鋰是所有金屬中最輕的元素。它廣泛用于空氣處理、電池、陶瓷、玻璃、冶金、制藥和聚合物。應(yīng)對全球變暖，可充電鋰離子電池尤為重要，因為它們可以利用可再生能源（例如水電、太陽能或風(fēng)能）為汽車和卡車提供動力，而不是通過燃燒化石燃料。

現(xiàn)如今，鋰一般是從干旱沉積盆地下方抽出的鹽水中提取出來的，或從花崗偉晶巖礦石中提取。鹵水鋰的主要生產(chǎn)國是智利，偉晶巖鋰的主要生產(chǎn)國是澳大利亞。鋰的其他潛在來源包括粘土、地?zé)猁}水、油田鹽水和沸石。

 

鋰礦資源成因

 

當(dāng)冷卻的巖漿開始結(jié)晶礦物時，鋰會留在剩余的熔體中，直到接近尾聲。 地球歷史上的活躍板塊構(gòu)造通過洋中脊和火山弧下方地幔的部分熔化，將鋰集中在大陸地殼中。熔體或巖漿上升，然后冷卻，成為地殼中的一塊新巖石，帶來了大量可用的鋰。 

常見的巖石或沉積物類型中，鋰濃度最高的是頁巖（平均 66ppm）、深海粘土（平均 57 ppm）和低鈣花崗巖（平均 40ppm）。這些微量濃度不足以形成礦床，甚至不足以形成鋰是化學(xué)式一部分的礦物。當(dāng)僅以此類微量濃度存在時，鋰原子會替代常見的造巖礦物中的其他金屬（通常是鎂）。只有當(dāng)有利因素的罕見組合排列時，鋰礦物才會形成。

大多數(shù)已知的鋰礦物存在于被稱為鋰-銫-鉭 (LCT) 偉晶巖的粗晶花崗巖中。在鋰資源方面，最重要的礦產(chǎn)是鋰輝石和透鋰長石（均為硅酸鋁鋰）和粉云母鋰云母（鉀鋰鋁硅酸鹽）。沉積巖中的主要鋰礦物是粘土鋰蒙脫石。鋰極易溶解。在巖石的風(fēng)化過程中，它往往會在溶液中被去除并被河流帶到大海中。因此，預(yù)計鋰會在海洋中積累，就像鈉的積累使海洋變咸一樣。然而，值得注意的是，海水中鋰的含量低于 1 ppm。原因可能是，海水中的鋰被粘土礦物微量清除，并在海底軟泥中積累。

鋰礦床類型、特點

鋰礦床大致可分為六大類，分別是：鋰-銫-鉭偉晶巖礦床、富鋰花崗巖、封閉盆地的鋰鹽礦床、其他鹽水中的鋰、鋰粘土礦床、鋰沸石礦床。

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鋰-銫-鉭偉晶巖礦床

鋰-銫-鉭偉晶巖發(fā)現(xiàn)于造山帶的變質(zhì)火成巖腹地，是板塊匯聚的結(jié)果。大多數(shù)鋰-銫-鉭偉晶巖形成于大陸或微大陸之間的碰撞過程中，并與變質(zhì)沉積巖熔融產(chǎn)生的富鋁花崗巖有關(guān)。阿巴拉契亞山脈的數(shù)十個偉晶巖是在 3.7 億至 2.75 億年前的非洲和北美之間的長期碰撞中形成的。鋰-銫-鉭偉晶巖可以使用同位素年代學(xué)來確定年代。在偉晶巖中，通過利用鈾 238 到鉛 206 的衰變來確定礦物鈮鉭鐵礦和鋯石的年代�，F(xiàn)在已經(jīng)確定了來自六大洲的鋰-銫-鉭偉晶巖的年代。最古老的位于澳大利亞，形成于大約 2,829 兆年（Ma，或現(xiàn)在之前的百萬年），年代最少的位于意大利，大約 7 Ma。在區(qū)域范圍內(nèi)，鋰-銫-鉭偉晶巖往往出現(xiàn)在富花崗巖旁邊，鋰和其他礦物的濃度最高。

02

富鋰花崗巖

一些含白云母的花崗巖包括富含鋰、鉭、錫和氟元素的區(qū)域。在中國江西省宜春礦，黑云母-白云母花崗巖的頂部分級為白云母花崗巖，然后變成鋰云母花崗巖，已開采鋰和鉭。富鋰花崗巖與 LCT 偉晶巖密切相關(guān)，在最近的全球鋰資源評估中，兩者并沒有相互區(qū)分。

03

封閉盆地的鋰鹽礦床

封閉盆地鹵水礦床估計占全球已探明鋰資源的 58%。鋰鹵水沉積物是富含溶解鋰的含鹽地下水的積累物。正在生產(chǎn)中的鋰礦床的平均鋰濃度范圍為 160 至 1,400 ppm，估計鋰資源量為 0.3 至 630 萬噸。生產(chǎn)中的鋰礦床位于亞洲、北美和南美，位于赤道兩側(cè)的北部和干旱緯度帶內(nèi)。這些礦床具有許多共同特征，包括：(a) 干旱氣候；(b) 包含鹽湖或鹽灘的封閉盆地；(c) 構(gòu)造驅(qū)動的沉降；(d) 相關(guān)的火成巖或地?zé)峄顒樱?e) 含鋰烴源巖；(f) 一個或多個充足的含水層，用于容納鹽水儲層；(g) 有足夠的時間濃縮鹽水。

04

其他鹽水中的鋰

深層油田鹽水可能含有高達(dá)百萬分之幾百的鋰。在某些地方，鹽水中的鋰含量高達(dá)每升 692 毫克 (mg/L)。鹵水占據(jù) 1,800 至 4,800 米深處約 200 米厚的石灰?guī)r的孔隙空間。鹽水被稱為被困的海水，隨后通過熱液方式富集了鋰和其他微量元素。油田鹵水作為潛在的鋰資源有兩個缺點。首先，它們通常出現(xiàn)在比封閉盆地鹽水更深的深度（大于 1 公里）。其次，除非它們恰好位于干旱氣候中，否則使用便捷且廉價的太陽能蒸發(fā)方法回收鋰將是不可行的。地?zé)猁}水是鋰的另一個潛在來源。這些流體傳統(tǒng)上從它們所含的熱量中獲得價值，這些熱量可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能——但一些地?zé)崃黧w含有異常溶解的金屬，包括鋰。據(jù)報道Simbol, Inc. 現(xiàn)在正在加利福尼亞-墨西哥邊境沿線的索爾頓海地區(qū)從地?zé)猁}水中回收鋰。

05

鋰粘土礦床

世界上一小部分粘土礦床富含鋰。含鋰粘土礦床約占世界鋰資源的 7%。鋰粘土存在于火山口的湖泊的熱液蝕變沉積物中。通過用硫酸浸出粘土來回收鋰的方法已被證明是可行的。在土耳其，世界級的 Bigadiç 硼酸鹽礦床形成于充滿裂谷相關(guān)湖盆的熱液蝕變沉積物中，含有相關(guān)的鋰蒙脫石。

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鋰沸石礦床

唯一記錄在案的鋰沸石礦床來自東歐巴爾干地區(qū)的新近紀(jì)盆地系統(tǒng)。Jadar 盆地的中新世湖床包括油頁巖、碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖和凝灰?guī)r。這些地層自生地長有大量的 jdarite 層，這是最近公認(rèn)的沸石家族的硼-鋰硅酸鹽礦物。據(jù)報道，翡翠巖層有幾米厚。這個單一的翡翠礦床估計占世界鋰資源的3%。

本文內(nèi)容有礦業(yè)視野綜合整理自USGS、網(wǎng)絡(luò)等