從地?zé)猁}水中淘“鋰礦”

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。

隨著鋰電池在電子產(chǎn)品、新能源汽車等領(lǐng)域的火熱應(yīng)用，鋰元素的價(jià)值也愈發(fā)凸顯。

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，以期在美國創(chuàng)造一個(gè)“世界級(jí)的鋰產(chǎn)業(yè)”。

在此之前，由美國公司Lilac Solutions與澳大利亞公司Controlled Thermal Resources(CTR)合作的美國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，地?zé)猁}(鹵)水或許也會(huì)成為我國提高鋰的可持續(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)《洛杉磯時(shí)報(bào)》報(bào)道，上述鋰礦項(xiàng)目位于美國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，幾十年來吸引了無數(shù)“淘金者”前仆后繼地投資。然而，此前這些鋰礦項(xiàng)目大多成本過高，如果無法脫手，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1.7萬噸鋰，屆時(shí)有望躋身鋰市場主要玩家的行列。

“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企業(yè)的青睞，美國能源部在十幾年前就資助過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?/strong>”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)1400萬美元的地?zé)峄厥昭芯空n題。

中國地質(zhì)大學(xué)(北京)教授李克文向《中國科學(xué)報(bào)》分析稱，鼓勵(lì)這類研究項(xiàng)目對(duì)于美國加州有許多好處。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^度依賴進(jìn)口。其次，加州歷來重視地?zé)帷?a href="http://msthinker.com/news/list/6/" target="_blank">太陽能、風(fēng)電等清潔能源，投入的經(jīng)費(fèi)在美國所有州中是最多的。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)保回灌，還可以增加不少就業(yè)崗位。

據(jù)李克文介紹，過去十幾年來，美國能源部一直對(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。

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。我國用地?zé)崴轀厝延?000多年的歷史，目前在這方面的開發(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?。汪集旸說，我國的地質(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。

地?zé)猁}水的第三重稟賦是可以提取稀有元素。汪集旸告訴《中國科學(xué)報(bào)》，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，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，我國曾存在缺乏鉀鹽的問題。“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。

目前，我國每年需要以碳酸鋰、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)出口情況簡報(bào)》，2018年中國碳酸鋰進(jìn)口總量為2.4萬多噸。與此同時(shí)，我國已成為鋰電池的主要生產(chǎn)國，2018年中國鋰離子電池總出貨量102吉瓦時(shí)，國際占比約54%。

多位專家認(rèn)為，我國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)，目前我國鋰資源主要集中在青海、西藏、四川等地區(qū)，占全國總量的85%左右。其中，青海現(xiàn)在已經(jīng)探明的氯化鋰儲(chǔ)量為1982萬噸，西藏為1740余萬噸。

“從鋰資源的總量來看我們是全球最大的，但大而不強(qiáng)。”中國科學(xué)院院士鄭綿平指出，我國鋰原料對(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，中國工程院啟動(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》近日也獲得了中國科學(xué)院評(píng)議通過。

“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。”汪集旸呼吁。

此外，記者了解到，鹽湖提鋰也將成為全球未來鋰礦開發(fā)的趨勢。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，該類資源開發(fā)利用的潛力較大。