资源较丰富且资源潜力大,如表6,2018年中国锂矿产量达到8万吨,同比增长17.6%。但大部分锂矿分布在青藏高原,且青海柴达木盆地盐湖卤水锂矿镁锂比高、提锂技术尚未完全成熟,资源开发利用受环境和技术双重约束,原矿对外依存度高。
表42011-2018年中国锂矿产量统计图
(资料来源:BP,华经产业研究院整理)
3.3中国锂矿重点企业一览
3.3.1天齐锂业
锂资源的开发是锂行业价值链的第一环。作为全球领先的锂产品生产商,天齐锂业以西澳大利亚格林布什锂矿为资源基地、四川雅江措拉锂矿为资源储备,能获得稳定的低成本优质锂原料供应。
天齐锂业控股的泰利森锂业拥有目前世界上正开采的储量丰富、品质优越的锂辉矿石——西澳大利亚格林布什锂辉石矿,已开采超过25年。格林布什锂矿的总资源量折合碳酸锂当量878万吨;锂矿储量折合碳酸锂当量690万吨。随着第二座化学级锂精矿工厂的运营启动,格林布什的锂精矿总产能达每年134万吨,折合碳酸锂当量约18万吨。
图片来源:天齐锂业
天齐锂业拥有亚洲超大规模的呷基卡锂辉石矿区西矿段——雅江县措拉锂辉石矿探矿权和开采权。该矿段锂资源量折合碳酸锂当量约63万吨,是天齐锂业坚实的锂资源储备。
图片来源:天齐锂业
3.3.2西藏矿业
西藏矿业建成扎布耶锂资源开发产业化一期工程旨在投入扎布耶一期工程生产线改良、二期锂精矿新产能建设以及白银扎布耶锂盐产能扩建等项目,锂业务是公司主要盈利增长亮点,中国西藏的扎布耶盐湖是全球仅有的四个矿床锂储量超过百万吨的盐湖之一。据统计,扎布耶盐湖现有180余万吨锂碳酸固态锂精矿、3400万吨硼和1600万吨钾。扎布耶盐湖是全球最大已探明完全由碳酸锂形式存在的盐湖,卤水中碳酸锂含量高,镁锂比极低。
3.3.3赣锋锂业
作为世界领先的锂生态企业,赣锋锂业业务贯穿上游锂资源开发、中游锂盐深加工及金属锂冶炼、下游锂电池制造及废旧电池综合回收利用等价值链的各重要环节,产品被广泛应用于电动汽车、储能、3C产品、化学品及制药等领域。企业锂矿资源遍布全球多个国家及地区,同时拥有“卤水提锂”、“矿石提锂”和“回收提锂”产业化技术;锂化合物、金属锂产能居全球前列;具备电池制造及回收能力,为电动车、电池、电子设备等厂商提供完整的原材料供应、电池定制、废旧电池循环利用方案。
图片来源:赣锋锂业
4结论
随着前沿新能源、新材料与新药品三大新兴朝阳行业的迅速崛起,锂的资源保障与开发利用越来越受到世界各国高度关注重视,其战略价值与地位日益凸显。近年来,在资源、经济与市场多因素推动下,全球范围内开展了锂矿资源的勘查热潮与研究,使得主要工业国家的锂资源储量和产量较往年有大幅增加。
与国外相比,中国锂矿资源丰富且潜力巨大,但国内锂产业却面临着硬岩锂开采难度大、高镁锂比盐湖提锂分离技术尚未完全成熟、科技含量高性能先进的深加工锂产品需大量从海外进口等现实问题。资源依存对外严重、开发利用技术落后成为制约中国高端装备制造、储能与分布式电源、新材料及新能源汽车等战略性新兴产业发展的瓶颈。
参考来源:
- 何金祥,等.世界锂矿业发展与展望.国土资源情报.2020.
- 高春亮,等.全球盐湖卤水锂矿床的分布特征及其控制因素.盐湖研究.2020.
- 华经情报网.2019年全球及中国锂矿行业产量及分布现状分析,我国锂矿资源较丰富且资源潜力大.2019.
- 张苏江,等.国内外锂矿资源及其分布概述.有色金属工程.2020.
- 温汉捷,等.碳酸盐黏土型锂资源的发现及意义.2020.
- 王芳.锂矿资源研究.2020.
- 天齐锂业官网、赣锋锂业官网、南方财富网.