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鋰礦爭奪戰愈演愈烈,深層鹵水鋰才是中國的新希望?
撰文 | Penn;編輯 | 郭郭
→這是《環球零碳》的第433篇原創

鋰是化學元素周期表中排名第三位,僅次于氫和氦的元素。
這種自然界中密度最小、最輕的金屬元素,經冶煉加工后可制得多種鋰鹽產品,傳統上廣泛應用于玻陶、潤滑等領域,被稱為“工業味精”。
作為最輕的金屬,鋰在金屬中比容量最高、得失電子能力強,因此鋰又是電池的理想材料,此外其在可控核聚變等方面也有著廣泛的應用,因而被認為是解決人類長期能源問題的關鍵性金屬。
隨著新能源汽車銷量的快速增長,鋰作為動力電池的重要原料,其需求量不斷攀升。公開資料顯示,2021年全球開采的鋰有六成以上被用于制作動力電池。在動力電池的制造成本中,僅碳酸鋰所占的比例就接近40%,而動力電池的成本又占到整車成本的一半左右。
供需關系的極度失衡,導致了電池級碳酸鋰的價格猛漲。
11月16日,被稱為“全球鋰礦價格走勢風向標”的澳洲Pilbara鋰精礦年內第八次、歷史第十一次拍賣落錘,成交價為離岸價7805美元/噸,較上次漲7%,再創歷史新高。據中郵證券測算,此次拍賣鋰礦折合成電池級碳酸鋰的生產成本約56.5萬元/噸。據國內資訊機構隆眾資訊測算,算上運費后,這批礦石生產成電池級碳酸鋰的成本約59萬元/噸。

國外,鋰精礦拍賣價格水漲船高,國內電池級碳酸鋰價格也節節攀升。上海鋼聯數據顯示,截至11月16日,電池級碳酸鋰價格價格區間在58.5萬-59.5萬元/噸,均價59萬元/噸。
今年5月曾經過3448次出價被拍出20億天價的斯諾威礦業股權,因股權買受人未付清購買款項,近日再次掀起了鋰礦爭奪戰。
此番二度拍賣吸引了盛新鋰能、協鑫能科等行業巨頭的加入,另有傳聞稱,川能動力、融捷股份等上市公司也非常感興趣。11月25日10點,斯諾威礦業54.2857%股權重新開拍,僅用22分鐘,第一輪拍賣經過26次出價,達到封頂價4億元,觸發熔斷,競價結束。
目前全球鋰資源領域正在發生一場沒有硝煙的戰爭,不僅僅在市場層面,圍繞著鋰礦進行的能源爭奪戰已經逐漸上升到國際層面。
01 各國加緊布局
如今歐盟已將鋰列為29種重大經濟和戰略價值礦產之一,美國將鋰作為50種對經濟和國家安全至關重要資源之一,中國將鋰定位為24種國家戰略性礦產資源之一。日本、加拿大和澳大利下也先后把鋰列入了關鍵礦產清單。主要國家和地區對鋰資源的關切,無一不彰顯著鋰作為戰略性礦產資源的重要性。
當地時間9月14日,歐盟委員會主席烏爾蘇拉·馮德萊恩在發表歐盟國情咨文時宣布了《歐洲關鍵原材料法案》,尋求確保鋰和稀土等礦物的供應安全。詳見:全球清潔能源產業鏈面臨沖擊:歐洲步美國后塵出臺關鍵礦產法案
阿根廷外交部消息人士10月20日表示,阿根廷、玻利維亞和智利正在草擬一份文件,以推動建立一個鋰礦行業的石油輸出國組織(歐佩克,OPEC),從而在鋰礦價值波動的情況下達成“價格協議”,而隨后第39屆拉加經委會會議的一個亮點便是提議整合多個步驟以在當地實現鋰鏈工業化,促進鋰三角地區的開采。詳見:南美三國打造“鋰業OPEC”,這些國家加入定價權爭奪戰
當地時間11月2日,加拿大工業部就以所謂國家安全為由,要求三家中國公司剝離其在加拿大關鍵礦產公司的投資,涉及投資規模近5億元。
正如“鋰電池之父” 古迪納夫所擔憂的那樣:“鋰的重要性不亞于石油等戰略性資源,一旦開采出現瓶頸,可能會跟石油一樣成為戰爭的導火索。”

02 全球鋰巖的分布和中國鋰資源現狀
全球鋰資源豐富且分布高度集中,73%鋰資源分布在北美洲和南美洲, 而大洋洲、亞洲、歐洲和非洲鋰資源分布相對較少,分別占比8%、7%、7%和5%。就國家而言,鋰資源主要分布在南美洲“鋰三角”地區(玻利維亞、智利和阿根廷)、美國、澳大利亞和中國。
鋰在自然界中主要有兩種賦存形式:一類是以鋰礦石形式存在于鋰輝石、鋰云母等含鋰巖礦中(硬巖型),如澳大利亞Greenbushes礦床、四川康定甲基卡鋰鈹礦床;另一類是以鋰離子形式存在于鹽湖鹵水、地下鹵水和海水中(鹵水型),如玻利維亞Salar de Uyuni鹽湖、青海柴一里坪鹽湖。還有一類稱之為沉積型黏土鋰礦,與前兩者相比,豐度更低,目前還未實現大規模商業開采。據統計,約60~70%的鋰礦儲存在鹵水中,鹵水型鋰礦資源潛力巨大,是長期穩定的鋰來源。

就中國而言,鋰礦資源豐富,礦床多,規模大,是我國的優勢礦產之一。鋰礦床在空間上的分布具有區域性集中的趨向,儲量明顯集中在青藏高原,所探明的鋰礦床分布于我國9個省(自治區),主要集中于青海、西藏、四川、湖北。其中,四川甲基卡偉晶巖型鋰礦床是我國最大的固體鋰礦,探明氧化鋰儲量約90×104t。在鹽湖方面,青海察爾汗鹽湖是我國規模最大的鋰資源產地。
我國鋰資源總體上擁有較大的資源量,包括鹽湖資源、鋰輝石資源、鋰云母資源等,而且經過近十多年的產業化技術攻關,國內鹽湖鋰資源與鋰云母資源的開發利用取得了顯著進展,為夯實國內資源奠定了基礎。但相較于我國鋰鹽消費占全球2/3比重的巨大需求,我國資源保障程度仍然不高,2021年中國鋰鹽產量結構中,進口原料占比達72%。
我國鋰礦資源較為豐富,但高品位的鋰礦較少。硬巖型鋰礦主要分布在四川、江西等省份,礦種以花崗偉晶巖類和鋰云母為主,中國鋰輝石礦主要集中在四川,江西省鋰云母的資源儲量豐富。四川省鋰輝石礦分布集中,礦石品位較高,平均品位約1.30%-1.42%,與澳大利亞的鋰礦石品位接近。但川地自然條件較為惡劣,鋰資源開采利用難度較大,開發分散粗放、集中度較低。四川省主要鋰輝石礦中,目前在產的只有甲基卡鋰輝石礦(融捷股份)和業隆溝鋰輝石礦(盛新鋰能);李家溝鋰輝石礦(川能動力和雅化集團)目前仍在建設過程中,預計2022年投產;其余鋰礦目前均無開采預期。

我國鹽湖鋰資源儲量巨大,但普遍存在著鎂/鋰比值過高的問題。鋰離子(≈0.059 nm)與鎂離子(≈0.057 nm)具有相似的離子半徑, 在一定程度上鋰離子以類質同像方式替代礦物晶體結構中的鎂離子,所以二者的分離難度較大。一般認為鎂鋰比大于10的鹵水沒有經濟開采價值。而我國的鹽湖鹵水基本大于40~1500,世界上尚無從高鎂/鋰比鹽湖鹵水中生產鋰鹽的先例。由于鎂/鋰比值太大或外部開發條件差等,未得到大規模、高效開發。

我國鋰資源提取成本高、難度大,礦山盈利能力遠低于國際水平。2019 年,全球主要鋰礦項目的平均開采現金成本 4083 美元/噸碳酸鋰,而我國的宜春鋰云母礦、扎布耶鹽湖、東西臺吉乃爾鹽湖、察爾汗鹽湖的鋰開采現金成本在5002美元/噸碳酸鋰至9274美元/噸碳酸鋰之間,比全球重要鋰礦項目平均成本高出了 23%至 127%,礦山盈利能力遠低于國際水平。
03 深層鹵水型鋰礦---中國鋰礦的希望?
對于高品位的鋰礦,地球科學界有兩種截然不同的勘探思路。一是“往天上”走。據中國科學院地質與地球物理研究所,該研究所青藏高原科學考察研究團隊在喜馬拉雅瓊嘉崗地區發現了超大型鋰礦。該鋰礦被認為“有望成為繼南疆白龍山、川西甲基卡之后的我國第三大鋰礦”,是“喜馬拉雅首例具有工業價值的偉晶巖鋰礦”。科研團隊負責人秦克章表示:“礦體中氧化鋰資源可達101.25萬噸,瓊嘉崗鋰礦具有良好的開采條件。”但是,此類礦種的開發仍然面臨著生態脆弱,自然條件惡劣,開采成本大的難題。

另一類是“往深部”進軍。國家正在開展的“三深”計劃中就涉及深部礦產資源勘探與開發。深部鋰礦的主要勘探目標是深部富鋰鹵水。
世界上絕大部分沉積盆地的地層中或多或少地蘊藏著鹵水,鹵水中基本都含有一定量的鋰元素,但絕大部分都10 mg/L以下,只有少部分盆地的地層鹵水鋰含量會超過100 mg/L,如北德國盆地、巴黎盆地,我國的四川盆地、柴達木盆地和江漢盆地。與地表鹽湖鹵水的形成環境類似,深層富鋰鹵水發育地層通常是在干旱的古環境古氣候條件下形成的,古海水(古湖水)在強烈的蒸發濃縮作用下發生咸化,最終演變成深部鹵水。根據國內外學者的現代海水濃縮實驗結果,鋰元素的在鹵水中的濃度基本呈直線上升,越來越多地累積在鹵水中,當到達共結點時,鹵水中的鋰元素濃度約為原始海水的260倍。
我國的深層鹵水鋰礦資源主要分布在于四川盆地、柴達木盆地、江漢盆地等沉積盆地。四川盆地中三疊統雷口坡組是上揚子地臺上最后一個成鹽期,是含鹽層系最為發育、蒸發巖厚度最大和鹽鹵成礦遠景最好的含鹽盆地。隨著四川盆地石油勘探活動的日益活躍,在多個構造內鉆遇富鋰鹵水。

相對于我國的地表鹽湖鋰礦,深部鹵水型鋰礦具有如下三個特點:
1/ 鋰礦品位較高、鎂鋰比較為合適,提鋰成本較低。從四川盆地已公開的鹵水資料看,不同地區的鹵水品質差異極大,部分鹵水的鋰離子的品位較高的同時鎂鋰比也較低。
2/ 資源潛力巨大。深部鹵水鋰礦屬于古代蒸發鹽類礦產,歸根結底其規模受控于古代沉積盆地的規模。地質歷史時期上的沉積盆地規模遠遠大于現今盆地,同樣,古代蒸發巖的規模也不是現代鹽湖所能夠比擬的。
3/ 通常與油氣資源伴生。在石油公司開采石油天然氣過程中,地層鹵水是作為一種副產品與石油天然氣共同被抽取到地面,然后通過油水或者氣水分離器,將地層水過濾出來進行無公害化處理或者重新注入地層中。這就為深部鹵水型鋰礦的勘探開發提供了極為便利的條件。
04 未來發展
目前,我國深部鹵水資源的開發利用已駛上了快車道。2021年,在鄭綿平院士的推動下,四川省在宣漢建立了鋰鉀綜合開發示范區。據測算核心區(340平方公里)內富鋰鉀鹵水8.23億方,擴展地區1116平方公里范圍內富鋰鉀鹵水20.92億方,富含氯化鋰、氯化鉀、溴素、硼酸、氯化鈉、碘等。四川省地質礦產勘查開發局四〇五地質隊也相繼在宣漢部署了柳1井、川宣地1。近些年來的這些成果也證實了深部鹵水型鋰礦存在的巨大資源潛力。

與此同時,國內油氣巨頭中石油、中石化也在綠色低碳轉型的過程中逐漸擔負起深部鹵水型鋰礦勘探開發的重任。與礦單位相比,中石油中石化在開展深部鹵水型鋰礦具有著無可比擬的巨大優勢:
石油企業擁有先進的物探技術以及強大的野外采集及室內分析能力,可實現礦產勘探到開發的全流程操作;
2. 石油企業擁有大量、詳實的地球物理、巖心和深層鹵水等資料;
3. 鹵水型鋰礦與油氣資源伴生,“油(氣)鹵兼探”是今后一段時間內深部鹵水型鋰礦開發的重要形式,石油公司的油氣開采基礎設施可直接用于深部鹵水型鋰礦勘探開發。
目前,中石化已與久吾高科合作開展某深層鹵水提鋰中試項目,將吸附耦合膜法提鋰工藝等技術應用于油(氣)田深部鹵水提鋰。中石油東方公司也已經成立相關創新工作室,將鹵水型鋰礦勘探技術作為創新目標,該工作室已經成功采集了四川盆地深部鹵水樣品,在鹵水鋰元素示蹤和深部鹵水鋰礦的地球物理預測方法取得了突破性進展。
隨著新能源汽車產業的強勢崛起,未來國家間就鋰資源的較量可能還會進一步升級。未來,鋰礦極有可能像石油一樣,作為戰略資源牽動全球的經濟發展甚至政治格局。誰掌握了關鍵性礦產,誰就掌握了新能源的未來。深層鹵水型鋰礦有望在未來“白色石油”爭奪戰中,為我國帶來新的保障。
(參考文獻詳見閱讀原文)
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