鄭綿平,中國工程院院士、國際鹽湖學會主席、自然資源部鹽湖資源與環(huán)境重點實驗室主任。他是我國鹽湖學的奠基人和開拓者之一,對我國各類鹽湖區(qū)和鹽類礦產(chǎn)資源勘查評價進行了系統(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。他最早估算了察爾汗鋰資源遠景。在他的主持下,經(jīng)過26年實踐,在西藏扎布耶鹽湖找到了適合高原環(huán)境下鹽湖提鋰技術的創(chuàng)新方法,首次成功實現(xiàn)了我國鹽湖提鋰產(chǎn)業(yè)化,打破了國內鹽湖鋰市場被國外壟斷的格局。
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對動力電池的需求量將不斷攀升,再加上儲能、航空航天、核工業(yè)等領域對鋰電池的需求,未來對鋰等核心原材料的需求量將越來越大。龐大的市場前景,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域的競爭焦點,一些主要產(chǎn)鋰國逐漸開始對鋰資源的開發(fā)利用進行控制。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,在新材料應用方面,玻璃陶瓷加入碳酸鋰后,膨脹系數(shù)就會降低,甚至可以做高級透鏡。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,利用這一特點,把它摻加到機油里,就不容易凝結。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)等領域,都需要用到鋰。2017年以后,鋰電池在新能源汽車的應用方面有很大的增長。航空航天領域也開始使用碳酸鋰,因為需要鋰電池。在儲能方面,利用儲能技術可以助力太陽能、風電等削峰填谷,實現(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能工具。
諾貝爾化學獎獲得者、鋰電池之父古迪納夫認為,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,鋰的價格上漲很快,供不應求,從2021年年初的5.3萬元/噸漲至2022年的50萬元/噸。鋰的價格走勢為什么直線上升?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到1082.4萬輛,消費了40余萬噸的碳酸鋰。加上包括儲能等其他用途,原料的需求量太大了。
鋰資源價格的快速上漲,引發(fā)了相關企業(yè)對資源供應的擔憂。一些企業(yè)為了確保資源供應,提前布局上游原料市場,并開啟了海外尋礦的模式。國內的一些知名企業(yè)都把目光投向了海外。國際能源署的預測顯示,到2030年僅靠現(xiàn)有和在建的鋰礦生產(chǎn)項目,全球將出現(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?在供應日益趨緊的情況下,我們如何守好資源的安全底線?
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?天文學家發(fā)現(xiàn),實際上在宇宙大爆炸時,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,一類是內生礦,另一類是外生礦。內生礦通常被稱作“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;第四類是地熱型的礦;第五類是賈達爾石,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。
我們該到哪里去找鋰?內生類的鋰礦全世界各個大洲都有。外生類的鋰礦,重點是鹽湖的鋰礦,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板塊的縫合線處,因為兩個板塊互相擠壓比較脆弱,容易發(fā)生巖漿活動,然后巖漿就流到整個安第斯山脈的前沿,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存在兩個大盆地,一個深盆,一個淺盆。深盆就是柴達木盆地,海拔是2700米到3200米。它的鋰鹽湖有對稱性,我們叫它對稱成礦。再說一下淺盆,我們叫它淺盆多級成礦。淺盆是從雅魯藏布江往北,大量地分布了一些小一點的湖、淺一點的湖。據(jù)統(tǒng)計,大概有70多個含鋰的鹽湖,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,儲量有790多萬噸。資源量大概占世界第三位,儲量占世界第四位。全世界的鋰資源量大概是將近4億噸,因為儲量控制程度不夠,所以儲量較少。
如何守好鋰資源的安全底線
據(jù)相關機構預測,2025年全球新能源汽車銷售量將超過2000萬輛,到2030年,這個數(shù)字將突破5000萬輛,這將會對碳酸鋰產(chǎn)生巨大需求。從預測來看,2025年我國自產(chǎn)再加上進口,基本上能滿足需求。但從2025年到2030年,差距將會拉開,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,這個缺口在2030年前后還可能再擴大。2022年,我國進口鋰精礦約284萬噸,同比增長約42%。凈進口碳酸鋰12.57萬噸,同比增長約72%,對外依存度超過60%,加之鋰的價格猛漲,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%蘊藏在鹽湖中,結合我國實際,鹽湖鋰資源更是占到全國鋰資源的70%以上,主要分布在柴達木盆地和青藏高原。一直以來,受到提取技術的限制,我國鹽湖鋰的產(chǎn)量較少,大量依賴進口。伴隨著鋰資源價格快速上漲,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,加大國內鹽湖的開發(fā),對保障我國鋰資源的供給安全具有重要戰(zhàn)略意義。所以在當前形勢下,要繼續(xù)用好國內國際兩個市場、兩種資源。同時,我們要居安思危,用極限思維應對突發(fā)情況,立足國內資源的開發(fā)和技術研發(fā),這樣才能在關鍵時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?我國鋰鹽湖資源稟賦各有不同,如何因地制宜、開發(fā)利用好鹽湖這個寶藏?
保障鋰資源需求,要將重點放在鋰鹽湖上,因為我國與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,而我們國內是以鋰礦石為主,占84%。國內鹽湖資源雖然占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對鹽湖鋰的開發(fā)。鹽湖的鋰資源有三大優(yōu)勢:一是總量大;二是成本低,與加工硬巖以及運輸成本相比,鹽湖提鋰成本要低很多,而且可以深加工進行綜合利用,這是國際趨勢;三是環(huán)保優(yōu)勢,加工硬巖需要燒,要加酸加堿,最后才能生產(chǎn)出碳酸鋰,對環(huán)境是有一定破壞的,而鹽湖對環(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。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到8,而柴達木鹽湖鎂鋰比高達幾十,甚至超過1500,雖然我們解決了提鋰技術,但回收率比較低,才到30%左右,所以需要進一步加強綜合利用和深加工發(fā)展,提高回收率。
西藏的鹽湖跟柴達木的鹽湖不一樣,柴達木的鹽湖很大,鹽灘就很大,鹽灘底下有黏土。這種鹽田,草場一般在邊緣,稀稀拉拉有一點,所以它對生態(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。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。這就給我們提出了挑戰(zhàn),不過現(xiàn)在的技術,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、鹽鹵提鋰等技術的推進,盡量少破壞草場,對5000多年的鹽田來一次革命?,F(xiàn)在國外也認識到,盡量少用、不用鹽田,這樣對環(huán)境比較友好。所以要加強技術攻關,大力支持創(chuàng)新,解決西藏鋰鹽湖開發(fā)瓶頸,同時發(fā)揚老西藏精神,這就是我們對開發(fā)中國鋰鹽湖的一個建議。如果技術攻關成功,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)品消費和生產(chǎn)大國。習近平總書記提出加快建設世界級鹽湖產(chǎn)業(yè)基地,我們怎么樣來建好世界級的鹽湖產(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。
一是強化政策引領,加強理論基礎研究與技術攻關。國家統(tǒng)一規(guī)劃,能夠明確重點,包括建立國家實驗室、工程中心,把平臺建立起來。加強技術攻關,推動科技創(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,盡量減少鹽田的鋪設,多用太陽能、風電、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%。所以要加強技術攻關、加強創(chuàng)新。關于技術問題,現(xiàn)在有一些項目還沒有做過小試、中試,就貿然要搞大的工程開發(fā),這是不可取的。真正要開發(fā),還是要遵循科學的規(guī)律,經(jīng)過試驗,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,需要做進一步的地質調查。因為除了鋰鹽湖,還有地下鹵水型、黏土型以及地熱型的鋰等,這是我們獨有的資源基礎,所以從地質勘查到研發(fā)都要加強。特別是要利用好地熱型的鋰礦,地熱流到雅魯藏布江再流出去,每年大約有2萬噸左右碳酸鋰的當量。另外就是繼續(xù)做好內生硬巖的勘查、利用和開發(fā),特別是川西,應該把它大力推動起來。
三是要規(guī)范鋰電池回收,建設綠色城市礦山。除了開源,還要考慮節(jié)流。進一步規(guī)范鋰電生產(chǎn)標準,加強鋰電的回收,這也是很重要一個開源措施。美國地質調查局曾作出過預測,2080年全球的鋰資源可能會用完,當然這個統(tǒng)計是基于靜態(tài)的資源量,隨著時間推移,我們還可以再找礦。據(jù)統(tǒng)計,2021年我國大概回收了3萬噸的碳酸鋰,預計到2030年城市礦山碳酸鋰回收利用將會達到15到16萬噸,這個完全有可能做到。因為鋰電池電動車要發(fā)展到兩三千萬輛,時隔5到8年就會淘汰一批鋰電池出來,不單是鋰,還有鈷、鎳、銅,這都是一大筆財富和寶藏。做到這一點,需要采取多種措施,特別是要統(tǒng)一回收標準和規(guī)格,加大對回收技術的研發(fā),推動鋰礦行業(yè)的高質量發(fā)展。
四是用好國內國際兩個市場、兩種資源,實現(xiàn)互利共贏。中國的硬巖生產(chǎn)技術在全世界領先,但我們要協(xié)調一致,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,鼓勵境外開發(fā)并購,學會與當?shù)毓糙A,這樣既能滿足國內需求又能造福世界。
五是加強專業(yè)人才培養(yǎng)。鋰礦、鹽湖大多分布在邊遠地區(qū)、深山地區(qū),我們要發(fā)揚艱苦奮斗、自力更生的傳統(tǒng)。同時也要重視當?shù)厝瞬诺呐囵B(yǎng),包括建立一些關于鹽湖、鋰礦、提鋰等方面的專業(yè)、學科和院系,通過政、產(chǎn)、學、研通力合作,做好人才梯隊建設,共同守護好我國的鋰資源,守好安全底線。