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锂矿争夺战愈演愈烈,深层卤水锂才是中国的新希望?

环球零碳 2022-11-28 15:44 发布于美国 发文

撰文 | Penn;编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第433篇原创

锂是化学元素周期表中排名第三位,仅次于氢和氦的元素。

这种自然界中密度最小、最轻的金属元素,经冶炼加工后可制得多种锂盐产品,传统上广泛应用于玻陶、润滑等领域,被称为“工业味精”。

作为最轻的金属,锂在金属中比容量最高、得失电子能力强,因此锂又是电池的理想材料,此外其在可控核聚变等方面也有着广泛的应用,因而被认为是解决人类长期能源问题的关键性金属。

随着新能源汽车销量的快速增长,锂作为动力电池的重要原料,其需求量不断攀升。公开资料显示,2021年全球开采的锂有六成以上被用于制作动力电池。在动力电池的制造成本中,仅碳酸锂所占的比例就接近40%,而动力电池的成本又占到整车成本的一半左右。

供需关系的极度失衡,导致了电池级碳酸锂的价格猛涨。

11月16日,被称为“全球锂矿价格走势风向标”的澳洲Pilbara锂精矿年内第八次、历史第十一次拍卖落锤,成交价为离岸价7805美元/吨,较上次涨7%,再创历史新高。据中邮证券测算,此次拍卖锂矿折合成电池级碳酸锂的生产成本约56.5万元/吨。据国内资讯机构隆众资讯测算,算上运费后,这批矿石生产成电池级碳酸锂的成本约59万元/吨。

国外,锂精矿拍卖价格水涨船高,国内电池级碳酸锂价格也节节攀升。上海钢联数据显示,截至11月16日,电池级碳酸锂价格价格区间在58.5万-59.5万元/吨,均价59万元/吨。

今年5月曾经过3448次出价被拍出20亿天价的斯诺威矿业股权,因股权买受人未付清购买款项,近日再次掀起了锂矿争夺战。

此番二度拍卖吸引了盛新锂能、协鑫能科等行业巨头的加入,另有传闻称,川能动力、融捷股份等上市公司也非常感兴趣。11月25日10点,斯诺威矿业54.2857%股权重新开拍,仅用22分钟,第一轮拍卖经过26次出价,达到封顶价4亿元,触发熔断,竞价结束。

目前全球锂资源领域正在发生一场没有硝烟的战争,不仅仅在市场层面,围绕着锂矿进行的能源争夺战已经逐渐上升到国际层面。

01 各国加紧布局

如今欧盟已将锂列为29种重大经济和战略价值矿产之一,美国将锂作为50种对经济和国家安全至关重要资源之一,中国将锂定位为24种国家战略性矿产资源之一。日本、加拿大和澳大利下也先后把锂列入了关键矿产清单。主要国家和地区对锂资源的关切,无一不彰显着锂作为战略性矿产资源的重要性。

当地时间9月14日,欧盟委员会主席乌尔苏拉·冯德莱恩在发表欧盟国情咨文时宣布了《欧洲关键原材料法案》,寻求确保锂和稀土等矿物的供应安全。详见:全球清洁能源产业链面临冲击:欧洲步美国后尘出台关键矿产法案

阿根廷外交部消息人士10月20日表示,阿根廷、玻利维亚和智利正在草拟一份文件,以推动建立一个锂矿行业的石油输出国组织(欧佩克,OPEC),从而在锂矿价值波动的情况下达成“价格协议”,而随后第39届拉加经委会会议的一个亮点便是提议整合多个步骤以在当地实现锂链工业化,促进锂三角地区的开采。详见:南美三国打造“锂业OPEC”,这些国家加入定价权争夺战

当地时间11月2日,加拿大工业部就以所谓国家安全为由,要求三家中国公司剥离其在加拿大关键矿产公司的投资,涉及投资规模近5亿元。

正如“锂电池之父” 古迪纳夫所担忧的那样:“锂的重要性不亚于石油等战略性资源,一旦开采出现瓶颈,可能会跟石油一样成为战争的导火索。”

02 全球锂岩的分布和中国锂资源现状

全球锂资源丰富且分布高度集中,73%锂资源分布在北美洲和南美洲, 而大洋洲、亚洲、欧洲和非洲锂资源分布相对较少,分别占比8%、7%、7%和5%。就国家而言,锂资源主要分布在南美洲“锂三角”地区(玻利维亚、智利和阿根廷)、美国、澳大利亚和中国。

锂在自然界中主要有两种赋存形式:一类是以锂矿石形式存在于锂辉石、锂云母等含锂岩矿中(硬岩型),如澳大利亚Greenbushes矿床、四川康定甲基卡锂铍矿床;另一类是以锂离子形式存在于盐湖卤水、地下卤水和海水中(卤水型),如玻利维亚Salar de Uyuni盐湖、青海柴一里坪盐湖。还有一类称之为沉积型黏土锂矿,与前两者相比,丰度更低,目前还未实现大规模商业开采。据统计,约60~70%的锂矿储存在卤水中,卤水型锂矿资源潜力巨大,是长期稳定的锂来源。

就中国而言,锂矿资源丰富,矿床多,规模大,是我国的优势矿产之一。锂矿床在空间上的分布具有区域性集中的趋向,储量明显集中在青藏高原,所探明的锂矿床分布于我国9个省(自治区),主要集中于青海、西藏、四川、湖北。其中,四川甲基卡伟晶岩型锂矿床是我国最大的固体锂矿,探明氧化锂储量约90×104t。在盐湖方面,青海察尔汗盐湖是我国规模最大的锂资源产地。

我国锂资源总体上拥有较大的资源量,包括盐湖资源、锂辉石资源、锂云母资源等,而且经过近十多年的产业化技术攻关,国内盐湖锂资源与锂云母资源的开发利用取得了显著进展,为夯实国内资源奠定了基础。但相较于我国锂盐消费占全球2/3比重的巨大需求,我国资源保障程度仍然不高,2021年中国锂盐产量结构中,进口原料占比达72%。

我国锂矿资源较为丰富,但高品位的锂矿较少。硬岩型锂矿主要分布在四川、江西等省份,矿种以花岗伟晶岩类和锂云母为主,中国锂辉石矿主要集中在四川,江西省锂云母的资源储量丰富。四川省锂辉石矿分布集中,矿石品位较高,平均品位约1.30%-1.42%,与澳大利亚的锂矿石品位接近。但川地自然条件较为恶劣,锂资源开采利用难度较大,开发分散粗放、集中度较低。四川省主要锂辉石矿中,目前在产的只有甲基卡锂辉石矿(融捷股份)和业隆沟锂辉石矿(盛新锂能);李家沟锂辉石矿(川能动力和雅化集团)目前仍在建设过程中,预计2022年投产;其余锂矿目前均无开采预期。

我国盐湖锂资源储量巨大,但普遍存在着镁/锂比值过高的问题。锂离子(≈0.059 nm)与镁离子(≈0.057 nm)具有相似的离子半径, 在一定程度上锂离子以类质同像方式替代矿物晶体结构中的镁离子,所以二者的分离难度较大。一般认为镁锂比大于10的卤水没有经济开采价值。而我国的盐湖卤水基本大于40~1500,世界上尚无从高镁/锂比盐湖卤水中生产锂盐的先例。由于镁/锂比值太大或外部开发条件差等,未得到大规模、高效开发。

我国锂资源提取成本高、难度大,矿山盈利能力远低于国际水平。2019 年,全球主要锂矿项目的平均开采现金成本 4083 美元/吨碳酸锂,而我国的宜春锂云母矿、扎布耶盐湖、东西台吉乃尔盐湖、察尔汗盐湖的锂开采现金成本在5002美元/吨碳酸锂至9274美元/吨碳酸锂之间,比全球重要锂矿项目平均成本高出了 23%至 127%,矿山盈利能力远低于国际水平。

03 深层卤水型锂矿---中国锂矿的希望?

对于高品位的锂矿,地球科学界有两种截然不同的勘探思路。一是“往天上”走。据中国科学院地质与地球物理研究所,该研究所青藏高原科学考察研究团队在喜马拉雅琼嘉岗地区发现了超大型锂矿。该锂矿被认为“有望成为继南疆白龙山、川西甲基卡之后的我国第三大锂矿”,是“喜马拉雅首例具有工业价值的伟晶岩锂矿”。科研团队负责人秦克章表示:“矿体中氧化锂资源可达101.25万吨,琼嘉岗锂矿具有良好的开采条件。”但是,此类矿种的开发仍然面临着生态脆弱,自然条件恶劣,开采成本大的难题。

另一类是“往深部”进军。国家正在开展的“三深”计划中就涉及深部矿产资源勘探与开发。深部锂矿的主要勘探目标是深部富锂卤水。

世界上绝大部分沉积盆地的地层中或多或少地蕴藏着卤水,卤水中基本都含有一定量的锂元素,但绝大部分都10 mg/L以下,只有少部分盆地的地层卤水锂含量会超过100 mg/L,如北德国盆地、巴黎盆地,我国的四川盆地、柴达木盆地和江汉盆地。与地表盐湖卤水的形成环境类似,深层富锂卤水发育地层通常是在干旱的古环境古气候条件下形成的,古海水(古湖水)在强烈的蒸发浓缩作用下发生咸化,最终演变成深部卤水。根据国内外学者的现代海水浓缩实验结果,锂元素的在卤水中的浓度基本呈直线上升,越来越多地累积在卤水中,当到达共结点时,卤水中的锂元素浓度约为原始海水的260倍。

我国的深层卤水锂矿资源主要分布在于四川盆地、柴达木盆地、江汉盆地等沉积盆地。四川盆地中三叠统雷口坡组是上扬子地台上最后一个成盐期,是含盐层系最为发育、蒸发岩厚度最大和盐卤成矿远景最好的含盐盆地。随着四川盆地石油勘探活动的日益活跃,在多个构造内钻遇富锂卤水。

相对于我国的地表盐湖锂矿,深部卤水型锂矿具有如下三个特点:

1/ 锂矿品位较高、镁锂比较为合适,提锂成本较低。从四川盆地已公开的卤水资料看,不同地区的卤水品质差异极大,部分卤水的锂离子的品位较高的同时镁锂比也较低。

2/ 资源潜力巨大。深部卤水锂矿属于古代蒸发盐类矿产,归根结底其规模受控于古代沉积盆地的规模。地质历史时期上的沉积盆地规模远远大于现今盆地,同样,古代蒸发岩的规模也不是现代盐湖所能够比拟的。

3/ 通常与油气资源伴生。在石油公司开采石油天然气过程中,地层卤水是作为一种副产品与石油天然气共同被抽取到地面,然后通过油水或者气水分离器,将地层水过滤出来进行无公害化处理或者重新注入地层中。这就为深部卤水型锂矿的勘探开发提供了极为便利的条件。

04 未来发展

目前,我国深部卤水资源的开发利用已驶上了快车道。2021年,在郑绵平院士的推动下,四川省在宣汉建立了锂钾综合开发示范区。据测算核心区(340平方公里)内富锂钾卤水8.23亿方,扩展地区1116平方公里范围内富锂钾卤水20.92亿方,富含氯化锂、氯化钾、溴素、硼酸、氯化钠、碘等。四川省地质矿产勘查开发局四〇五地质队也相继在宣汉部署了柳1井、川宣地1。近些年来的这些成果也证实了深部卤水型锂矿存在的巨大资源潜力。

与此同时,国内油气巨头中石油、中石化也在绿色低碳转型的过程中逐渐担负起深部卤水型锂矿勘探开发的重任。与矿单位相比,中石油中石化在开展深部卤水型锂矿具有着无可比拟的巨大优势:

1.石油企业拥有先进的物探技术以及强大的野外采集及室内分析能力,可实现矿产勘探到开发的全流程操作;

2. 石油企业拥有大量、详实的地球物理、岩心和深层卤水等资料;

3. 卤水型锂矿与油气资源伴生,“油(气)卤兼探”是今后一段时间内深部卤水型锂矿开发的重要形式,石油公司的油气开采基础设施可直接用于深部卤水型锂矿勘探开发。

目前,中石化已与久吾高科合作开展某深层卤水提锂中试项目,将吸附耦合膜法提锂工艺等技术应用于油(气)田深部卤水提锂。中石油东方公司也已经成立相关创新工作室,将卤水型锂矿勘探技术作为创新目标,该工作室已经成功采集了四川盆地深部卤水样品,在卤水锂元素示踪和深部卤水锂矿的地球物理预测方法取得了突破性进展。

随着新能源汽车产业的强势崛起,未来国家间就锂资源的较量可能还会进一步升级。未来,锂矿极有可能像石油一样,作为战略资源牵动全球的经济发展甚至政治格局。谁掌握了关键性矿产,谁就掌握了新能源的未来。深层卤水型锂矿有望在未来“白色石油”争夺战中,为我国带来新的保障。

(参考文献详见阅读原文)

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