鄭綿平,中國工程院院士、國際鹽湖學(xué)會(huì)主席、自然資源部鹽湖資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。他是我國鹽湖學(xué)的奠基人和開拓者之一,對(duì)我國各類鹽湖區(qū)和鹽類礦產(chǎn)資源勘查評(píng)價(jià)進(jìn)行了系統(tǒng)性、創(chuàng)新性研究,取得了一系列重大科研成果。他扎根青藏高原多年,為我國鉀鹽、硼礦、鹵水鋰礦的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)利用作出了突出貢獻(xiàn)。他最早估算了察爾汗鋰資源遠(yuǎn)景。在他的主持下,經(jīng)過26年實(shí)踐,在西藏扎布耶鹽湖找到了適合高原環(huán)境下鹽湖提鋰技術(shù)的創(chuàng)新方法,首次成功實(shí)現(xiàn)了我國鹽湖提鋰產(chǎn)業(yè)化,打破了國內(nèi)鹽湖鋰市場(chǎng)被國外壟斷的格局。
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)動(dòng)力電池的需求量將不斷攀升,再加上儲(chǔ)能、航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域?qū)︿囯姵氐男枨?,未來?duì)鋰等核心原材料的需求量將越來越大。龐大的市場(chǎng)前景,讓鋰資源成為繼石油、稀土之后又一種重要戰(zhàn)略資源,鋰資源也是眾多國家在新能源領(lǐng)域的競爭焦點(diǎn),一些主要產(chǎn)鋰國逐漸開始對(duì)鋰資源的開發(fā)利用進(jìn)行控制。鋰資源的安全供給將成為制約我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
鋰的作用神通廣大
鋰在生活中用途很多,可謂是“神通廣大”。比如,在新材料應(yīng)用方面,玻璃陶瓷加入碳酸鋰后,膨脹系數(shù)就會(huì)降低,甚至可以做高級(jí)透鏡。溴化鋰可以代替氟利昂,減少臭氧層破壞。鋰基劑在零下60℃到200℃的環(huán)境中都不凝結(jié),利用這一特點(diǎn),把它摻加到機(jī)油里,就不容易凝結(jié)。在藥物治療方面,鋰可以鎮(zhèn)靜神經(jīng)、治療狂躁癥等精神疾病。還有鋰合金、紡織工業(yè)等領(lǐng)域,都需要用到鋰。2017年以后,鋰電池在新能源汽車的應(yīng)用方面有很大的增長。航空航天領(lǐng)域也開始使用碳酸鋰,因?yàn)樾枰囯姵?。在?chǔ)能方面,利用儲(chǔ)能技術(shù)可以助力太陽能、風(fēng)電等削峰填谷,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。鋰電池單位占比小又輕,是最理想的一種儲(chǔ)能工具,包括像今后要發(fā)展氫能源,也要考慮用鋰電池來做儲(chǔ)能工具。
諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、鋰電池之父古迪納夫認(rèn)為,從資源端來說,鋰不亞于石油,它是一種“白色的石油”。美國也把鋰列為戰(zhàn)略資源,把它排在石油前面。
最近十幾年,鋰的價(jià)格上漲很快,供不應(yīng)求,從2021年年初的5.3萬元/噸漲至2022年的50萬元/噸。鋰的價(jià)格走勢(shì)為什么直線上升?新能源汽車的發(fā)展影響很大,2022年全球新能源汽車銷量達(dá)到1082.4萬輛,消費(fèi)了40余萬噸的碳酸鋰。加上包括儲(chǔ)能等其他用途,原料的需求量太大了。
鋰資源價(jià)格的快速上漲,引發(fā)了相關(guān)企業(yè)對(duì)資源供應(yīng)的擔(dān)憂。一些企業(yè)為了確保資源供應(yīng),提前布局上游原料市場(chǎng),并開啟了海外尋礦的模式。國內(nèi)的一些知名企業(yè)都把目光投向了海外。國際能源署的預(yù)測(cè)顯示,到2030年僅靠現(xiàn)有和在建的鋰礦生產(chǎn)項(xiàng)目,全球?qū)⒊霈F(xiàn)約50%的鋰需求缺口。那么,地球上到底有多少鋰?它們都分布在哪里?能否滿足發(fā)展的需求?在供應(yīng)日益趨緊的情況下,我們?nèi)绾问睾觅Y源的安全底線?
鋰從哪里來
鋰的用途這么大,那么鋰是從哪里來的?鋰是怎么聚集成礦的?天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),實(shí)際上在宇宙大爆炸時(shí),鋰-7就散發(fā)到宇宙空間去了。后期又有新的雙星爆炸,鋰-7就大量地釋放出來,散發(fā)到了地球及其巖漿中。我們常見的鋰礦有兩類,一類是內(nèi)生礦,另一類是外生礦。內(nèi)生礦通常被稱作“硬巖型鋰礦”,像偉晶巖、鋰輝石、鋰云母都屬于內(nèi)生礦。外生礦分六類:第一類是鹽湖的鋰礦,像國外著名的鋰三角;第二類是油田水的鋰礦,油田水含鋰,這在我國四川和美洲都有發(fā)現(xiàn);第三類是古代鹽鹵的礦;第四類是地?zé)嵝偷牡V;第五類是賈達(dá)爾石,它是火山碰到地表以后,在湖里沉淀下來,由鋰、硼、硅等一起形成的固體礦;第六類是黏土礦。
我們?cè)摰侥睦锶フ忆???nèi)生類的鋰礦全世界各個(gè)大洲都有。外生類的鋰礦,重點(diǎn)是鹽湖的鋰礦,主要是在南北帶、東西帶分布。南美的鋰三角,就是玻利維亞、阿根廷、智利等地,集中了2億噸的碳酸鋰。還有北美洲的南邊,主要是美國的南部,這里就屬于南北帶。南北帶的礦集中在兩個(gè)板塊的縫合線處,因?yàn)閮蓚€(gè)板塊互相擠壓比較脆弱,容易發(fā)生巖漿活動(dòng),然后巖漿就流到整個(gè)安第斯山脈的前沿,變成火山湖,火山湖出來的水在湖里頭就形成礦,這是一種形成規(guī)律。還有一個(gè)東西帶,主要在塞爾維亞,還有伊朗、克什米爾及青藏高原。在這條帶里成型的最大的礦位于青藏高原,也是在縫合線周圍形成的礦,體現(xiàn)出較強(qiáng)的規(guī)律性。
中國鋰資源的家底有多少?中國的鋰資源主要儲(chǔ)存在兩個(gè)大盆地,一個(gè)深盆,一個(gè)淺盆。深盆就是柴達(dá)木盆地,海拔是2700米到3200米。它的鋰鹽湖有對(duì)稱性,我們叫它對(duì)稱成礦。再說一下淺盆,我們叫它淺盆多級(jí)成礦。淺盆是從雅魯藏布江往北,大量地分布了一些小一點(diǎn)的湖、淺一點(diǎn)的湖。據(jù)統(tǒng)計(jì),大概有70多個(gè)含鋰的鹽湖,從南到北都有。中國的鋰資源還是比較豐富的,資源量有3000多萬噸,儲(chǔ)量有790多萬噸。資源量大概占世界第三位,儲(chǔ)量占世界第四位。全世界的鋰資源量大概是將近4億噸,因?yàn)閮?chǔ)量控制程度不夠,所以儲(chǔ)量較少。
如何守好鋰資源的安全底線
據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),2025年全球新能源汽車銷售量將超過2000萬輛,到2030年,這個(gè)數(shù)字將突破5000萬輛,這將會(huì)對(duì)碳酸鋰產(chǎn)生巨大需求。從預(yù)測(cè)來看,2025年我國自產(chǎn)再加上進(jìn)口,基本上能滿足需求。但從2025年到2030年,差距將會(huì)拉開,除了我國自己能夠供給的,還將有幾十萬噸的缺口。如果不采取措施,這個(gè)缺口在2030年前后還可能再擴(kuò)大。2022年,我國進(jìn)口鋰精礦約284萬噸,同比增長約42%。凈進(jìn)口碳酸鋰12.57萬噸,同比增長約72%,對(duì)外依存度超過60%,加之鋰的價(jià)格猛漲,這種狀況值得引起警惕。
如何守好鋰礦資源的安全底線?地球上已探明的鋰資源中有超過60%蘊(yùn)藏在鹽湖中,結(jié)合我國實(shí)際,鹽湖鋰資源更是占到全國鋰資源的70%以上,主要分布在柴達(dá)木盆地和青藏高原。一直以來,受到提取技術(shù)的限制,我國鹽湖鋰的產(chǎn)量較少,大量依賴進(jìn)口。伴隨著鋰資源價(jià)格快速上漲,全球主要產(chǎn)鋰國逐步收緊出口政策,我國企業(yè)海外買鋰接連受阻。在此背景下,加大國內(nèi)鹽湖的開發(fā),對(duì)保障我國鋰資源的供給安全具有重要戰(zhàn)略意義。所以在當(dāng)前形勢(shì)下,要繼續(xù)用好國內(nèi)國際兩個(gè)市場(chǎng)、兩種資源。同時(shí),我們要居安思危,用極限思維應(yīng)對(duì)突發(fā)情況,立足國內(nèi)資源的開發(fā)和技術(shù)研發(fā),這樣才能在關(guān)鍵時(shí)刻保住鋰資源供給的安全底線。與鋰礦石相比,我國鋰鹽湖的開發(fā)具有哪些優(yōu)勢(shì)?我國鋰鹽湖資源稟賦各有不同,如何因地制宜、開發(fā)利用好鹽湖這個(gè)寶藏?
保障鋰資源需求,要將重點(diǎn)放在鋰鹽湖上,因?yàn)槲覈c國際相比較有兩大不同之處:國外是以鹽湖為主來解決鋰資源的需求,而我們國內(nèi)是以鋰礦石為主,占84%。國內(nèi)鹽湖資源雖然占75%,但是開發(fā)的只占16%,大部分還是用礦石。所以,今后我們要逐漸加強(qiáng)對(duì)鹽湖鋰的開發(fā)。鹽湖的鋰資源有三大優(yōu)勢(shì):一是總量大;二是成本低,與加工硬巖以及運(yùn)輸成本相比,鹽湖提鋰成本要低很多,而且可以深加工進(jìn)行綜合利用,這是國際趨勢(shì);三是環(huán)保優(yōu)勢(shì),加工硬巖需要燒,要加酸加堿,最后才能生產(chǎn)出碳酸鋰,對(duì)環(huán)境是有一定破壞的,而鹽湖對(duì)環(huán)境比較友好。我國鋰鹽湖資源稟賦各有不同。青藏高原鹽湖的鋰資源集中了全國75%的鋰資源,但青海和西藏的鹽湖又各有特點(diǎn)。青海的鹽湖規(guī)模比較大,鎂鋰比比較高。國外的鹽湖鎂鋰比能達(dá)到8,而柴達(dá)木鹽湖鎂鋰比高達(dá)幾十,甚至超過1500,雖然我們解決了提鋰技術(shù),但回收率比較低,才到30%左右,所以需要進(jìn)一步加強(qiáng)綜合利用和深加工發(fā)展,提高回收率。
西藏的鹽湖跟柴達(dá)木的鹽湖不一樣,柴達(dá)木的鹽湖很大,鹽灘就很大,鹽灘底下有黏土。這種鹽田,草場(chǎng)一般在邊緣,稀稀拉拉有一點(diǎn),所以它對(duì)生態(tài)影響不大。而西藏鹽湖比較小,最大的就二三百平方公里,周圍都是草場(chǎng)。這樣就需要做到“一次提鋰”,少做鹽田或者是不做鹽田,可以少破壞草場(chǎng)。這就給我們提出了挑戰(zhàn),不過現(xiàn)在的技術(shù),可以只用鹽鹵提鋰了,可以提到500毫克每升了。所以我們要重視超前提鋰、鹽鹵提鋰等技術(shù)的推進(jìn),盡量少破壞草場(chǎng),對(duì)5000多年的鹽田來一次革命?,F(xiàn)在國外也認(rèn)識(shí)到,盡量少用、不用鹽田,這樣對(duì)環(huán)境比較友好。所以要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān),大力支持創(chuàng)新,解決西藏鋰鹽湖開發(fā)瓶頸,同時(shí)發(fā)揚(yáng)老西藏精神,這就是我們對(duì)開發(fā)中國鋰鹽湖的一個(gè)建議。如果技術(shù)攻關(guān)成功,那么西藏鋰鹽湖在2025年、2030年能為國家保障鋰資源需求作出更大貢獻(xiàn)是非常有希望的。
如何保障我國鋰資源的安全
我國是全球重要的鋰電產(chǎn)品消費(fèi)和生產(chǎn)大國。習(xí)近平總書記提出加快建設(shè)世界級(jí)鹽湖產(chǎn)業(yè)基地,我們?cè)趺礃觼斫ê檬澜缂?jí)的鹽湖產(chǎn)業(yè)基地,來保障我國的鋰資源安全呢?建議從以下五方面著手。
一是強(qiáng)化政策引領(lǐng),加強(qiáng)理論基礎(chǔ)研究與技術(shù)攻關(guān)。國家統(tǒng)一規(guī)劃,能夠明確重點(diǎn),包括建立國家實(shí)驗(yàn)室、工程中心,把平臺(tái)建立起來。加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān),推動(dòng)科技創(chuàng)新,解決一些“卡脖子”的問題。根據(jù)西藏、青海等地不同情況因地制宜采用“一湖一策”,做到不破壞草場(chǎng),盡量減少鹽田的鋪設(shè),多用太陽能、風(fēng)電、光電的辦法,來幫助解決鹽鹵濃縮、提取和提高回收率的問題。
碳酸鋰容易在熱的地方沉淀,它是一片一片、一層一層的。這一層一層的產(chǎn)量低,為了增加它的產(chǎn)量,我們的科技人員就根據(jù)碳酸鋰的生產(chǎn)集聚規(guī)律,研制出了“鋼絲”等一些發(fā)明,使本來生產(chǎn)很慢很少的碳酸鋰產(chǎn)量增加了25%。所以要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)、加強(qiáng)創(chuàng)新。關(guān)于技術(shù)問題,現(xiàn)在有一些項(xiàng)目還沒有做過小試、中試,就貿(mào)然要搞大的工程開發(fā),這是不可取的。真正要開發(fā),還是要遵循科學(xué)的規(guī)律,經(jīng)過試驗(yàn),小試、中試,逐漸放大,這樣才行。
二是廣泛開源,加大鋰資源勘查力度。我國還有一些待開發(fā)的鋰資源處女地,需要做進(jìn)一步的地質(zhì)調(diào)查。因?yàn)槌虽圎}湖,還有地下鹵水型、黏土型以及地?zé)嵝偷匿嚨龋@是我們獨(dú)有的資源基礎(chǔ),所以從地質(zhì)勘查到研發(fā)都要加強(qiáng)。特別是要利用好地?zé)嵝偷匿嚨V,地?zé)崃鞯窖鹏敳夭冀倭鞒鋈ィ磕甏蠹s有2萬噸左右碳酸鋰的當(dāng)量。另外就是繼續(xù)做好內(nèi)生硬巖的勘查、利用和開發(fā),特別是川西,應(yīng)該把它大力推動(dòng)起來。
三是要規(guī)范鋰電池回收,建設(shè)綠色城市礦山。除了開源,還要考慮節(jié)流。進(jìn)一步規(guī)范鋰電生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)鋰電的回收,這也是很重要一個(gè)開源措施。美國地質(zhì)調(diào)查局曾作出過預(yù)測(cè),2080年全球的鋰資源可能會(huì)用完,當(dāng)然這個(gè)統(tǒng)計(jì)是基于靜態(tài)的資源量,隨著時(shí)間推移,我們還可以再找礦。據(jù)統(tǒng)計(jì),2021年我國大概回收了3萬噸的碳酸鋰,預(yù)計(jì)到2030年城市礦山碳酸鋰回收利用將會(huì)達(dá)到15到16萬噸,這個(gè)完全有可能做到。因?yàn)殇囯姵仉妱?dòng)車要發(fā)展到兩三千萬輛,時(shí)隔5到8年就會(huì)淘汰一批鋰電池出來,不單是鋰,還有鈷、鎳、銅,這都是一大筆財(cái)富和寶藏。做到這一點(diǎn),需要采取多種措施,特別是要統(tǒng)一回收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格,加大對(duì)回收技術(shù)的研發(fā),推動(dòng)鋰礦行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
四是用好國內(nèi)國際兩個(gè)市場(chǎng)、兩種資源,實(shí)現(xiàn)互利共贏。中國的硬巖生產(chǎn)技術(shù)在全世界領(lǐng)先,但我們要協(xié)調(diào)一致,避免陷入無序的競爭,除了注重自力更生,守好資源安全底線外,還要樹立全球視野,鼓勵(lì)境外開發(fā)并購,學(xué)會(huì)與當(dāng)?shù)毓糙A,這樣既能滿足國內(nèi)需求又能造福世界。
五是加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)。鋰礦、鹽湖大多分布在邊遠(yuǎn)地區(qū)、深山地區(qū),我們要發(fā)揚(yáng)艱苦奮斗、自力更生的傳統(tǒng)。同時(shí)也要重視當(dāng)?shù)厝瞬诺呐囵B(yǎng),包括建立一些關(guān)于鹽湖、鋰礦、提鋰等方面的專業(yè)、學(xué)科和院系,通過政、產(chǎn)、學(xué)、研通力合作,做好人才梯隊(duì)建設(shè),共同守護(hù)好我國的鋰資源,守好安全底線。