2019年至今,全球范围锂矿找矿力度依旧未减,热点地区不断取得新进展,成果丰硕。本文对2019年至2021年期间国外一些重点锂矿项目的找矿勘查进展情况及动向进行概述。总体来看,锂矿的全球分布格局相对稳定,盐湖型锂矿和伟晶岩型锂矿仍占据主导地位,并在相应热点地区取得重大进展。此外,沉积型及热泉型等新类型锂矿的勘查工作在美国及欧洲等地区也取得了一系列新进展。较国外而言,我国取得的找矿进展和实际增加的资源储量依然有限。通过借鉴国外锂矿勘探项目的新进展,认为国内应树牢安全意识,加大对锂等战略性矿产资源的调查评价与勘查投入;进一步加强对伟晶岩型、盐湖型等传统类型以及岩体型、沉积型及热泉型等新类型锂矿的调查研究,不断拓展找矿新区域、新空间;加速国内锂矿产业化进程,不断健全锂业产业链,在上游加强国内锂资源找矿勘查的同时,要注重下游高端产品的研发。
关键词:锂矿;伟晶岩型;沉积型;热泉型;找矿进展
锂及锂化合物在冶金、航空航天、轻工、石油、化工、电子、橡胶、玻璃、陶瓷及医疗等传统工业领域广泛运用,尤其是作为储能材料在新能源汽车等战略性新兴产业的大规模运用,使其享有“白色石油”和“21世纪的能源金属”的美誉,全球“淘锂热”已持续数年,并有愈演愈烈之势。2019 年至今,全球锂矿找矿力度依旧未减,热点地区不断取得新进展,成果丰硕。刘丽君等(2019)概述了2017~2018年的国外锂矿找矿进展,取得了积极的社会效益。本文对2019~2021年(也包括一部分2022年)期间国外锂矿找矿勘 查 新 进 展 的 综 述,助 力 国 内 找 矿 和 科 研工作。
1 世界锂资源新变化
2019~2021年间,世界主要锂矿国家查明的资源量逐年增长,但增速明显放缓(图1)。2019年全球查明锂资源量新增约1800万t,较 2018 年增长30%,玻利维亚、阿根廷、刚果(金)、德 国 的 新 增 查明锂资源量(分别为1200万t、220 万t、200 万t、200万t)是全球增长的主要贡献者,仅玻利维亚就贡献了66%。2020年,受新冠疫情及产能过剩影响,全球新增查明锂矿资源量骤减,但美国、智利、阿根廷、中 国、加 拿 大 等 五 国 仍 取 得 了 重 要 进 展。2021年仅美国、澳大 利 亚 两 国 取 得 了 较 明 显 的 勘查成果。总 体 上,2020 年 较 2019 年、2021 年 较2020年全球范围新增分别约为600万t和200万t。此外,近三 年 中 国 仅 2020 年 新 增 60 万t查 明锂资源量,截 至 2021 年,中 国 查 明 锂 资 源 量 仅 占全球约6%。
图1 2018~2021年各国查明的锂资源量
自2015年,新能 源 汽 车 产 业 进 入 高 速 发 展 阶段,尤其是中国对新能源汽车的补贴政策刺激了全球锂市场,锂产量显著回升,2018年达到了9.5万t。2019年全球锂消费量较2018年增加了18%(分别为5.77万t和4.91万t),但全球锂产量却较2018年下降了9000t,这可能是受全球产能过剩以及我国对新 能 源 汽 车 补 贴 下 调 政 策 的 影 响 (王 自 国,2020)。与之对应,全球锂产品价格在2019年也有所下降(表 2)。2020 年全年锂供需与价格形势与2019年相当,产量8.25万t,消费量7万t(USGS,2022),较2019年表现为消费增长、产量降低、价格下降(表2)。2021年,由于锂离子电池市场的强劲需求,全球锂产量增长到10万t,锂消费量增长至9.3万t(USGS,2022),较2020年增加33%。全球锂产品价格也开始快速上升(表 2)。自 2021 年 9月开始,全球锂产品价格一路狂飚,以中国金属锂(99.9%锂)现货价格为例,于2022年4月下旬达到惊人的48.6万美元/t(图2)。总体上,2019~2022年锂资源价格上涨与上轮(2016~2018年)上涨原因基本相同,由于需求增长驱动和需求放大效应,加之受新冠疫情和供给延迟等因素影响,预计本轮及后续锂资源价格波动幅度将更大。
表1 2013~2021年世界各国查明锂矿资源量统计表
表2 2018~2021年美国和中国锂产品价格对比
要顺利实现碳达峰、碳中和战略目标,大力发展清洁能源已成必然趋势。新能源汽车中储能电池及其他清洁能源技术的创新发展,有助于加快全球经济 “脱 碳 ” 进 程。据 S&P Global MarketIntelligence(标准普尔全球市场情报)预计,随着众多政府和企业承诺减少排放,全球锂需求将从2022年的64万t/a增长到 2030 年的 200 万t/a,其 中84%的锂产量将用于电池生产。《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(国办发〔2020〕39号)中明确了我国新能源汽车的发展大方向,锂及其化合物作为新能源汽车和清洁能源技术不可或缺的原材料,可以预见,国内未来对锂的消费需求将继续保持高增长态势。
图2 截至2022年5月18日近两年来中国金属锂价格走势(数据来源于矿道网,2022)
2 全球锂矿资源勘探进展
全球范围内各类型锂矿分布广泛。总体来看,自2016年以来,锂矿的全球分布格局相对稳定(王登红等,2016;刘丽君等,2019),盐湖型锂矿和伟晶岩型锂矿仍占据主导地位,前者集中分布于南美以智利、阿根廷及玻利维亚为核心的“锂三角”地区,后者集中在非洲和西澳地区(图3)。2019年至今,伟晶岩型和盐湖型锂矿在相应热点地区继续取得了重大进展。此外,沉积型及热泉型等新类型锂矿在美国及欧洲等地区的找矿勘查工作也取得了一系列突破或新进展(表3)
表3 2019~2021年国外锂资源主要勘查进展情况一览表
图3 全球主要锂矿床分布图(据刘丽君等,2019新增)
2.1伟晶岩型
2.1.1非洲曼诺诺(Manono)锂项目
2.1.3非洲古拉米纳(Goulamina)锂项目
2.1.4澳大利亚凯瑟琳谷(KathleenValley)锂项目
凯瑟琳谷锂矿位于西澳大利亚州珀斯东北部约680km、Kalgoorlie北部约400km处,由澳大利亚狮镇矿业公司全资持有(图4a)。狮镇矿业公司通过263个反循环钻孔(进尺共43072m)和42个金刚石钻孔(进尺共4562m)的钻探工作及超过19000件样品的化验工作,在2019年更新了该锂矿的矿产资源评估数据(图4b)。更新后的矿石资源量达到了7490万t,Li2O品位1.3%,Ta2O5品位140×10-6,较2018年增加了 353%。查明的17条矿化伟晶岩脉可分为北东部的缓倾脉群和南西部的陡倾脉群,前者 占伟晶岩脉总数的80%。两个脉群在深部合并,组成一个厚的、中等倾角的矿体(LiontownResources,2019)。通过钻探工作,2020年中旬,狮镇公司宣布锂矿石资源量提升至1.56亿t,Li2O品位1.4%,即碳酸锂当量530万t(中华人民共和国自然资源部全球地质矿产信息系统,2020;LiontownResources,2022a)。其中,探明的资源量为2000万t,Li2O品位1.3%;控制的为1.09亿t,Li2O品位1.4%;推断的为2700万 t,Li2O品 位1.3%。可见,凯瑟琳谷的的规模与皮尔巴拉矿业公司(PilbaraMinerals)的皮尔 甘 谷 拉 (Pilgangoora)或西农公司(Wesfarmer)的芒特霍兰(MtHolland)相近。
图4 凯瑟琳谷项目2019年钻探成果(a)和凯瑟琳谷项目 SW—NE向勘探线剖面图(b)(勘探线位置见图a)
2.1.5澳大利亚布尔达尼亚(Buldania)锂项目
2.1.6加拿大奥赛尔(Authier)等锂项
2016年6月,沙亚娜矿业公司(SayonaMining)收购了格伦鹰资源公司购 (GlenEagleResourcesInc.)位于加拿大的奥赛尔(Authier)锂矿项目。当时奥赛尔锂矿项目探获锂矿石资源量共912万t,Li2O品位0.96%。其中探明的矿石资源量为 208万t,Li2O品位0.95%;控制的资源量为516万t,Li2O品位0.97%;推断的资源量为188万t,Li2O品位0.93%。2018年,沙亚娜矿业公司通过81个金刚石钻孔,超过11000m的钻探工程,将奥赛尔项目的锂矿石资源 量 提 升 至2094万t,Li2O品 位1.01%。其中,探明的资源量为658万t,Li2O品位1.02%;控制的资源量为1060万t,Li2O品位1.01%;推断的资源量为376万t,Li2O品位0.98%(SayonaMiningLtd,2019)。与此同时,沙亚娜矿业与北美锂矿(NorthAmericanLithium)合作开发了坦西姆(Tansim)锂矿项目,沙亚娜矿业于2019年11月宣布该项目锂矿石资源的勘探目标:500~2500万t,Li2O品 位1.2% ~1.3% (SayonaMiningLtd,2020)。此外,沙亚娜在还2021年9月宣布收购世 界级的摩布朗锂矿项目(MoblanLithiumProject)60%的权益,以进一步扩大其在北美的锂资产,该锂矿在2019年的储量估算中获得探明锂矿资源量1203万t,Li2O品位1.40%,推断资源量406万t,Li2O品位1.33%。目前沙亚娜仍在继续对上述项目的钻探工作。
图6 麦克德米特项目位置图(a),麦克德米特项目矿化体野外露头(b),麦克德米特项目钻孔岩芯照片(c)和麦克德米特项目B勘探线剖面图(d)(据JindaleeResourcesLtd,2022a)
2.2沉积型
2.2.1美国麦克 德米特(Mc Drmitte )和 克 莱 顿 北(ClaytonNorth)锂项目
图7 克莱顿北项目位置图(a)和克莱顿项目地表样品分布及品位(b)(据JindaleeResourcesLtd,2022b)
2.2.2美国萨克帕斯(ThackerPass)锂项目
2.2.3美国托诺帕(Tonopah Lithium Claims, TLC)锂项目
托诺帕锂矿位于美国内华达州托诺帕(Tonopah)镇 附近、潜力巨大的埃斯梅拉 达(Esmeralda)锂矿区内,由美国锂业(AmericanLithium)主导开发,为一沉积型黏土锂矿。在2019年的钻探样品中,多个样品品位超过0.16%,最高达0.245%。2020年,这些信息被用来进行资源量估算,该矿可进行近地表开采,剥采比不高。按照0.04%的边界品位,托诺帕锂矿探明的矿石资源量为6.8亿t,Li品位0.0932%,折合碳酸锂当量335万t;控制的资源量为4.27亿t,Li品位0.0898%,折合碳酸锂当量202万t;推断的资源量为3.62亿t,Li品位0.0912%,折合碳酸锂当量176万t。2022年1月,美国土地管理局批准了TLC经营计划。美洲锂业公司开始了一项包括95个孔的钻探计划,还将挖掘5个试验坑采集选冶样品(中华人民共和国自然资源部全球地质矿产信息系统,2022)。
8 萨克帕斯项目位置图(a)和萨克帕斯项目区域地质简图(b)(据 Henryetal.,2017;LithiumAmericas,2022)
2.2.4秘鲁法尔查尼(Falchani)锂项目
2.3盐湖/卤水型
2.3.1阿根廷萨尔德维达(SaldeVida)锂项目
萨尔德维达锂矿位于阿根廷布宜诺斯艾利斯西北约1400km处,位于南美“锂三角”内。2018年,萨尔德维达估算资源量折合碳酸锂当量为490万t,锂品位为732mg/L。通过补充钻探,至2021年4月,银河公司(GalaxyResources)将这 一 数 据 更 新至碳酸 锂 当 量623万t(锂 品 位 为 754mg/L),较2018年增加27%。该卤水锂矿也是全球锂品位最高的卤水锂矿之一,并可能是全球建设和生产成本最低的锂矿。计划于2022年末投产,年产锂2.5万t,80%的产量为电池级,10% 的为高技 术产品,其余10%可用于生产锂金属。
2.3.2德国零碳(ZeroCarbon)卤水锂项目
零碳锂项目是德国莱茵河谷上游地区的地热锂卤水项目，由澳大利亚火神能源勘探公司分阶段开发。矿区位于德国西南部的莱茵河谷上游,其特点是新生代地堑,包括二叠纪至第三纪的沉积岩,以及次要的第三纪火山活动和第四纪地表沉积物。勘查重点是与下三叠统Buntsandstein群和石炭 系—二 叠 系 Rotliegend群的砂岩相关的含盐含水层,涉及两个重要的矿化体。其中,Taro锂矿化体位于与二叠纪—三叠纪砂岩相关的封闭地下含水层中,Ortenau矿化体在下三叠统Buntsandstein组砂岩的封闭地下含水层内。截至2021年1月,指示和推断的矿产资源量估计为1585万tLCE,锂品位181mg/L。火神能源称,这是欧洲最大的锂矿资源。
2.4热泉型
2.4.1英国康沃尔(Cornwall)锂项目
2020年7月,英 国初创公司康沃尔锂业表示,它们在康沃尔郡雷德鲁斯(Redruth)附近的 UnitedDownsDeep地热发电项目中发现:地热卤水中含有高品位的 Li,且含量超过世界其他任何地方。Li的平均浓度为220mg/L,局部可达260mg/L,潜在的伴生资源还包括硼、铷和铯。特别的是,该地热水中Mg浓度极 低,仅 为5mg/L,大幅度降低了锂的提取与加工难度。康沃尔锂业表示,他们将使用直接提锂(DLE)技术,即直接从水中提取溶解的锂化合物,而无需建立向南美锂矿开采中通常使用的大型蒸发池。
2.4.2欧洲其他地区锂项目
除了英国康沃尔外,欧洲至少还有5个深部地热流体的锂浓度在125~480mg/L的地区。其中,超高温地热系统(≥300℃)的卤水锂浓度在250~480mg/L,分布在相对年轻与火山环境有关的中生代沉积储层中,由岩浆活动(存在火山岩 和岩浆脱气)提供热量,主要集中在意大利的 MonteSabatini和CampiFlegrei两个著名地热区;低到高温地热系统(120~250℃)往往没有伴生的岩浆热源,位于结晶基底上构造沉积盆地的深部,锂浓度在140~210mg/L之间,如德国北部地热区和南部的Molasse盆地以及上莱茵河地堑。沿法德边境的上莱茵河地堑,有几个正在运行或正在开发的地热项目,可能是欧洲最有希望开采地热锂的区域之一。
3对我国锂等战略性矿产找矿勘查的启示
自2011年起,中国地质调查局率先设立了“全国三稀金属战略研究”、“我国三稀矿产调查研究”、“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查”等项目和工程,引领了全国性三稀矿产调查研究的新高潮,使我国战略性矿产调查评价工作走到了 世界前列(刘丽君等,2019)。但随之而来的是,我国地勘行业的发展却进入低谷。自2012年以来,我国地质勘查投入连续9年下滑,“十三五”期间,全国新发现矿产地数量共557处,与“十二五”时期的1505处相比,减少61.66%(田郁溟等,2022)。近十年来,尽管中国在锂矿找矿实践与理论研究等方面取得了较丰硕成果(王登红等,2022),相较国外而言,我国取得的找矿进展和实际增加的资源储量非常有限,锂等关键矿产的对外依存度越来越高。另外,我国还没有形成“矿产资源的自我保障关乎国家安全”的共识,“开矿不如买矿”的声音不绝于耳,导致来源于社会面的矿产勘查资金支持大幅降低,矿产资源安全保障直接受到威胁(刘丽君等,2019;田郁溟等,2022)。对以“保障我国能源资源安全”为己任的广大地质工作者而言,任重道远,也给予我们以下几方面的思考和启示。
(1)牢固树立战略性矿产资源自我保障的安全意识。“能源资源安全”是国家安全体系的重要内容。目前欧盟所需的包括锂在内的关键矿产几乎全部来自海外。据悉,法国已经探测到国内锂矿,并首次在东部的阿尔萨斯大区进行了勘探。法国环境部长芭芭拉· 庞皮利(BarbaraPompili)在2022年2月接受《回声报》(LesEchos)视频采访时表示,为满足能源转型的需求,法国应该着手开发国内锂资源,以摆脱对化石燃料的依赖。我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要围绕“构建现代能源体系”“提升重要功能性区域的保障能力”“实施能源资源安全战略”等做出切实部署,而不只是规划。近日来俄乌冲突导致欧洲国家天然气面临断供危机,充分表明除了传统的矿产资源贸易壁垒,国际形势的突变已经成为威胁一国资源安全的主要因素,立足开发或储备国内矿产资源仍是保障国家“能源资源安全”的坚实保障。从2019~2021年国外锂矿勘查进展看,美、英、德等老牌资本主义强国均在加大支持对关键矿产资源(与我国战略性矿产对应)的调查、勘探与研究。我国仍处在新能源新材料战略性矿产资源消耗始终呈增长态势的阶段(王安建等,2021),实现战略性矿产资源的自我保障已经刻不容缓,因此应尽快、切实加大对锂等战略性矿产资源的调查评价与勘查投入。
(2)进一步加强新类型锂资源的找矿勘查工作,不断拓展找矿新区域、新空间。近年来,国外除了在传统的伟晶岩型、盐湖型锂矿勘查上取得进展外,在沉积型及热泉型等新类型锂矿的勘查方面也取得了一系列突破。同时期,我国不仅在以传统伟晶岩型为主的硬岩型锂矿的勘查工作上取得了一定成果,如川西(加达、鸭柯柯)等传统锂矿优势区及新疆阿尔金(砂锂沟、吐格曼、吐格曼北)、冈底斯-喜马拉雅(琼嘉岗、嘎波)等新区,同时发掘了岩体型(华南九岭狮子岭)、隐爆角砾岩筒型(维拉斯托)、碳酸盐黏土型(贵州下石炭统九架炉组和云南下二叠统倒石头组富锂黏土岩)、热泉型(腾冲热泉)等新类型锂矿资源。与之对应,我国锂成矿区带也在不断拓展(新增阿尔金、喜马拉雅、班戈-腾冲、突泉-翁牛特等成锂带;王登红等,2022)。这些成果表明,无论是传统型锂矿,还是新类型锂矿,无论是在原先已经识别出来的成锂带,还是在新划分出的成锂带,我国锂矿找矿潜力依然巨大。另外,随着锂资源价格的高涨,以江西宜春414矿床为代表的低品位硬岩型锂矿也具备了经济可利用性。可见,盘活以往被认为是“呆矿”的锂资源乃至于寻找新的花岗岩型锂矿,已经成为当务之急。与此同时,我国对沉积型锂矿工业类型的划定依据也是迫切需要解决的一个问题。一旦沉积型及深部卤水锂矿资源得以工业开发利用,环保问题能够解决,那么豫西-晋南及川滇黔地区与古生代沉积岩及铝土矿、煤系地层相伴生的锂资源将可能在数量上超过花岗岩型和花岗伟晶岩型锂矿,而柴达木盆地及四川盆地、江汉盆地及东部的吉泰盆地、樟树盆地等的深部卤水中的锂资源也值得重新评价(王登红等,2022)。建议 多类并举,多方兼顾,同时借鉴国外勘查经验,加强对包括岩体型、沉积型、地下卤水及热泉等新类型锂矿勘查,扩展找矿区域和找矿空间,实现增储,为我国锂矿资源的安全保障提供资源基础。
(3)加速国内锂矿产业化进程,不断健全锂业产业链。国外在各类型锂矿勘查、勘探取得不断突破的同时,能够迅速实现产业化,上述曼诺诺、古拉米纳、萨克帕斯、萨尔德维达等项目预计于2022年末、2023年开始投产,产能的释放将进一步冲击市场。反观国内,尽管拥有较大锂资源储备,但受限于锂资源的品质及自然环境等因素,每年释放的产能仍不能满足消费需求,自给能力较弱,对外依存度较高。占据重要比例的伟晶岩型和盐湖卤水型锂矿主要分布在青藏高原周缘地区,其中,伟晶岩型锂矿易于开采,品位较高,但往往规模较小,而脉体规模一般不大,产状变化较大,导致找矿勘探难度大,开发利用难度也大,只有那些品位高的大脉才是工业开采的对象。盐湖型锂矿受技术条件(高镁锂比、水文地质条件复杂、水量小等)以及恶劣自然环境(高海拔等)的限制,开发程度低、速度慢,回收率较低且产量不稳定,资源优势尚未体现(李增荣等,2016;宁占玉等,2019)。还有深部卤水锂资源的大规模工业化开发难度也不小,比如四川雅安一带深部卤水曾开展抽水试验,由于卤水从地下被提取上来的过程中随着温度、压力等物理化学条件的变化,盐类矿物结晶而致使管道堵塞(王登红等,2022)。另外,岩体型、沉积型及热泉型等锂矿资源也因提锂技术与潜在环保等因素,尚未形成规模化产业。与此同时,除部分盐湖外,我国各类型锂矿的开发成本与智利、美国、澳大利亚、阿根廷等主要产锂国相比,还不具备国际竞争力(王秋舒和元春华,2019)。尽管近年来中国锂业公司逐步崛起,如天齐锂业、赣锋锂业、宁德时代等已深度参与全球锂产业链,掌握了一系列优质锂资源的权益,但长远来看,尚不能从根本上保障我国锂资源安全。随着江西宜春锂云母资源的加速开发利用,青海、西藏、四川等地区盐湖卤水提锂技术的提升,四川、新疆等地区锂辉石资源的规模开采,还有沉积型锂资源的可利用性攻关,加之电池回收技术的进步,可以预期,不久的将来我国进口锂资源的需求量会大幅降低,锂等战略性矿产资源保障程度将显著提高。因此,统筹规划国内锂资源勘探与开发,进而加速国内锂矿产业化进程,健全锂业产业链须上升至国家战略高度。应吸收相关企业在“走出去”过程中的先进投资、管理经验,在上游加强国内锂资源找矿勘查的同时,要注重向下游的成果转化,制定锂资源选冶、电池生产和新能源汽车产业化的全产业链发展方案。只有如此才能吸引社会资金,以提升技术,反哺上游勘查,促进循环经济的可持续发展。
总体上,尽管中国在近十余年来,锂矿找矿实践与理论研究等方面取得了较丰硕成果(王登红 等,2022),仍相对滞后于国际水平。要保障我国战略性新兴产业的安全,仍需要继续加大以锂为代表的战略性矿产的找矿投入,加强对伟晶岩型、岩体型、卤水型、热泉型及沉积型锂矿的调查研究,加快国内大型锂矿资源基地的建设,为战略性新兴产业的可持续发展提供坚实的资源保障。
