近年來,鋰作為全球重要的新興關鍵性礦產之一,被中國、美國、日本和歐盟等世界各主要經濟體列為戰略性或關鍵礦產,各主要經濟體愈加重視鋰資源安全供應,研究分析全球鋰資源特征和市場發展態勢,有助于為把握世界鋰資源市場形勢及勘查投資提供相關參考。總體來看,全球鋰資源豐富,但分布和供需高度集中。當前,隨著全球新能源產業的蓬勃發展,鋰資源供給和需求快速增長,國際貿易量和價格穩步上升;為緩解供應緊張局面,全球鋰資源開發項目眾多,鋰礦勘查投入逐年增加。我國作為全球第一大鋰資源消費國,國內鋰資源供給不足,對外依存度高達 67% ,仍存在鋰資源市場產業鏈不完善、金融體系薄弱、企業國際競爭力較弱等問題。
鋰資源存在形式和成礦類型
鋰是一種稀堿金屬,自然界中鋰資源存量豐富,其在地殼中豐度約為 0.0065%(銅豐度僅為 0.005%),在所有元素中位居第 27 位。鋰既可以以固體礦產資源狀態存在,也可以以液體礦床資源存在,許多礦物、巖石、土壤、天然水中都有痕量鋰存在,當前已發現的鋰礦物超過 150 種,但僅有 28 種是常見的,其中包括鋰磷鋁石、鋰云母、透鋰長石、鋰輝石、鐵鋰云母、鋰皂石、羥硼硅鈉鋰石(賈達爾鋰硼礦物)等。這些礦物中最常見的為云母類礦物鋰云母(KLi1,5Al1,5[Si3Al O10](FOH)2)和輝石類礦物鋰輝石(Li Al[Si2O6]),其是當前固體鋰礦最主要的兩種賦存礦物。鋰一般不會獨立形成礦物,而是在廣泛分布的造巖礦物中與鉀形成類質同相替代。此外,鋰也存在于各種微量元素濃度極高的地下熱水中或一些高鹽度湖泊的天然鹵水中。
根據美國地質調查局(United States Geological Survey,USGS)數據,全球鋰資源主要賦存形式中,液體鋰資源占比達 64%,固體礦產鋰資源占比約為 36%(圖 1)。鋰成礦類型主要包括封閉盆地鹵水型(鹽湖鹵水型 58%)、偉晶巖型(26%)、鋰粘土型(7%)、油田鹵水型(3%)、地熱鹵水型(3%)、鋰沸石型(3%)等。鹽湖鹵水型、偉晶巖型以及沉積巖型(包括鋰粘土型和鋰沸石型等)鋰資源是當前最重要的三種鋰成礦類型。鹽湖鋰資源主要分布在南美“鋰三角”(智利、阿根廷和玻利維亞及毗鄰地區)、美國的內華達洲、中國的青海和西藏等地區,鹽湖中常含鉀、鈉、鎂、溴、硼、碘等其他多種有用組分。偉晶巖型鋰礦主要分布在澳大利亞西部、加拿大魁北克省、美國內華達州、津巴布韋、墨西哥中部沉積盆地、中國四川和江西等地區。沉積巖型鋰礦主要分布在北美西部盆地(美國和墨西哥),南美秘魯東南部以及塞爾維亞賈達爾盆地等地。
鋰資源全球分布特征
根據中國地質調查局數據,截至 2020 年底,全球鋰儲量約 12828 萬噸 LCE(Lithium Carbonate Equivalent,碳酸鋰當量),主要分布在 18 個國家,其中智利 5267 萬噸(占比 41.1%)、澳大利亞 1839萬噸(占比 14.3%)、阿根廷 1693 萬噸(占比 13.2%)、中國 810 萬噸(占比 6.3%),四國合計占全球 74.9%(表 1,圖 2);全球鋰資源量(探明+控制+推測)達34943 萬噸 LCE,其中玻利維亞 11176 萬噸(占比 32.0%)、阿根廷 7934 萬噸(占比 22.7%)、美國 5492 萬噸(占比 15.7%)、澳大利亞 2062 萬噸(占比 5.90%)、中國 1914 萬噸(占比 5.5%),五國合計占全球 81.8%(表 2)。高品位偉晶巖型鋰資源主要集中在澳大利亞,其是全球最大的鋰精礦出產國。高品位鹽湖鋰資源主要分布在智利和阿根廷,其是全球最大的兩個鋰鹽(碳酸鋰和氫氧化鋰)出產國。
提鋰技術現狀
當前,礦石鋰在全球鋰資源供應中占比超過一半,礦石提鋰主要優勢為易于開采、產出周期快,但存在成本高、能耗大和污染較大等問題。2019 年來,受鋰資源價格下跌和新冠疫情影響,澳大利亞較多高成本礦山,如皮爾甘古拉(Pilgangoora)和沃吉納(Wodgina)等,相繼進入減產、停產狀態。相較于礦石提鋰,鹽湖鹵水提鋰作為全球鋰資源另一個主要供應來源具有成本低、污染小等優勢。但鹽湖提鋰技術目前存在生產周期長、產量小等問題,導致全球大量鹽湖鹵水資源產能未能釋放。除礦石提鋰和鹽湖提鋰外,近年來黏土提鋰和云母提鋰等技術逐漸興起、快速發展。例如,墨西哥索諾拉(Sonora)鋰粘土項目在提鋰過程中兼具礦石提鋰優勢和鹽湖提鋰優勢,不僅能以礦石提鋰的速度快速完成提鋰,同時具有鹽湖提鋰的相對低成本優勢,但仍在建設中,尚未形成產能。此外,海水中也富含鋰元素,一些學者認為海水是潛在的鋰資源,但 Vikstrom 等(2013)通過對海水提鋰技術和成本的相關研究提出,海水中鋰變成可用資源至少在幾十年內不可實現。
鋰資源成礦時代特征
從超大陸的演化時期來看,全球的大型及超大型鋰礦((Li2O>0.1 百萬噸)成礦時代在從老至新的基諾蘭(Kenorland)、哥倫比亞(Columbia)、羅迪尼亞(Rodinia)、潘基亞(Pangaea)以及 Amasian 各個超大陸時期均有分布[31](圖 3)。Tkachev et al. (2018)對全球 71 個大型及超大型鋰礦進行了梳理,統計分析了各個超大陸時期鋰礦床數量、礦床類型、資源量、平均品位等特征(表 3),數據表明全球鋰成礦時代主要集中在當前還未結束的 Amasian 超大陸演化時期,這一時期鋰礦總資源量占據整個地質歷史時期的 53.1%。除 Amasian 超大陸演化時期包含花崗巖型(花崗偉晶巖型為主)、淺成低溫熱液層控型(包含火山-沉積型)和鹽湖鹵水型鋰資源外,其余時期成礦類型均以花崗巖型鋰礦為主。