锂矿资源研究

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锂矿资源研究

2024-06-12 16:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

  摘 要

  锂的化学性质十分活泼,广泛应用于各个领域,被誉为“工业味精”、 “21 世纪的能源金属”、 “白色石油”。近年来,在高新产业的带动下锂行业市场高速发展,锂的战略地位逐渐凸显,仅过去5年全球锂勘查投入涨幅达50倍, 锂成为全球竞争的焦点。中国锂资源虽然非常丰富,但受锂提取技术等因素的限制,对外依存度较高,因此除了在国内加大勘查力度外,同时需借鉴国外矿业公司的经验,结合中资企业在当地投资情况为中国矿业公司“走出去”提供一定的参考。

  本文对比中国锂市场的具体情况,突出锂市场未来的变化, 同时通过对全球锂资源分布情况、矿床类型及成矿规律等特点的分析总结, 在国内、外分别划分锂资源潜力区,并结合海外相关国家锂资源勘探、国家政治稳定、矿业政策、矿业市场活跃度和中资企业的成功案例对其进行投资环境分析。

  本文得出的主要结论如下:(1)全球锂资源非常丰富且分布高度集中,分布在南美洲“锂三角”地区、美国、澳大利亚和中国。其中, 盐湖锂矿集中分布在中国青藏高原和南美安第斯山脉, 伟晶岩锂矿分布较为广泛,主要分布在澳、美、津、加等国家。成矿时代从太古宙到新生代都有发育。(2)中国锂资源丰富, 但作为全球最大的锂消费国, 受锂矿提取技术等因素的限制,对外依存度仍然较高,未来随着新能源汽车的高速发展, 供应缺口可能会进一步扩大。(3) 在国内可重点关注13 个锂潜力区, 加大对新疆、 青海、 四川等地区锂资源勘查开发力度,同时对提锂技术做进一步研究。(4)海外投资应重点关注 10大锂资源潜力区,在加拿大、澳大利亚这些锂矿勘查叫成熟的国家可以参股投资,在阿根廷、墨西哥、塞尔维亚、津巴布韦等勘查较低的国家可以投资绿地项目,参与勘查的整个过程。

  关键词:锂资源,盐湖型锂矿,伟晶岩型锂矿,成矿规律,潜力分析

  01 引言

  1.1 选题依据及研究意义

  锂是自然界中密度最小的一种金属元素,具有极强的电化学活性, 是常温下唯一能与氮气反应的碱金属元素。锂化学性质十分活泼, 被广泛应用于现今社会的各个领域,例如在锂电池、核聚变反应、医用、冶炼工业、陶瓷、玻璃等领域都发挥着重要作用,被誉为“工业味精”“21世纪的能源金属”“白色石油”“推动世界前进的能源金属”。

  近年来,在高新产业的带动下, 全球锂消费呈高速增长态势, 锂矿价格一路飙升, 在 2016—2017 年间碳酸锂价格几乎翻了一番,与此同时,涉及锂项目的一些公司股价“疯涨”,全球掀起了一场“淘锂热”。之后,锂矿价格开始一路下跌,但人们对锂矿的需求并未放缓。而随着新能源汽车的快速发展,其关键原材料之一的锂矿也已逐渐上升为一种战略资源,广受各国“青睐”:2017年美国将锂矿列为 43 种重要矿产资源之一;2018 年欧盟将锂作为14 种关键原材料之一;2019 年澳大利亚确定锂为24 中关键矿产之一;我国也将锂列为 24 种国家战略性矿产资源之一,将锂资源的开发利用作为国家战略列入“十三五” 规划。过去5年,锂勘查投入涨幅达50 倍, 成为全球竞争的焦点。

  全球范围内锂资源较为丰富,根据美国地质调查局(USGS)2020 年的最新数据显示, 截至 2019 年底, 全球锂矿探明的资源量约 8000 万吨,储量1700万吨,潜力巨大。因此, 锂矿公司在全球范围内加大勘查力度, 寻找优质的锂矿资源。对此, 许多研究学者也在全球锂矿床的分布特点、成矿规律等地质方面做了诸多研究,并在此基础上对全球锂矿的供需格局以及未来发展趋势预测进行详细研究同时结合主要锂矿床特征和近年来的勘探开发现状、找矿突破进行一定的潜力区划分。

  中国锂资源丰富,储量达 100万吨, 且近90%的锂资源都存在于盐湖卤水中,所占份额远远高于存在于锂矿石中的份额。但中国盐湖锂资源多分布于高海拔地区,开采环境恶劣,再加上盐湖中镁锂比偏高,开采成本较高,相关的提锂技术严重限制了中国锂资源供应。作为锂资源大国和消费大国,中国对外依存度依然较高,需要在全球抢占锂矿资源, 增强在锂行业的优势。

  本文旨在从锂的战略意义入手,以锂矿资源分布为主线,全面分析全球锂矿主要类型、成矿规律、分布特点,同时结合国内、外锂矿市场的供需情况,着眼于其战略意义,圈定全球锂资源潜力区,在国内可加大勘查力度,在国外通过对潜力区所在国家的政治稳定、矿业政策、矿业活跃度和中资企业活跃度等方面的因素进行投资环境分析,为我国企业“走出去”提供一定的参考价值。

  1.2 研究内容

  通过对全球锂矿资源分布情况的研究,分析锂矿资源潜力状况,提出勘查开发建议,总结主要矿床类型的成矿机制,为勘探开采工作提供依据。主要研究步骤如下:

  (1) 对锂的应用进行介绍,通过了解锂的应用领域, 确定锂在全球发展中的重要性及战略意义。

  (2)对主要含锂矿物的基本特征进行统计、描述,在此基础上结合前人研究资料对全球锂矿的矿床类型进行划分,并分别概括总结其成矿规律。

  (3)通过对全球主要锂矿分布和主要锂资源国资源量、储量的分析, 并结合对典型锂矿床、 各种类型锂矿成矿规律和分布规律的研究,从而分析国内外锂矿的时、空分布规律。

  (4)对全球锂资源的供需情况、矿产品价格变化进行研究,对比中国锂市场的具体发展状况, 预测锂市场的发展趋势、 以及中国对锂的需求情况。

  (5)基于锂矿的分布特点、 成矿规律等特征, 分别划分国内、外锂资源潜力区,并结合海外相关国家锂资源勘探、国家政治稳定、矿业政策、矿业市场活跃度和中资企业的成功案例对其进行投资环境分析。同时,结合目前锂矿勘探的新趋势, 预测其潜力发展方向。

  1.3 完成工作量

  本文的研究主要基于全球锂矿的分布规律、成矿规律以及潜力区概况等地质矿产资料,包括地质矿产图件资料、数据信息、 知名报告、 已发表的论文和文献资料,以及官方新闻资讯等。数据和文献多来自于美国地质调查局(USGS)、标普全球市场情报(SNL)、国际能源署(IEA)、彭博新能源财经、中国知网等权威机构,以及中国有色金属工业协会锂业分会、中国地质调查局、自然资源部、新华网等官网网站。

表1-1 工作量表

  本文收集了大量锂行业的数据资料, 包括全球锂矿分布图,全球锂产量变化,全球锂储量变化,主要锂资源国锂资源量、储量、产量变化、碳酸锂价格变化、全球著名锂矿的储量、 矿床地质特征、成矿时代、勘探开发现状,主要锂资源国的基础设施、政治稳定、矿业政策、中资企业投资情况等,中国和全球主要的锂矿潜力区等相关资料。

  02 锂的应用概况及矿床主要类型

  2.1 锂的应用概况

  1817年,锂在透锂长石中被发现,随着人们对锂元素的深入研究,其得天独厚的性能优势被逐渐挖掘,广泛应用于各个领域中,得到全球各国的普遍认可,被称为“工业味精”、“白色石油”、“21世纪的新能源”、“推动世界前进的能源金属”,锂金属在全球发展中的战略意义越来越凸显.

图2-1 2019 年全球锂消费结构变化

  (1)锂在电池行业中的应用

  随着现今经济社会的高速发展,大量的化石能源被消耗,全球气候变暖成为世界各国关注的焦点。锂电池作为一种清洁、可持续的能源供应手段,极大满足了人们对环保的要求,不但应用于小型电子设备、移动通信设备、便携式计算机,大容量的锂电池还在医疗、军事、航天等领域发挥重要作用, 尤其是在新能源汽车行业的应用,已普遍成为全球各国战略发展的重要组成部分。近年来,随着锂电池的广泛应用, 电池行业的锂消费占据绝对优势,占全球锂消费的 65%,极大带动全球锂的需求(图2-1)。

  (2)锂在航空航天中的应用

  航空航天领域中常用的锂材料为铝锂合金,这种合金密度低、比强度和比刚度高,能够大大减轻机身的重量,而且疲劳性能好、耐腐蚀,被广泛应用于许多民用飞机和先进的战斗机。自上个世纪80 年代末以来,美国等国家相继研发出第三代、新型第三代铝锂合金并应用于航空领域。中国虽然起步较晚,但也取得了一些成果, C919 国产大型客机的机身制造首次采用铝锂合金并完成首飞,天宫一号也因采用铝锂合金减轻了自身超过10%的重量。而且据统计,每减轻1千克重量可以获得超过10 倍的经济效益,可想而知,未来在航空领域锂仍有很大的发展空间。

  (3)锂在核聚变反应中的应用

  锂作为能源金属在未来最有前景的应用之一可能就是在可控核聚变反应堆中的应用。核聚变主要是氚和氘的反应,锂不但是生产氚的原料,还是反应过程中理想的冷凝剂。一个1000MW 的核聚变电站就需要金属锂500-1000 吨,那么由中国与美国、日本、欧盟、俄罗斯、韩国、印度七个国家联合发起的“国际热核聚变实验堆(ITER) 计划”一旦实现工业化,将对金属锂产生巨大的需求,对人类社会带来更大的变革。

  2.2 主要含锂矿物

  锂是一种银白色的稀有金属元素, 且在所有金属元素中, 锂的密度是最小的,只有0.534g/cm3, 是所谓“轻金属” ——铝密度的 1/5, 钢密度的 1/15。锂的化学性质非常活泼,在常温条件下就能与空气中的O2和N2发生化学反应。

  自然界中锂的丰度较大,为 6.5*10-3wt%。目前,全球已发现的锂矿物和含锂矿物有 150 种左右,多以硅酸盐和碳酸盐的形式存在,而开采最多的锂矿石资源有锂辉石、 锂磷铝石、透锂长石和锂云母(表 2-1)。其中锂辉石是目前主要提取锂的矿石,它的品位较高,而且不含氟,每年从矿石中提取的锂有30%左右都是来自锂辉石,如我国四川甲基卡、新疆大红柳滩等大型锂矿都是重要的锂辉石矿床。

表2-1 主要含锂矿物

  2.3 锂的主要矿床类型

  由于前人的划分标准不同,对锂矿的分类也存在一定的差异(表2-2)。但总的来说,全球锂资源主要来源于伟晶岩型锂矿和盐湖型锂矿。近年来,人们在塞尔维亚的贾达尔(Jader)盆地发现了一个巨型锂矿,矿石矿物是一种同时含有锂和硼的新矿物——羟硼硅钠锂石(Jadarite) ,这个特殊大型锂矿的发现使人们对沉积型锂矿的研究有了新的关注,它也具备了独立开采的潜力。因此,基于前人的研究, 本文将锂矿床主要分为花岗伟晶岩型锂矿、盐湖(卤水) 型锂矿和沉积型锂矿三种类型。

表2-2 锂矿床主要划分类型汇总

  (1) 花岗伟晶岩型锂矿:花岗伟晶岩是稀有金属的重要来源,如锂、锡、钽、铌、铍、铯、铷、钪钍、铀和稀土等。虽然全球范围内花岗伟晶岩相对较为常见,但是富锂伟晶岩的比例还不到总量的 1%。伟晶岩型锂矿主要分布于构造穹隆区和增生大陆边缘非造山环境,大都形成于前寒武纪时期,少部分伟晶岩锂矿成矿时代为早古生代。该类锂矿床中的锂辉石、锂云母、透锂辉石和磷锂辉石等含锂矿石具有开采价值,大都发育在交代伟晶岩矿脉中。此外, 根据其是否分带,可将其分为带状构造伟晶岩型锂矿和无带状构造伟晶岩型矿床,其中,带状伟晶岩型锂矿床矿物成分较为复杂,锂辉石含量一般在 20%左右,如澳大利亚的格林布什(Greenbushes)锂矿;无带状构造伟晶岩锂矿床通常是独立的锂矿床,伟晶岩体基本是单相均质岩体,锂辉石分布也较为均匀,且含量在 25%左右。典型的伟晶岩锂矿有美国金斯山锂矿(Kings Mountain)、刚果(金)马诺诺锂矿(Manono)、中国四川甲基卡锂铍矿床和可可托海三号脉。

  (2) 盐湖(卤水) 型锂矿:盐湖卤水型锂矿是锂资源的重要来源(储量约占全球锂资源的2/3),也是锂工业开采的主导方向,尤其是近些年来卤水提取锂技术不断进步,盐湖卤水型锂产量也不断增加。卤水型锂矿主要有碳酸盐型、硫酸盐型和卤化物型,前两者是目前盐湖锂开发的主要类型,尤其是碳酸盐型盐湖镁锂比非常低,可直接从卤水中析出,是生产锂的最佳选择。

  盐湖锂矿大都形成于新生代时期较为活跃的地质构造区域中,包括板块大陆边缘弧后盆地、碰撞带微裂谷和山间盆地、碰撞带山间槽地和盆地等地区。该类锂矿主要产于封闭的盆地,尤其是在干旱、多风的气候环境下,后经过构造活动、 火山活动等地质作用, 来自地层、 热液等中的锂离子在适当的含水层中进行大量富集,后经过长时间的浓缩最终形成有开采价值的锂矿床。典型的盐湖型锂矿有玻利维亚的Uyuni 盐湖、智利的Salar de Atacama、阿根廷的Cauchari-Olaroz、中国的察尔汗盐湖和扎布耶盐湖最为典型。

  (3) 沉积岩型锂矿:主要以黏土岩或沉积盆地中的冲击层、沼泽相、湖泊相以及组合相的形式产出。在很早之前, 沉积型锂矿因品位较低,且没有锂矿物而被忽略,被认为是没有独立开采价值的矿床。直到2012年,人们在塞尔维亚的贾达尔(Jader)盆地发现了一个巨型锂矿,矿石矿物是一种同时含有锂和硼的新矿物——羟硼硅钠锂石(Jadarite),人们对沉积型锂矿的认知被刷新, 同时认识到这类锂矿具有独立开发的潜力。近几年,随着矿业公司对锂更进一步的研究和勘探,虽然更多具有独立开采价值的黏土矿(沉积型锂矿的一个分支)被发现, 但整体开发程度仍然较低,大都处于勘探阶段。目前为止,发现的此类锂矿多分布在南、北美洲,中国尚未发现能够独立开采的沉积型锂矿。

  03 锂资源分布概况

  3.1 全球锂资源分布概况

  全球锂资源丰富且高度集中(图 3-1),73%的锂资源分布在北美洲和南美洲,大洋洲、 亚洲、欧洲、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。

图3-1 全球锂矿资源分布

  近年来, 随着全球矿业公司对锂矿资源的勘探逐步推进, 已查明的锂资源量和探明储量大幅度增加。就资源量而言,中国地质调查局(USGS)数据显示, 2019年全球锂资源量约为8000万吨,相较于2012年的3950万吨,增长了100.3%。仅“锂三角”地区(约为 4700 万吨。其中玻利维亚, 2100 万吨;阿根廷, 1700 万吨;智利, 900 万吨)、美国(680 万吨)、澳大利亚(630 万吨) 和中国(450万吨) 的锂资源量全球占比达 81%(图3-2)。

图3-2 2019 年全球各国已探明锂矿资源量

表3-1 2012-2019 年全球主要国家锂矿储量表

  就储量而言, 2019年全球探明锂储量达 1700 万吨,相较于2012 年的1300万吨,增长了近30.8%(表3-1)。其中智利锂储量860 万吨, 占世界总储量的一半以上, 遥遥领先于其他国家;澳大利亚、阿根廷锂储量分别为 280万吨、 170万吨, 分别为世界第二、第三位,世界占比 16.9%、 10.3%;其次为排名第四位的中国(100万吨, 6.0%);上述四个国家的锂资源储量约占全球总储量的85% (图3-3)。锂资源虽然非常丰富,但受开采条件、提锂技术影响,许多估算资源量无法转化为储量,如全球已知最大的锂矿乌尤尼盐湖(Uyuni)由于没有经济可行的锂盐提取方法,其巨大的锂资源量无法计入储量。

  在全球锂资源中,盐湖型锂矿床是非常重要的矿床类型,约占全球锂资源的66%;伟晶岩型锂矿是第二大锂矿类型,全球锂资源占比26%;还有目前开发程度较低的沉积岩型锂矿,约占全球锂资源的8%。

图3-3 2019 年全球主要国家锂储量占比

  盐湖型锂矿多发育在干旱、多风的封闭盆地,因此资源分布极不平衡, 在赤道附近——北纬 30-40°、南纬 20-30°的干旱地区分布较为密集,尤其是大陆西岸或内陆西侧雨影区内。全球盐湖锂资源主要分布于南美安第斯山脉和中国的青藏高原地区, 最著名的盐湖锂矿有玻利维亚的 Uyuni 盐湖、智利的 Salar de Atacama、阿根廷的 Cauchari-Olaroz 盐湖、中国的察尔汗盐湖和扎布耶盐湖(表 3-2)。

表3-2 全球著名盐湖型锂矿

  与盐湖型锂矿相比,伟晶岩型锂矿的规模相对较小。伟晶岩型锂矿在全球分布较为广泛, 主要分布在澳大利亚、美国、津巴布韦、加拿大、墨西哥等国家,其中, 澳大利亚目前在产的锂矿山均为锂辉石矿床。比较著名的伟晶岩锂矿有澳大利亚的Greenbushes 锂矿(最古老的锂辉石矿之一)、美国Kings Mountain 锂矿、澳大利亚 Pilgangoora 锂辉石矿等(表 3-3)。

表3-3 全球主要硬岩型锂矿

  相对伟晶岩型和盐湖型矿,目前沉积型锂矿的研究和勘探开发程度较低,在一定程度上影响了沉积型锂矿的储量计算。该类锂矿主要分布在塞尔维亚、美国、墨西哥等国家, 比较著名的沉积型锂矿有塞尔维亚贾达尔(Jadar)超大型锂硼矿、墨西哥索诺拉(Sonora)锂矿和美国的 Thacker Pass 锂矿(表 3-4)。

表3-4 全球主要沉积岩型锂矿

  3.2 中国锂资源分布概况

图3-4中国锂矿分布图

  中国的锂矿资源较为丰富,可以说是我国几大优势矿种之一,而且以矿床分布相对集中、数量多、规模大为特点(图3-4)。虽然我国锂资源丰富,依然保持仅次于智利、澳大利亚和阿根廷的第四大锂储量国的地位,约占全球锂资源总储量的 5.9%,但是2019 年中国锂资源储量100 万吨, 相较于 2012 年的350 万吨储量已经大幅下降。

  我国锂资源主要可分为卤水型锂矿和硬岩型锂矿两种类型,其中卤水型锂资源的主要来源为盐湖卤水、地下卤水、油气田卤水、深井卤水等, 而硬岩型锂矿可再细分为花岗伟晶岩型和花岗岩型锂矿。硬岩锂的含锂矿石主要为锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石和铁锂云母。锂辉石主要产于花岗伟晶岩型锂矿中,品位较高,开采比较容易;而锂云母主要产自于花岗岩型锂矿中,广泛地分布于中国,如宜春钽铌矿。

  中国锂资源主要集中在青海、西藏、四川、江西、湖北和湖南等地区,而且仅这些地区的锂资源就占中国查明资源量的99.9%(表3-5),其中硬岩型锂矿集中分布在四川、江西、湖南、新疆等地区,盐湖卤水型锂矿集中分布在青海、西藏和湖北等地区。

表3-5 中国锂资源储量表(Li2O/万吨)

  此外,我国锂资源实际上是以盐湖卤水型锂资源为主, 且品位较高。从表3-5 可以看出,盐湖卤水型锂矿的查明资源量约占中国查明资源量总量的85.16%,而且青海和西藏的锂含量相对较高,分别位于青藏高原北部柴达木盆地的硫酸型盐湖区和高原南、东南部的碳酸型盐湖富集区,仅这两个地区的查明资源量占比就达78%。但是除了西藏的扎布耶和当雄措等盐湖的镁锂比较低可直接开采外,我国盐湖型锂矿的镁锂比普遍较高, 一般在 40 以上,有的甚至上千,尤其是青海地区提锂技术难度较大,开采成本更高(表3-6)。如青海的察尔汗盐湖虽然是我国的最大的盐湖锂矿,但镁锂比高达1837,极大限制了中国锂矿的产量。盐湖锂矿常伴生有钠盐、 K、芒硝、镁盐、天然碱、 Be、Br、I 等,综合利用价值较大。

表3-6 中国主要盐湖型锂矿

  中国的伟晶岩型锂矿集中分布在阿尔泰南缘成矿带、西昆仑伟晶岩成矿带、川西松潘-甘孜成矿带。从表3-7 可以看出,我国伟晶岩型锂矿以大型、超大型锂矿为主,但品位普遍较低,如甲基卡、大红柳滩、白龙山等巨型锂矿的品位在1.2%左右,而宜春钽铌矿的品位在 0.3-0.4%。川西的甲基卡仍有巨大的锂远景。此外,我国硬岩型锂矿常与铌、钽、铍、铷、铯等稀有金属伴生,评价开采时应考虑其综合利用价值。

表3-7 中国主要伟晶岩型锂矿床

  3.3 锂矿的时间分布规律

  全球硬岩锂矿得成矿时代分布跨度较大,从太古宙到新生代均有成矿,硬岩锂矿多形成于中生代和太古宙时期, 且新生代和中生代形成的硬岩锂资源量总计已经超过了太古宙时期形成的锂矿, 盐湖锂矿多形成于新生代。

  如西澳大利亚的大部分地区都是由中-新太古代的地壳单元(如伊尔加恩克拉通、皮尔巴拉克拉通)组成的,且发育大量的锂铯钽伟晶岩, 位于皮尔巴拉地区的世界级锂矿—Pilgangoora 和 Wodgina 矿床的主要含锂矿石均为锂辉石, 成矿时代为新太古代;澳大利亚格林布什(Greenbushes)锂矿的成矿分三个阶段:2527Ma 伟晶岩结晶成矿,而后伟晶岩在热液作用下蚀变成矿(2430Ma),成矿后期阶段又经变形、变质作用再度活化成矿(约1100Ma)。全球最大的透锂长石矿山—津巴布韦的比基塔(Bikita) 伟晶岩锂矿产自非洲最古老的构造单元,其含矿伟晶岩形成时代也非常古老,成矿年龄约为2850Ma。加拿大Tanco 伟晶岩锂矿与津巴布韦Bikita 矿的区域地质背景相似,产于绿岩带内,成矿时代为新太古代(成矿年龄约为2600 Ma)。南美圭亚那伟晶岩锂矿岩石同位素年龄在1900-2200 Ma。美国金斯山(King Mountain)锂矿床内石英二长岩的同位素年龄为 373-265 Ma,成矿时代为古生代。中国甲基卡、可尔因、大红柳滩等大型锂矿成矿时代为中生代。阿富汗兴都库什山区的超大型伟晶岩锂矿主要形成于新生代,Nuristan 锂矿的成矿与渐新世的二云母花岗岩关系密切。

  全球卤水锂主要分布在南美安第斯山脉和中国青藏高原地区,多为现代盐湖,成矿时代以第四纪为主。南美卤水资源分布受深大断裂控制,一般形成于白垩纪和第四纪;而中国卤水锂矿成矿时代主要为三叠纪和第四纪。

  对于我国而言,矿床形成以“多旋回构造”为特点,不同地质时期均有锂矿形成,但主要形成于中生代印支期—燕山期,尤其是燕山期, 多数大型矿床的形成都与燕山期岩浆构造活动密切相关(表 3-8)。新疆阿尔泰成矿带的锂矿以燕山期成矿为主;喀喇昆仑锂成矿带和川西松潘-甘孜成矿带共同构成青藏高原地区的重要锂成矿带, 含矿伟晶岩多形成于 223-210Ma, 印支期-燕山期的伟晶岩矿化较好;华南地区锂矿在海西期、印支期、燕山期均有锂矿形成。

表3-8 中国主要硬岩锂矿的成矿年龄

  我国盐湖卤水和地下卤水型锂矿成矿时代有所区别, 盐湖锂资源成矿以第四纪为主,青海察尔汗、东台吉乃尔、西藏扎布耶等大型盐湖锂矿于第四纪富集成矿;而四川盆地的地下卤水则在三叠纪时期成矿。

  3.4 典型锂矿床分析

  (1) 智利阿塔卡玛盐湖(Salar de Atacama) 锂矿

  该盐湖位于智利的北部地区, 是典型的硫酸盐型盐湖, 是一个结有干盐壳的干盐湖,也是目前在产的最大盐湖锂矿。阿塔卡玛盆地东西两侧分别为安第斯山脉和太平洋海岸山脉,山脉与盆地的海拔相差超过 2km, 盆地内蒸发量约是降水量的 127 倍,创造了干燥、少雨的环境。

  阿塔卡玛盐湖总面积 3000km2,含锂卤水主要位于盐层上部,面积约1400 km2, 锂浓度 1500ppm。地表附近盐层孔隙度为 30%,随深度的增加孔隙度下降,到 35m 深的地方孔隙度接近于零。在50-70cm 深的地方,卤水中的锂浓度异常高,达到百万分之千(ppm),显示出系统的区域划分。在该区域之下,是一个复杂的蒸发-沉积物序列,其厚度从至少360m 的位置向下至1000m,并被复杂的断层所切割。盐湖锂品位 0.157%,镁锂比 6.225,平均浓度 1,600mg/L,锂资源量达 1800万吨,还含有丰富的钾盐、镁和硼等资源。

  (2)西藏扎布耶盐湖

  扎布耶盐湖位于中国西藏日喀则地区, 是重要的碳酸盐型盐湖, 是一个同时包含干盐滩和地表卤水的半干盐湖, 也是罕见的蕴藏锂、硼、钾、铯矿产的特大型盐湖。扎布耶盐湖位于青藏高原腹地, 海拔 4,422m, 地区蒸发量为 2269mm/a,约是降水量的 12倍, 为盐湖形成提供了便利的条件。盐湖总面积 243 km2, 整体呈南北向分布, 包括一个面积约 98 km2、常年积水的北湖和一个面积约 145 km2、半干盐湖的南湖。北湖深度在 0.7-2m 之间, 地表卤水锂浓度为 0.89-1.32g/L;南湖的北部深度可延伸至 84m,且晶间卤水的锂浓度(0.92-1.61 g/L)普遍比地表卤水的锂浓度(0.42-0.71 g/L)高。该盐湖是典型的低镁锂比盐湖,约 0.01。

  扎布耶盐湖在构造上位于喜马拉雅造山带冈底斯山脉北侧的山间盆地,是在碰撞弧后盆地中形成的盐湖。盐湖出露石炭系、二叠系、白垩系、第三系和第四系的地层。主要的碳酸锂矿物为在扎布耶发现的扎布耶石(zabuleyite),是一种天然碳酸锂。物质来源主要为地热水和新近纪火山湖相沉积岩。

  (3) 澳大利亚格林布什(Greenbushes)伟晶岩型锂矿

  澳大利亚格林布什锂辉石矿床位于是西澳的西南部, 是全球规模最大的锂辉石矿之一,锂金属量约 56 万吨,钽资源量约占全球总资源量的 50%左右,目前开采的矿产资源主要为锂、钽矿。该矿伟晶岩形成于太古宙,是世界最古老的锂辉石矿之一。全球格林布什的伟晶岩脉是在同一构造时期形成的,产于片麻岩、角闪岩、角闪片岩中,且岩脉延围岩走向延伸。花岗岩类主要有黑云母花岗岩,局部为细晶岩。

图3-5 澳大利亚格林布什矿地质简图(a)和横截面(b)

  主要的伟晶岩带长约 3km,宽 300m,向西倾斜约 45°(图 3-5)。伟晶岩分带性不明显,没有明显的中心,可划分为四个主要区域和其他四个次要区域。含锂辉石的伟晶岩则集中在伟晶岩带的上部和下部, 其中一条锂辉石伟晶岩可构成一个长约 2km的可采矿体,平均锂含量为 1.44%, 局部氧化锂含量可达 5%。

  1-二云母花岗岩;2-微斜长石型伟晶岩;3-微斜长石钠长石型伟晶岩;4-钠长石型伟晶岩;5-钠长石锂辉石型伟晶型;6-钠长石锂云母型伟晶岩;7-伟晶岩脉编号;8-伟晶岩类型分带线;Ⅰ-微斜长石伟晶岩带;Ⅱ-微斜长石、 钠长石伟晶岩带;Ⅲ-钠长石伟晶岩带;Ⅳ-锂辉石伟晶岩带;Ⅴ-锂(白) 云母伟晶岩带

图 3-6 四川甲基卡锂多金属矿简图

  (4) 四川甲基卡锂多金属矿床

  甲基卡锂多金属矿床集中在欧亚板块和印度板块之间隆起带的穹窿内,位于青藏高原东缘的松潘-甘孜造山带甲基卡片麻岩穹窿群内,平均海拔4400m。目前,该矿发现的数百条伟晶岩脉中有78条锂矿脉,例如134号脉矿化较好, 氧化锂储量为51.2万吨,平均品位为1.38%;新发现的 X03 脉是亚洲最大的锂矿体,可以与西澳 Greenbushes 伟晶岩相媲美, 氧化锂储量约 88万吨,平均品位为 1.46%,且产状平缓,适合露天开采。最近,还发现了一些平均锂含量超过 1.0%的大型伟晶岩脉,使得甲基卡的锂储量总计达300万吨。

  甲基卡的矿脉具有同心环带的特征,以二云母花岗岩为中心,向外依次发育微斜长石伟晶岩带、微斜长石-钠长石伟晶岩带、钠长石伟晶岩带、锂辉石伟晶岩带、锂(白)云母伟晶岩带。含锂矿石主要为锂辉石,其次为锂云母、磷铝锂石、锂蓝闪石等。锂辉石呈白色、弱绿色,呈梳状垂直于脉壁生长,既可以以伟晶状的形式存在,最大晶体长度约为1m,也可以以细晶状形式产出且规模巨大,因此不能将甲基卡矿床单纯的归类于伟晶岩型矿床。该矿形成于印支期-燕山期,共生Be、Nb、Ta、Sn、Cs 等矿产。

  (5) 新疆可可托海锂铍铌钽稀有金属矿

  可可托海是著名的富含锂、铍、铌、钽等稀有金属的世界级大型伟晶岩型稀有金属多金属矿, 位于新疆可可托海镇,是我国早期的稀有金属基地,大地构造上位于西伯利亚板块西南缘阿尔泰造山带额尔齐斯地背斜的中南部。矿区内侵入岩主要为变质基性岩和花岗岩, 以伟晶岩脉规模最大且分布最为广泛, 共发现25条伟晶岩矿脉,其中最为著名的三号矿脉大且复杂,其他的矿脉大都呈脉状或板状。

  可可托海三号矿脉具有其复杂、独特的形态特征,呈“草帽状”。矿脉内部具有完善的分带性,同心环带状构造非常完美,由中心到边缘可划分为块体石英带、锂云母—薄片钠长石带、 白云母—薄片钠长石带、 石英—锂辉石带、叶钠长石—锂辉石带、石英—白云母带、 块体微斜长石带、细粒钠长石带、文象变文象结构中粗粒伟晶岩带这 9 个伟晶岩带, 其中以叶钠长石—锂辉石带中锂含量较为丰富。含锂矿物较为复杂,以锂辉石为主,此外还有锂云母、磷锰锂矿、锂霞石和磷锂铝石等。三号脉中矿物晶体完全结晶分异, 产出宝石级海蓝宝石、 碧玺等大型矿物晶体。

  1-第四系;2-十字石-黑云母-石英片岩;3-淡色花岗岩;4-微晶花岗岩;5-黑云母花岗岩;6-石英闪长岩;7-角山辉长岩;8-辉长闪长岩;9-角闪岩;10-暗角岩墙;11-闪长玢岩脉;12-Be-Nb-Ta 矿化伟晶岩脉;13-Li-Be-Nb-Ta-Cs 矿化伟晶岩脉;14-地质界线;15-细粒伟晶岩带(缓倾斜脉体下盘边部带);16-河流;Ⅰ -文象变文象结构中粗粒伟晶岩带;Ⅱ -糖晶状钠长石带;Ⅲ-块体微斜长石带;Ⅳ-白云母-石英带;Ⅴ-叶钠长石-锂辉石带;Ⅵ-石英-锂辉石带;Ⅶ-白云母-薄片钠长石带;Ⅷ-锂云母-薄片钠长石带;Ⅸ-块体石英核带

图3-7 可可托海三号脉地质简图和立体示意图

  (6) 美国金斯山(King Mountain)锂矿

  该矿床位于北卡罗来纳州南部, 是北美最大且最重要的伟晶岩锂矿, 位于一条长约50km、宽0.5-3km 的金斯山伟晶岩带上。该伟晶岩带的岩石主要为石英岩、片麻岩、黑云母片岩、石英二长岩等变质岩, 其中位于伟晶岩带西侧的石英二长岩与含锂伟晶岩的成因关系密切。

  金斯山锂辉石矿床的一系列伟晶岩矿脉近平行分布,且形态不一, 但大都平行于围岩片理侵入, 以板状或楔状的形态产出。矿脉的产状和厚度也均有较大的变化,长度可达 1km,宽度从几米到 90米不等,厚度可达 130 米。伟晶岩内部非常均匀,基本上没有内部分带,含锂矿物主要为锂辉石, 多分布于内带,约占矿脉的含量的 20%,此外还有长石(41%)、 石英(32%) 和白云母(6%) 等矿物。矿床中局部地区可见明显的围岩蚀变, 矿脉的脉壁上发育 0.5m 的蚀变带。

图3-8 北卡罗来纳金斯山伟晶岩田地质简图

  (7)塞尔维亚贾达尔(Jadar)沉积型锂矿

  该矿床是近年来在塞尔维亚贾达尔盆地发现的一个具有独立开采意义的沉积型锂矿,也是同时含有锂、硼的特殊超大型矿床,氧化锂资源量约206 万吨,品位1.8%。

  贾达尔盆地长20公里, 位于与硼酸盐矿床密切相关的瓦达尔构造带的西北部, 是渐新世至上新世伸展断裂时期形成的一组湖泊沉积盆地之一。贾达尔盆地主要组成部分为基底和盖层,基底主要为变质岩、石灰岩、花岗岩,盖层由老到新依次为三叠系、白垩系岩层、新近系沉积物和第四纪冲积物。沉积物厚度约2000m,包括石灰岩、泥灰岩、油页岩和湖相蒸发岩等。

  该矿床在构造上位于迪纳拉造山带和潘诺尼亚盆地之间。矿体呈板状产出,长度在250m 到1km。矿体围岩为第三纪的湖泊沉积岩。矿石构造主要为纹层状、块状和石香肠状。矿石矿物主要为羟硼硅钠锂石(Jadar),化学式为LiNaSiB3O7(OH),单斜晶系,硬度为4-5,粒径约为5-10μ m,锂、硼含量分别为 5.7%和14.7%。该矿物仅发现于贾达尔盆地,是由碎屑沉积物和周围卤水相互作用而形成的,是世界上尚未被开发的一种矿物。脉石矿物主要有方解石、 白云石、 钾长石、黄铁矿等。成矿物质来源主要为湖泊、河流中的沉积物。

  04 锂资源供需状况

  4.1 全球锂矿供需情况

  4.1.1 全球锂资源消费及需求情况

  整体来看,全球锂消费量呈递增趋势。从1990年到2019年,全球锂消费量从0.9万吨增长至5.8万吨,增长了约6.5倍,累计消费量62万吨。尤其是 2015年以来,电动汽车行业快速发展带动锂消费进入高速发展阶段。相较于 2015年3.3 万吨的锂消费量,2019年全球锂消费量增长了 74.85%,年均增长率达 15%(图 4-1)。中国也是锂消费大国之一。

图4-1 1990-2019 年全球锂消费量变化情况

  在锂被广泛应用以来,陶瓷和玻璃行业就一直是锂消费的主流部门;在聚合物、润滑油脂、连铸和空气处理等行业锂消费相对较为稳定,消费占比基本保持在3%-12%之间。但是近年来,随着新能源汽车产量的迅猛增长,全球锂消费结构发生较大的变化,电池行业锂消费快速增长,在 2015 年(消费占比 35%)取代陶瓷玻璃行业(31%)成为锂消费的最大部门(图 4-2)。

图4-2 2000-2010 年全球锂消费结构变化

  目前市场上销售的纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等新能源汽车的动力电池一般都是锂电池,如三元锂电池、磷酸锂电池。自 2012 年全球电动汽车(BEV+PHEV)销量突破10万辆以来,电动汽车行业发展迅速。2019年全球新能源汽车销量约有221万辆,比2015年的55万辆增长了309%,年均增长率高达41.58%。2019年电动汽车销量占整个汽车市场的2.4%,虽然2020年受新冠病毒疫情的影响,全球汽车市场都会受到巨大的打击,但在环保重压和国家政策的推动下,未来新能源汽车的市场份额还将进一步扩大。

  根据国际能源署、彭博新能源财经、波士顿咨询等权威机构的预测,预计到2035 年前后,新能源汽车的发展将颠覆汽车产业格局,全球电动汽车和混合动力汽车产量均将超过传统内燃机汽车(表 4-1),分别占全球汽车总产量的 37%和 33%;到 2040年全球电动汽车和混合动力汽车产量占比将达到 90%。

表4-1 全球各类汽车产量预测(单位:万辆)

表4-2 全球新能源汽车领域锂消费量(单位:万吨碳酸锂)

图4-3 全球锂需求趋势

  到 2035年,全球对锂的需求将从2018 年23.8 万吨碳酸锂当量增加至430万吨。其中,新能源汽车领域锂需求量将从7万吨增长至400 万吨,电动汽车对锂消费的贡献度将达到 99%,成为锂资源消费的主要部门(表 4-2,图4-3)。而中国作为全球最大的电动汽车消费国,未来对锂资源的需求也将进一步增加。

  4.1.2 全球锂资源供应情况

  整体来看,全球锂产量呈增长趋势。2015 年之前,全球锂产量增长相对缓慢,其中2009 年主要锂生产国锂产量均出现显著下滑,受金融危机影响,锂市场低迷,终端市场销量下降,全球总产量也大幅下跌26%左右。之后随着全球市场复苏,全球锂产量回升。尤其是 2015 年之后,新能源汽车进入高速发展阶段,带动锂市场一片高涨,全球锂产量快速增长,达到2018 年9.5 万吨,其中仅2016-2018 年两年的时间,锂产量增长率高达 150%。2019年以来,由于锂市场供过于求从而导致锂价格下跌,全球锂产量从2018 年的9.5 万吨下降了19%,至7.7 万吨(图4-4)。

  图 4-4 1994-2019 年全球主要国家锂产量变化

  全球锂市场供应高度垄断。2019 年全球锂产量主要集中在澳大利亚、智利、中国和阿根廷 (图 4-5),产量合计占全球比例 96%。1994 年以来, 澳大利亚锂产量普遍增加,从1700吨增至2018年的 5.9万吨,其中 2016-2018年产量增长尤为显著,近4倍左右。相对来说,智利、阿根廷和中国的锂产量增幅较小。但有机构预测,到2025年南美地区或成为全球最大的锂资源生产地,将对当前的市场供应格局造成极大冲击。

  图 4-5 2019 年全球锂主要生产国家

  此外,全球优质锂资源主要集中在少数矿业公司。全球十大顶级锂矿项目2019年产量40.9万吨,约占全球总产量的84.1%(表 4-3)。而这些项目大都掌握在美国雅宝(Albemarle)、澳大利亚矿产资源有限公司、天齐锂业、智利化学矿业公司(SQM)、江西赣锋锂业、澳大利亚银河资源有限公司( Galaxy Resources)、美国 Livent 公司等锂矿商手中,其中仅前4家锂矿生产商的产量合计40.6 万吨,占比为全球60.7%(表 4-4)。

  表 4-3 2019 年前十大锂矿山产量

  表 4-4 2019 年全球前 10 大锂矿生产商

  4.2 中国锂资源供需概况

  4.2.1 主要锂提取技术及成本

  随着全球对锂资源需求的增加, 为了降低成本,扩大产能,人们对提取锂技术的要求越来越严格。锂提取技术也因锂存在状态的不同而有所区别,可分为矿石提锂和卤水提锂技术。对此,朱加乾等(2018)人进行了较为详细的研究,并对其优缺点进行了相关的阐述(表 4-5)。

  表 4-5 主要提锂技术及其优缺点

  目前, 卤水提锂技术一般生产工业级碳酸锂,主要有沉淀法、溶剂萃取法和离子交换吸附法,其中碳酸盐沉淀法是目前较为成熟的方法,离子吸附法是工艺简单、回收率高,是目前最具发展前景的卤水提锂方法。矿石提锂技术一般用于高质量电池级碳酸锂, 在所有提锂方法中,硫酸法使用最为广泛,但对设备腐蚀较为严重,而纯减压煮法同时解决了严重腐蚀设备和氯化锂气体难以收集等问题,发展前景较大。

  就提取锂成本而言,南美地区的生产成本全球最低,其中阿根廷Hombre Muerto 盐湖提锂成本最低(3600 美元/吨);澳大利亚硬岩锂提取成本也普遍比南美地区盐湖成本高。目前国内使用的锂提取技术中,盐湖提锂的成本最低,虽然盐湖品质不同导致成本相差较大,但普遍在1.5-6 万元;其次为锂辉石,国内锂辉石品质不如国外,成本较高,而天齐锂业和赣锋锂业多采用进口锂辉石提锂,极大降低了成本;锂云母的成本是最高的, 控制在 7-8 万元(表4-6)。

表 4-6 国内提锂技术和成本情况

  4.2.2 中国锂资源供需情况

  中国是仅次于智利、澳大利亚、阿根廷的主要锂储量大国,但锂资源储量已大幅下跌,2012-2019年中国锂资源储量从 1863.05万吨(折合成碳酸锂当量)缩减超过3倍至532.3 万吨,且超过85%的锂资源都储存在盐湖卤水中,但国内卤水型锂矿资源镁锂比高,开发难度较大。一般来说,镁锂比越高,提纯难度较大,尤其是镁锂比大于 20的盐湖提取锂已经算是较为困难的。而我国盐湖的镁锂比普遍大于20,锂提取成本比较高。中国第二大盐湖——西藏扎布耶盐湖的锂的平均品位 0.12%,仅次于智利阿卡塔玛(Atacama)盐湖(锂平均品位0.158%),且镁锂比全球最低(0.01)。但除此之外,青海数个大型盐湖都面临着镁锂比过高的问题,如中国第一大盐湖锂矿察尔汗盐湖镁锂比高达1837,东、西台吉乃尔盐湖其镁锂比分别为40.32 和65.57,一里坪盐湖镁锂比92.3。

  2019年中国碳酸锂产量达15.9 万吨,相较于2018年增长了31.8%, 氢氧化锂产量7.6万吨。尽管近年来我国积极开发盐湖锂资源,但受锂提取技术限制,矿石提锂仍占有较大比重。目前,我国矿石提锂与盐湖提锂的产量比例依然保持在 4:1 左右(图 4-6)。

图 4-6 中国钾盐加工原料构成

  此外,国内锂资源缺口逐渐扩大,对外依存度较高。2017年锂资源缺口达到9.13万吨,超过70%左右的锂盐原材料都来自于进口锂辉石精矿,对外依存度从2012 年的67%增加到了73%。中国是全球最大、最重要,也是增长最快的新能源汽车市场,2030 年锂资源消费量将达到144 万吨。按照中国供需趋势来看,未来对外依存度将长期保持较高水平,锂资源安全形势严峻。

  4.2.3 主要锂生产商

  中国以锂辉石为原材料的碳酸锂供应商主要为天齐锂业、赣锋锂业、容汇锂业、山东瑞福、雅化集团等公司;以盐湖锂资源为主的钾盐公司有青海锂业、蓝科锂业、西藏矿业、中信国安、恒信融、青海盐湖比亚迪合资等企业。2019 年中国前五家碳酸锂生产商分别为天齐锂业、赣锋锂业、山东瑞福、宜春银锂(江西特种电机子公司)和蓝科锂业,合计总产量占比60%(图4-7)。

图 4-7 2019 年中国碳酸锂生产商产量分布

  (1) 四川天齐锂业股份有限公司

  天齐锂业是目前国内最大的锂电新能源核心材料供应商。2017 年得益于锂矿价格的高涨,天齐锂业一举迈入了全球顶级锂矿商的榜单,成为全球第二大、亚洲第一大锂(化合物)生产商,同时也是中国唯一一家通过大型、单一且稳定的锂精矿能够实现自给自足的锂(化合物)生产商。

表 4-7 天齐锂业主要业务

  公司拥有绝对的资源优势,拥有全球最优质的锂矿和盐湖,包括全球品质最好、储量最大的锂辉石矿——澳大利亚格林布什锂矿和亚洲最大的硬岩锂矿——四川雅江措拉等锂矿, 以及全球最优质的盐湖之一——阿塔卡玛盐湖和中国资源禀赋最好的盐湖——扎布耶等盐湖(表 4-7)。

  (2) 江西赣锋锂业股份有限公司

  2010 年,赣锋锂业在深圳证券交易所上市,成为是中国锂行业第一家上市公司。赣锋锂业的业务几乎覆盖整个锂产业链,公司以锂加工(包括氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂以及金属锂等)业务起步,随着公司的发展和市场需求,业务逐渐扩大到上游提取锂(包括卤水提锂和矿石提锂技术,且是国内唯一一家同时拥有这两种技术的企业)、下游的锂电池生产(如动力电池、储能电池等)和回收,是中国锂相关产品最全、产业链较完整的一家公司。

  公司旗下锂资源既有硬岩锂,也有盐湖锂,且在全球范围内都有项目布局,除了中国,在澳大利亚、阿根廷、爱尔兰等国家也拥有多个锂矿项目(表 4-8)。

  2019 年赣锋锂业是仅次于天齐锂业的碳酸锂生产商,占全国总产量的 15%。

表 4-8 赣锋锂业全球布局

  3)西藏矿业发展股份有限公司

  公司业务涉及铜、铬、锂等多种矿石的生产、加工、销售,拥有以储量大、品位高且镁锂比非常低为特点的世界第三大锂矿盐湖——扎布耶盐湖,在国内具有显著的资源优势和成本优势。此外,西藏矿业通过多年的研究,发现“太阳池结晶法”更加环保,目前已在扎布耶盐湖进行实施。

  2019年西藏矿业锂精矿、工业级碳酸锂、氢氧化锂的产量分别为 4,160吨、1,679 吨、1,985 吨,其中相较于2018年产量,锂精矿降幅在12%左右,而碳酸锂和氢氧化锂产量增加,增幅分别为10.06%和 10.43%。

  4.2.4 中国锂资源贸易概况

图 4-8 2010-2019 年中国碳酸锂进、出口量(注:2019 年为 1-11月数据)

  中国锂化合物出口量整体上升,其中2018年碳酸锂出口量激增,增速达644%, 2019年增速放缓(18.9%),主要出口国为韩国(63.1%),其次为日本(18.9%);氢氧化锂出口量逐年递增,且在 2016 年后快速增长,出口较为集中,近96%的氢氧化锂流向了日本(61.7%)和韩国(34.1%)。中国锂化合物进口以碳酸锂为主, 2010-2019年,中国碳酸锂进口量整体呈上升趋势,并在2017年达到顶峰,约3.06万吨(图 4-8、图4-9)。

图 4-9 2010-2019 年中国氢氧化锂进、 出口量(注:2019 年为 1-11月数据)

  4.3 锂产品价格走势

  2015年以来,全球新能源汽车行业进入高速发展阶段,对锂资源的高需求刺激锂价快速上涨,掀起了一场锂热潮,带动锂相关公司股价成几倍到十几倍的速度暴涨,并在2017年10月达到 18750美元/吨的高点。由于锂价格大幅上带来的丰厚利润刺激相关公司大规模扩张,导致上游的锂盐库存增加,2018年锂市场供应严重过剩,行业供需关系格局发生变化,锂的价格开始出现明显回调(图4-10)。

图4-10 2015-2019 年全球碳酸锂价格变化

  截止2019 年底,中国锂市场供大于求的情况没有显著改变,价格也并未有较大改善。根据美国地质调查局数据显示, 2019年12月, 中国碳酸锂现货价格从年初的约 1.16万美元/吨降至7300 美元美元/吨;氢氧化锂现货价格从年初的约 1.55万美元/吨降至年底的每吨约8,000 美元/吨;锂金属(99.9%锂)现货价格从年初的 12 万美元/吨降至12 月的8.2 万美元/吨。

  05 全球锂矿投资潜力分析及投资环境

  5.1 中国锂矿资源潜力分析

  根据自然资源部发布的《中国矿产资源报告 2019》的数据显示,中国卤水型锂矿潜在资源量为9250万吨,资源查明率只有19.0%;硬岩锂潜在资源量为878 万吨,资源查明率却只有1/4,不难看出,中国锂资源仍然具有较大的勘探潜力。

图 5-1 中国锂成矿带分布图

  因锂的性质极为活泼,锂矿床的形成也多受构造环境的控制,一般形成于构造活动相对稳定的时期。卤水锂矿大多都是在于新生代时期较为活跃的地质构造区域中形成的,包括板块大陆边缘弧后盆地、 碰撞带微裂谷和山间盆地、 碰撞带山间槽地和盆地等地区。中国硬岩锂矿多形成于大地构造内部的穹窿区, 大多都与板块碰撞而引起的岩浆活动关系密切。李建康 通过对全国包括超大、大、中、小型在内的锂矿床(点)进行统计研究, 依照①产出大量锂矿床, ②参考全国Ⅲ级成矿带划分, ③矿床范围与Ⅲ级成矿带不一致的,按照造山带划分, ④根据Ⅲ级成矿带、地理名称、 典型矿床命名这 4 点原则, 将中国锂矿划分 12 个锂成矿带(图5-1)。王秉璋等在青藏高原东北缘又发现了一条重要的锂铍成矿带,即在宗务隆山构造带东段茶卡北山地区首次发现大量的锂辉石伟晶岩群。因此,本文在前人的基础上将中国锂资源分为13个锂成矿带,包括4个卤水型锂矿带和9个硬岩型锂矿带。

  (1) 藏北锂成矿带:该锂矿带是中国重要的锂成矿带,形成于为第四纪封闭且高蒸发环境。最重要的盐湖为扎布耶盐湖,是青藏高原碰撞促使大量锂聚集、浓缩而成,湖湖面海拔4421m,湖区面积243km2,碳酸锂储量 184万吨,是著名的低 Mg/Li 比碳酸型盐湖。

  (2) 柴达木锂成矿带:这是我国另一条重要的卤水锂成矿带,形成于第四纪封闭且高度蒸发环境,其中全新统和上更新统的卤水中的锂含量最高。大型矿床多分布于柴达木盆地的中心一带,如一里坪、达布逊湖区,锂含量较高,而周边盐湖地区的含量相对较低。最具代表性的大型盐湖锂矿为柴达木的察尔汗盐湖,锂含量最高的锂矿为一里坪和东、西台吉乃尔湖锂矿。该地区锂含量极为丰富, 锂预测资源量达1850万吨,有较大的找矿前景。

  (3)四川盆地锂成矿带:四川盆地的地下卤水锂资源极为丰富,而且开发成本低。自上世纪60年代开始,专家就开始对四川盆地地下卤水的储存构造、卤水富集规律和高度矿化进行研究,认为多数地方锂含量已经超出了其单独开采工业品位。虽然地下卤水提取锂的发展进度较为缓慢,但不可否认,四川盆地就是个“聚宝盆”,储存着庞大的锂资源,而且与青藏高原地区相比,四川盆地具有天然的地理优势。该成矿带最具代表的锂矿是自贡地区卤水锂矿,成矿时代主要为三叠纪。

  (4)潜江凹陷锂成矿带:华南板块拉张导致在潜江一带形成典型的断陷盆地,为盐类沉积和卤水富集创造了优越的条件。后经裂谷沉积成矿的过程,形成了富含锂资源的卤水。潜江卤水中的平均矿化度为 280.9g/L, 锂也达到开采工业品位,且资源潜力巨大。

  (5) 新疆阿尔泰锂矿带:该矿带主要位于西伯利亚板块阿尔泰陆缘活动带内,是我国伟晶岩型锂矿最重要的成矿带之一,以可可托海锂矿床、库卡拉盖锂等大型矿床最具代表性。其中,可可托海锂铍铌钽矿产于海西期中基性岩中, 形成于中生代,含锂矿石主要为锂辉石, 其次为锂云母、磷锰锂矿和锂磷铝石,氧化锂资源量 15.5 万吨, 锂金属量 7.3万吨。

  (6)康巴勒锂成矿带:该矿带构造背景为准噶尔地块及周缘造山带,位于康巴勒-卡拉麦里Cr-Cu-A-u-Sn-硫铁矿-石墨-石棉-水晶成矿带。代表性锂矿床为合什哈西哈力干矿。

  (7) 西天山锂成矿带:该矿带所在成矿区为伊犁微板块北东缘(造山带) Au-Cu-Mo-Pb-Zn-Fe-W-Sn-P 石墨成矿带。代表性锂矿为沙音图拜矿床。

  (8) 东天山锂成矿带:天山是中国重要的构造带,地壳活动强烈,形成许多岩浆型和蚀变型矿床。东天山锂成矿带主要位于觉罗塔格-黑鹰山Fe-Cu-Ni-Au-Ag-Mo-W-石膏-硅灰石-膨润土-煤成矿带。代表性锂矿为镜儿泉锂辉石矿,与海西期晚期与造山期后期构造-岩浆作用关系密切,但是目前该矿床地表资源已经开采殆尽,深部的勘查仍然需要更大的突破。

  (9) 西昆仑——阿尔金锂成矿带:该地区已成为中国锂矿重要的勘查开发基地,发育以大红柳滩锂铍矿床和白龙山稀有金属矿床为代表的大型——超大型伟晶岩锂矿床。大红柳滩锂铍矿床是在西昆仑成矿带上发现的首个超大型伟晶岩型锂矿,矿石以锂辉石为主,其次为锂云母。2018年中国地质调查局在大红柳滩一带又取得新的突破,已探获氧化锂资源量超过200 万吨, 平均品位达 1.5%,预测在地下300 米以内氧化锂的资源潜力可达500 万吨,且仍有很大的增储空间。白龙山稀有金属矿床初步估算氧化锂资源量 345 万吨,规模大、品味高,又称为世界级巨型锂矿的潜力。该成矿带多发现大型——超大型锂矿,具有极大的勘查潜力。

  (10)松潘—甘孜锂成矿带:该成矿带属于松潘-甘孜造山带,是我国重要的锂成矿带之一,另外还与西昆仑——阿尔金成矿带遥遥相对,共同位于松潘—甘孜—甜水海巨型构造带上。成矿带中出露大量以“丹巴片麻岩穹隆群”和“雅江-马尔康片麻岩穹隆群”为主的穹窿群,这些穹窿群蕴藏着丰富的锂资源,是甲基卡、可尔因、李家沟等大型——超大型锂矿床的诞生之地。其中, 甲基卡锂铍稀有金属矿便是在甲基卡穹隆发现的特大型锂矿床, 是目前发现亚洲规模最大的固体锂矿床, 主要与印支期岩浆活动有关,氧化锂资源量达200 万吨, 预测远景资源量将达到500万吨,而且品味高、埋藏浅,具有较大的开发前景。在甲基卡外围、 可尔因外围、九龙岩体外围等地区勘查潜力巨大,可能发现大型或高品位的锂矿资源。

  (11)宗务隆山东段锂成矿带:青藏高原东北缘南祁连地块和全吉地块相接的宗务隆山构造带的东段茶卡北山地区首次发现大量的锂辉石伟晶岩群,这可能是青藏高原地区另一条重要的锂成矿带。目前,通过初步勘查已经发现了9条氧化锂品位为1.11-3.13%的锂辉石伟晶岩脉,暗示了巨大的成矿潜力,是青藏高原地区另一个找矿潜力区。

  (12)秦岭锂成矿带:因扬子板块和华北板块之间碰撞挤压作用产生了造山带,在此过程中形成了秦岭锂矿床带。锂资源主要以锂辉石、锂云母的形式存在于伟晶岩中。在河南卢氏主要发现3个小、中型伟晶岩型锂矿,其中河南卢氏蔡家沟地区伴生锂矿矿石量为222万吨。目前,秦岭锂成矿带的工作程度相对较低,有很大的找矿空间。

  (13)华南锂矿带:华南地区锂资源非常丰富, 是我国重要的锂矿产区,主要集中在江西、湖南等地区,锂矿类型为花岗岩型锂矿。最典型的锂矿就是宜春钽铌矿, 已探明可利用 Li2O 的储量达 250万吨,其中可开采储量有110万吨,而且基本都是露天开采,开采成本较低。在该地区找矿应以花岗岩型锂矿为主,重点在幕阜山外围进行勘查工作。

  中国锂资源非常丰富, 盐湖锂主要集中在锂含量较高的藏北和柴达木成矿带,应大力寻找碳酸型、低镁硫酸型卤水锂矿。其次在四川盆地锂成矿带和潜江凹陷锂成矿带储存大量的卤水资源,若是卤水提锂技术获得进一步突破, 这些卤水锂成矿带将具有极大的找矿前景。而硬岩锂多在新疆阿尔泰锂矿带、西昆仑——阿尔金锂成矿带和华南锂矿带多发现大型—超大型锂矿,再次发现大型、超大型或高品位锂矿潜力较大。此外,国内拥有丰富的盐湖锂资源却难以大量且低成本开发,因此卤水提锂技术的突破依然是未来行业升级的重要发展方向。

  5.2 国外锂成矿潜力区

  全球锂资源分布高度集中,主要分布在南美、澳大利亚和中国,基于对已发现的大型锂矿的研究,结合矿床特点、成矿规律等地质特征,本文在王秋舒等(2015a)和王登红等(2017)研究的基础之上,在除中国以外全球范围内划分了10 个锂资源潜力区。南美洲可分为安第斯山脉普纳高原盐湖潜力区、巴西纳斯吉拉斯州潜力区;北美洲有内达华盐湖潜力区、美国阿帕拉契亚褶皱带北卡罗来纳潜力区、加拿大东南部潜力区、墨西哥萨卡特卡州潜力区;大洋洲锂矿潜力区主要为澳大利亚西部潜力区;欧洲主要有塞尔维亚雅达盆地潜力区;非洲有津巴布韦马斯韦古省潜力区。

图5-2 国外锂成矿潜力区分布图

  (1) 安第斯山脉普纳高原盐湖潜力区

  安第斯高原盐湖群属于后弧挤压盆地大陆型盐湖,拥有巨厚的石盐沉积, 锂资源极为丰富。其中的普纳高原盐湖区是全球最大锂矿潜力区, 火山活动非常活跃,促使地层、热液中的锂离子富集、浓缩,而且该地区盐湖的资源禀赋较好, 锂浓度普遍较高(100-900ppm), Mg/Li 低,开采成本较低。但是,该地区勘查力度较低, 除了阿根廷的 4 个盐湖锂矿处于开发阶段,剩下的约186 个盐湖仍处于勘查阶段或还未开展勘查评价工作, 锂金属潜在资源量超过6000 万吨, 是矿业公司勘查、投资的首选之地。普纳高原盐湖潜力区主要包括智利、玻利维亚、阿根廷三个国家。

  (2) 美国内达华盐湖潜力区

  美国蕴藏着丰富的锂矿资源,其中盐湖锂资源以内达华地区最具潜力, 主要位于克莱顿(Clayton) 河谷盆地,该盆地的东侧以一条正断层为界, 面积相对较小,只有 83km2,储存着全球13%的锂资源,潜在资源量超过100 万吨。由于碎屑沉积物填充量与蒸发岩沉积物填充量的差异,加上活跃的构造运动, 形成多条含水层,为卤水形成创造条件,如克莱顿谷(银峰)盐水矿床产生了至少六个独立的含水层。

  (3) 美国北卡罗来纳潜力区

  该潜力区主要位于阿帕拉契亚褶皱带南段的北卡罗来纳成矿带,伟晶岩断顿读读的出现的成矿带上,含锂矿石以锂辉石为主。美国最大、重要的伟晶岩锂矿金斯山锂矿(King mountain)就分布于此,且伟晶岩分布非常均匀,基本没有内部分带,开采较简单,具有一定的资源潜力。

  (4) 加拿大东南部潜力区

  该潜力区主要位于加拿大地盾,集中在魁北克省艾伯塔盆地和安大略省地区,伟晶岩较为发育,如世界级伟晶岩伯尼克(Bernic)坦科(Tanco)伟晶岩锂矿, 矿体呈透镜状,与沿断层侵入绿岩带的花岗质岩浆关系密切,成矿地质条件较好,资源潜力较大,可在周边地区进行勘探。

  (5) 阿富汗东部潜力区

  该潜力区主要位于帕米尔高原中部地区, 帕米尔高原是由亚洲多个山脉汇集而成的, 发育大量厚板状锂辉石伟晶岩矿体, 锂矿形成与褶皱造山环境中关系密切。阿富汗锂资源储量惊人且品位较高,产出帕斯古舍塔锂矿和塔哈卢尔(Tagawlor)锂矿等锂矿,资源潜力巨大。

  (6)西澳大利亚潜力区

  西澳大利亚是锂矿勘探热点地区之一, 目前已成为全球最大的锂生产基地。该潜力区主要包括Pilbara、Kalgoorlie 和 Perth 南部等地区, 多处于造山环境,发育大量的锂辉石伟晶岩脉,蕴藏着丰富的锂资源,如世界著名的格林布什锂矿,具有较大的资源潜力和投资前景。

  (7) 墨西哥萨卡特卡州潜力区

  该地区发现大量沉积型锂资源,含锂黏土矿物沉积在湖泊中,并于第三纪中新世时期保存在该地区形成的盆地沉积—火山岩层序中,预计可开采80 年。而且该地区地势平坦,开发条件较为良好。

  (8) 塞尔维亚贾达尔(Jadar) 盆地潜力区

  塞尔维亚贾达尔盆地长约 20公里,因发现超大型锂硼矿而备受关注,成为沉积型锂矿找矿潜力区之一。受构造影响,在该地区形成大量(如加达尔盆地)晚中新世 NNW-SSE 走向的盆地,成矿条件良好,锂资源多来自于河流、湖泊的沉积物,含锂矿物为新发现的矿物羟硼硅钠锂石,且目前尚在勘探阶段,具有较大的找矿和投资前景。

  (9) 巴西米纳斯吉拉斯州(Minas Gerais) 潜力区

  巴西米纳斯吉拉斯州是南美地区主要的伟晶岩锂矿分布区,区内最受关注的伟晶岩矿为Araçuaí 和 São João del Rei 地区。该地区赋矿地质条件较为优异, 伟晶岩的围岩主要为变质板岩, 含锂矿石以锂辉石为主,其次为锂云母、磷铝辉石等。

  (10) 津巴布韦马斯韦古省潜力区

  锂辉石伟晶岩在非洲出露较为普遍,其中津巴布韦潜力较大。该潜力区位于南非-津巴布韦太古宙地盾,这是非洲地区成岩时代最早的构造区。蕴藏着大量的锂矿资源, 含锂矿物以锂辉石为主,其次为锂云母, 产有如比基塔(Bikita)等世界级伟晶岩锂矿, 周围仍有小型锂矿被发现了,具有一定的潜力。

  5.3 国外锂资源潜力国投资环境

  海外矿业投资周期长、资金大,且风险较高,一着不慎可能会血本无归。矿业投资不但需要考虑国家或地区的资源禀赋,还要考虑当地的基础设施完善程度、政治稳定情况、矿业政策支持度以及矿业活跃水平等因素。同时考虑国家中资企业的活跃程度,为中资企业投资提供一定的参考价值。

  (1) 智利:智利是全球主要的矿产大国,但基本被矿业巨头垄断,加之存在一定的社区风险,中资企业矿业投资难度较高。其次,锂作为智利的战略矿产,在当地受限程度较高,一般由国家监管开发,外资企业很难获得开采权。

  (2)阿根廷:阿根廷锂矿开发极具成本优势, 且勘查程度较低, 包括美、澳、加、中国等国家的企业到此投资,仅4 年锂勘查投资就增长了890%。阿根廷鼓励外商投资,但近年来在锂矿业权申请、招投标等方面要求更加严格。此外,国家基础设施有所改善,但存在一定的政治和金融风险。

  (3)玻利维亚:玻利维亚的锂矿政策受政治影响较大,政府将锂矿资源国有化,对其管控程度很高,目前外资企业只能以入股方式(股比在50%以下) 介入。此外,玻利维亚的基础设施建设严重不配套, 对锂矿开采影响很大。

  (4)巴西:巴西外资政策相对宽松,但近年来巴西资源主权意识逐渐加强,对外商限制有所增加,同时中资企业在该国矿业投资案例较少,在该国矿业投资应予以重视。

  (5)墨西哥:墨西哥政局相对稳定,矿业投资支持度偏中等,鼓励外商投资,但外资企业的税收制度更加严格。国家基础设施较为完善,矿业开发程度非常活跃, 中资企业投资的成功项目很少。

  (6) 美国:美国将锂矿列为重要矿产之一,对每年的锂产量数据进行保密。美国矿业开发活跃度较低,正在开发的矿业项目近 1300个,中国矿企投资成功案例极少,可为中资企业投资提供一定参考价值。

  (7) 加拿大:加拿大政治、安全风险较低,基础设施较为完善,交通物流水平高, 且对锂矿等稀有金属的研究程度较高,是锂矿主要勘探、投资地之一。国家矿业市场活跃,项目密度较高,且五矿、武钢、云冶等中资企业的成功项目就有14个。近年来,环保标准逐渐提高,投资也需谨慎。

  (8) 澳大利亚:作为全球矿业勘查投资的焦点之一, 澳大利亚基础设施非常完善, 矿产品运输和生产便利;国家政局稳定, 矿业法较完善,鼓励外商投资,但矿业税率较高(约 44%);国家矿业市场活跃,开发项目近 2000 个,中资企业成功案项目约有78 个。

  (9) 阿富汗:阿富汗锂资源丰富、勘查开发程度低。但国家政局不稳定,恐怖活动时有发生,且基础设施落后,矿业法规不健全,投资风险很高。

  (10) 津巴布韦:津巴布韦的矿业活动水平相对活跃,且相较于非洲其他地区,津巴布韦勘探开发程度较高。但政治、运营风险较高,矿业政策多变,对外资企业限制也较大。

  (11)塞尔维亚:该国矿产开发程度较低,矿业投资门槛较低且政策宽松,鼓励外商投资。目前,国家锂资源开发处于初期阶段,且矿山附近基础设施较为完善,投资前景较大,但存在一定的政治风险。

  总的来说,投资锂项目时, 在一些勘查较为成熟的区域可进行并购、入股等投资,而在勘查程度较低的国家则可考虑以收购绿地项目的方式参与。

  5.4 沉积型锂矿发展潜力

  在贾达尔锂矿被发现之前,沉积型锂矿多以伴生的状态出现, 开采价值较低,一直被忽略。近年来,随着具有独立开采价值的贾达尔超大型矿的出现,人们将关注又重新转向沉积型的锂矿,对其的研究进程也在加快,相关的勘探项目得以开展。具有独立开采价值的沉积型锂矿中的富锂矿石似乎是由碎屑沉积物或火山岩与热液或蒸发盐溶液之间的相互作用而形成, 多为黏土矿和凝灰岩,相对于伟晶岩型锂矿和部分盐湖锂的提锂技术而言更加简易,成本较低,提取率更高,可达 80%,是矿业公司的优选之一、。

  目前,沉积型锂矿项目多集中在北美、南美以及欧洲地区。北美的项目分布在克莱顿谷( Clayton Valley)、 大桑迪( Big Sandy)、 布罗克里克( Burro Creek)、 塔克帕斯( Thacker Pass)和索诺拉( Sonora) 等地区;南美洲的项目主要集中在秘鲁的伏尔肯尼( Falchani),平均含锂量 3500-4300μg /g;欧洲的项目主要分布在塞尔维亚的贾达尔盆地。而我国尚未发现具有独立开采价值的沉积型锂矿,多以伴生状态存在且品位高、潜在资源量大。

  我国对沉积型锂矿的研究也有一些进展。于飒等(2019)人认为四川盆地黄金口地区富锂层的发现,可能是沉积相从海相转移到陆相,同时物源成分发生改变, 两个改变共同导致锂的富集, 为沉积锂矿的寻找提供一定线索。除此之外,马圣钞等(2019)人基于沉积型锂矿与酸性喷出岩或其蚀变粘土岩成因关系密切这一理论,对我国西南一带早—中三叠世界线附近的大量凝灰岩或蚀变岩黏土岩进行研究, 发现以中—酸性喷发沉积碎屑岩为主的物源成分对该地区粘土岩富锂起决定作用,且是离子吸附作用促进锂资源富集,而蒸发对粘土岩中锂的大面积富集作用有限, 可以以此为参考在重点区域进行找矿。

  因沉积型锂矿回收成本较低,利润大,近年来相关项目的勘越来越多, 未来沉积型锂矿的勘探、开发可能会成为主要发展方向之一。

  06 结论

  通过以上研究,本文得出以下结论:

  (1) 全球锂资源丰富,且集中分布在 “锂三角”、美国、澳大利亚和中国。盐湖锂矿发育在干旱的封闭盆地中,分布在中国青藏高原和南美安第斯山脉附近;伟晶岩锂矿分布广泛。锂矿成矿时代跨度较大,从太古宙到新生代均有成矿,硬岩锂矿多形成于中生代和太古宙,盐湖锂矿多形成于新生代。

  (2) 中国锂矿几乎全部集中在青海、西藏、四川、江西、湖北和湖南,且以盐湖锂资源为主,但盐湖镁锂比较高,开采成本高。中国是全球最大的锂消费国之一, 但受提锂技术等因素的限制,仍以矿石提锂为主,且锂矿石大都来自国外, 对外依存度较高。未来随着新能源汽车的发展,我国锂资源供应缺口可能会进一步扩大。

  (3) 根据我国锂矿资源的分布和成矿规律,圈定 13 个锂资源潜力区,包括藏北、柴达木、四川盆地、潜江凹陷4个卤水潜力区和新疆阿尔泰、康巴勒、西天山、东天山、西昆仑—阿尔金、松潘—甘孜、宗务隆山东段、秦岭、华南9个硬岩锂潜力区。本文建议矿业公司在新疆、四川等地区加大对伟晶岩型锂矿的勘查开发力度,在新疆、青海等地区寻找盐湖锂矿。

  (4) 在国外建议重点关注安第斯山脉普纳高原盐湖潜力区、巴西纳斯吉拉斯州潜力区、内达华盐湖潜力区、美国阿帕拉契亚褶皱带北卡罗来纳潜力区、加拿大东南部潜力区、墨西哥萨卡特卡州潜力区、澳大利亚西部潜力区、塞尔维亚雅达盆地潜力区、津巴布韦马斯韦古省潜力区这10 个锂资源潜力区。结合所在地区的投资环境和中资企业矿业活跃度, 建议在加拿大、澳大利亚等锂矿勘查程度较高的国家以参股的形式介入,在阿根廷、墨西哥、塞尔维亚、津巴布韦等勘查较低的国家投资绿地项目。

  原文详见:王芳.锂矿资源研究[D].中国地质大学(北京),2020.



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