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西藏扎布耶鹽湖生產(chǎn)的碳酸鋰精礦 青藏高原鹽湖野外科學(xué)觀測研究站 供圖
碳酸鋰精礦 沙俊生 攝
1800年，來自巴西的一位化學(xué)家、商人，在瑞典的一個(gè)小島上發(fā)現(xiàn)了透鋰長石。1817年，瑞典化學(xué)家約翰·奧古斯特·阿韋德松在分析透鋰長石時(shí)，終于發(fā)現(xiàn)了其中的特殊元素。他把這個(gè)扔到火里會(huì)出現(xiàn)濃烈的深紅色火焰的“未知”金屬以希臘文“l(fā)ithos（石頭）”為源命名為Lithium（鋰）。但是此后的50年里，一直都沒有人能夠分離出大量的鋰。直到1855年，德國化學(xué)家羅伯特·本森和英國化學(xué)家奧古斯都·馬蒂森通過電解鋰獲得了大塊的鋰，從此開啟了鋰元素的“輝煌之路”。
鋰元素的物理化學(xué)性質(zhì)十分特殊，具有熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、密度小、熱容量大、導(dǎo)熱性強(qiáng)、泵送功率小、中子吸收截面大等特點(diǎn)，是可控?zé)岷朔磻?yīng)堆的再殖氚的理想材料。除此之外，鋰的原子量小、電化當(dāng)量高、電負(fù)性低、電阻低，利于電極集流，易獲得高比能量，也是電池的理想電極材料。
起初，鋰的應(yīng)用僅限于玻璃、陶瓷和潤滑劑。二戰(zhàn)后，在原子能工業(yè)上的應(yīng)用，讓鋰元素?fù)u身一變，成為了“高能金屬”。1949年以前，我國鋰工業(yè)還是一片空白。隨著新疆地區(qū)鋰資源的開發(fā)，我國也相繼構(gòu)建了采、選、冶配套工藝。
新中國成立以來，航空航天事業(yè)飛速發(fā)展。其中也少不了鋰元素的身影。用鋰和鋰的化合物制成的固體燃料，能量高、燃速大、比沖量高，非常適合用作火箭、導(dǎo)彈和宇宙飛船的推進(jìn)劑。鋰與多種金屬組成輕合金、耐磨合金等，也成為新一代航天航空的新型結(jié)構(gòu)材料。在現(xiàn)代，越來越多的行業(yè)離不開“鋰”，其中，鋰元素的主要消費(fèi)領(lǐng)域無疑是電池產(chǎn)業(yè)。隨著電子產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，鋰電池憑借使用壽命長、自放電率低、具高功率承受力、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，走進(jìn)千家萬戶。我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”用的就是鋰電池。
鋰的應(yīng)用如此廣泛、性質(zhì)如此特殊，我們不禁要問，從哪里能夠獲取鋰資源？如何才能高效地利用它們呢？
在自然界中，鋰主要賦存于花崗偉晶巖、花崗巖和鹽湖鹵水中。目前礦石提鋰工藝不少，但仍然存在藥劑消耗量大、成本高、廢渣難以利用，以及環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。也有很多方法僅停留于實(shí)驗(yàn)室研究階段，不具有經(jīng)濟(jì)性和可操作性。如何研發(fā)出綠色環(huán)保、高效利用的提鋰技術(shù)是亟須關(guān)注的重點(diǎn)問題。
鋰礦資源廣泛分布于全球，總儲(chǔ)量約1700萬噸，種類十分豐富。但世界各地鋰資源量及儲(chǔ)量參差不齊，儲(chǔ)量名列前茅的國家主要有智利、澳大利亞、阿根廷、中國、剛果（金）、玻利維亞、美國、加拿大、津巴布韋、巴西等。
按照不同的構(gòu)造和賦存環(huán)境，鋰礦的成因類型主要可以歸類為鹽湖鹵水型、偉晶巖和花崗巖型（硬巖型）和沉積巖型。中國鋰礦資源豐富多樣、分布廣泛。其中，硬巖鋰礦床大多形成于中—新生代，主要分布于西昆侖、阿爾泰、喜馬拉雅、華南等地區(qū)；鹽湖鹵水型礦床則主要形成于新生代，主要分布在西藏和青海地區(qū)。
隨著鋰產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，中國已經(jīng)建立了完整的鋰產(chǎn)業(yè)鏈，是目前世界第一的鋰消費(fèi)大國。雖然我國礦石提鋰技術(shù)相對成熟，但鋰資源自給能力弱，對外依存度常年居高不下。
研究顯示，2020年至2050年，鋰消耗量將以每年18%的速度增長，市場不斷擴(kuò)大，需求增長加速。全球多機(jī)構(gòu)預(yù)測未來會(huì)發(fā)生約4672萬噸的鋰資源的短缺。因此，鋰是非常重要的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值、戰(zhàn)略價(jià)值的金屬，進(jìn)一步摸清鋰資源家底、突破鹽湖提鋰技術(shù)、加強(qiáng)鋰循環(huán)利用，是破解我國未來鋰資源困局的重要舉措。
（作者單位：中山大學(xué)）
來源：中國自然資源報(bào)
責(zé)任編輯：胡惠雯
