鹽湖鹵水鋰資源及其開發進展

高 峰,鄭綿平,乜 貞,劉建華,宋彭生

1)中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;

2)中國地質科學院鹽湖與熱水資源研究發展中心,北京 100037;

3)中國地質科學院鹽湖資源與環境研究重點開放實驗室,北京 100037;

4)中國科學院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008

鹽湖鹵水鋰資源及其開發進展

高 峰1,2,3),鄭綿平1,2,3),乜 貞1,2,3),劉建華1,2,3),宋彭生3,4)

1)中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;

2)中國地質科學院鹽湖與熱水資源研究發展中心,北京 100037;

3)中國地質科學院鹽湖資源與環境研究重點開放實驗室,北京 100037;

4)中國科學院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008

隨著全球資源與環境問題的日益突出,鋰資源的開發和利用受到人們的高度關注。由于鹽湖鹵水中含有豐富的鋰資源,所以對其鋰資源的開發利用具有重要意義。本文在全球鹽湖鹵水鋰資源的分布及其水化學分類特征論述的基礎上,對目前鹽湖鹵水鋰資源的提取工藝進行了比較分類,對鹵水鋰資源的開發進展情況進行了綜述。指出我國鹽湖鹵水鋰資源的開發利用要充分考慮湖區環境,“因地制宜,就地取材”,依托當地自然資源;在鋰資源開發的同時對鹽湖鹵水中的其它資源進行“綜合利用”;加速研究開發高附加值鋰鹽產品,對鋰資源進行“深度開發”;根據我國礦產資源的國情和世界開發的發展形勢,制定我國鋰資源開發的長遠戰略規劃。

鹽湖;鹵水;鋰資源;開發進展

近年,隨著全球資源與環境問題的日益突出,鋰作為新世紀綠色能源的重要材料之一,其開發應用廣受關注(鄭綿平等,2007;Kang et al.,2009;Chan et al.,2009;Sun et al.,2009)。有研究人員認為,隨著汽車鋰動力電池的開發應用很可能導致未來鋰資源緊缺(Tahil,2008),所以鋰資源作為一種重要的戰略資源而備受各國重視。美國國會在2007年將鋰列為美國經濟發展不可或缺的資源,隨后2009年,歐盟委員會將鋰列為歐洲經濟發展至關重要的元素。在自然界中,鋰資源主要是鋰輝石、鋰云母、鋰皂石等硬巖和富鋰的天然水,包括鹽湖鹵水、地熱水和油氣田水等(鄭綿平,1999;Evans,2008),其分布情況見圖1。據美國地質調查局2011年公布的統計數據,全球鋰儲量為1300萬噸,鋰資源量約為3300萬噸(U.S.Geological Survey,2011),其中約59%的鋰都賦存于鹽湖鹵水中(Evans,2008)。由于鹽湖鹵水中富含大量鋰,從鹵水中提鋰具有資源豐富、耗能少、成本低等特點,自1997年智利阿卡塔瑪鹽湖提鋰成功后,鹽湖鹵水中鋰資源的開發已成為鋰資源開發利用的主要方向。各國研究人員亦針對不同鹽湖鹵水鋰礦的特點成功開發了多種提鋰工藝,鹽湖鹵水鋰資源的開發利用也成為礦產、冶金、化工等領域的熱點研究問題。

圖1 鋰資源在不同賦存形式中的分配Fig.1 Distribution of lithium resources in different mineral forms

1 鹽湖鹵水鋰資源的分布

全球鹽湖鹵水鋰礦主要分布于北緯 30°～40°溫帶干旱氣候區及南緯 20°～30°熱帶干旱氣候區,多位于大陸西岸或內陸西側雨影區內降雨量少、日照及風力強度大、蒸發量大、干旱,不利于人類生存的荒漠氣候帶內的封閉匯水盆地,其地理位置分布如圖2所示。這樣的地理環境使得鹵水中的溶質鋰能夠在這一封閉系統中進行自然富集濃縮。鹽湖鹵水鋰礦中的鋰物質主要源于巖石圈和洋殼的火山噴出物和熱水,所以鹽湖鹵水鋰礦常位于新生代地質活動較為活躍的構造區域。例如:碰撞帶微裂谷和山間盆地、板塊大陸邊緣火山弧后盆地、板塊轉換斷裂帶后盆地等區域(鄭綿平,2001)。全球鹵水鋰資源分布極不均衡(Naumov et al.,2010),鹵水鋰礦主要分布于中國的青藏高原和南美洲的安第斯高原,其資源量分布參見圖3。

圖2 全球著名的鹽湖鹵水鋰礦分布圖Fig.2 Distribution of well-known global lithium salt lake brine deposits in the world

圖3 鹵水鋰礦資源分布Fig.3 Distribution of brine lithium resources in different countries

中國的青藏高原和南美洲安第斯高原是全球富鋰鹽湖分布最密集、鋰儲量最大的兩個區域。青藏高原分布有富鋰鹽湖80多個(LiCl≥300mg/l),鹵水中含有豐富的鋰、硼、鉀、鈉、鎂、銣及銫的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽(孔凡晶等,2007;乜貞等,2010a;鄭綿平,2010;鄭綿平等,1989)。青藏高原鹽湖鹵水中的鋰含量從北(柴達木盆地)向南(西藏)逐漸增大,其中柴達木盆地鹽湖鋰平均含量約為68mg/l,可可西里鹽湖約為74mg/l,西藏鹽湖約為264mg/l(韓鳳清,2001)。最具代表性的富鋰鹽湖為西藏扎布耶鹽湖、當雄錯鹽湖、麻米錯鹽湖以及青海柴達木盆地的東臺吉乃爾鹽湖和西臺吉乃爾鹽湖、一里坪鹽湖、大柴旦鹽湖等,這些鹽湖中的鋰含量均達到或超過邊界品位以上(LiCl≥150mg/l)。青藏高原鹽湖鹵水中鋰資源儲量查明可達 550萬噸(鄭綿平等,2007),其鋰資源的提取利用,是中國鋰鹽產業開發的重要方向之一。

南美洲安底斯中部高原地區100多萬km2范圍內,發育有 100多個鹽湖,其中著名的富鋰鹽湖有:智利的阿塔卡瑪鹽湖(Salar de Atacama);阿根廷霍姆布雷托鹽湖(Salar del Hombre Muerto)和里肯鹽湖(Salar de Rincon);玻利維亞的烏尤尼鹽湖(Salar de Uyuni)等。該地區鹽湖鹵水鋰含量很高,同時也富含鉀、硼、鎂、銣和銫等元素。安底斯高原地區氣候干燥、日照充足、蒸發量大等得天獨厚的自然條件,這使得該地區鹽湖鋰資源的開發成為全球鋰資源開發的一大熱點(宋彭生等,2011)。

表1 一些鹵水鋰礦的鋰資源量及其鹵水鋰平均濃度與當地氣候Table 1 Climate,lithium average concentration and resource data of some brine deposits

2 富鋰鹽湖鹵水的化學特征

富鋰鹽湖鹵水中的鋰常以微量形式與大量的鉀、鈣、鈉、鎂等堿金屬、堿土金屬陽離子及氯根、硫酸根和硼酸根的陰離子共存。鹽湖鹵水通常分為碳酸鹽型、硫酸鹽型(硫酸鈉亞型、硫酸鎂亞型)及氯化物型三種類型。鄭綿平在此基礎上,對碳酸鹽型鹽湖鹵水進一步分為強度碳酸鹽型、中度碳酸鹽型和弱度碳酸鹽型(Zheng et al.,2009),判斷鹽湖鹵水類型的相關參數見表2。

中國青藏高原地區富鋰鹽湖有硫酸鎂亞型、硫酸鈉亞型和碳酸鹽型。其中西藏扎布耶為碳酸鹽型鹽湖,青海東臺吉乃爾、西臺吉乃爾鹽湖皆為硫酸鎂亞型。南美中安第斯山地區的富鋰鹽湖多為硫酸鎂亞型和硫酸鈉亞型,尚未見氯化物型富鋰鹽湖的報道。青藏高原和安第斯高原的這些富鋰鹽湖具有鋰濃度高、共生元素多、具有較高綜合利用價值等特點。表3列出了全球一些富鋰鹵水的化學組分和類型。

3 鹽湖鹵水鋰資源的開發進展

3.1 鹽湖鹵水提鋰產品及其產量

自1938年始,美國從西爾斯鹽湖鹵水獲得鋰鹽(Averill et al.,1978)以來,世界鹽湖鹵水鋰資源的開發利用已有70多年的歷史。近年鹽湖鹵水鋰行業發展迅速,全球鹵水鋰產品的產量從 1997年的5000噸到2008年約1.5萬噸(以Li計),平均每年以11%左右的速率增長,近十多年來產量增加了約 3倍,2009—2010年產量受全球經濟危機影響波動較大(U.S.Department of the Interior,2010),參見圖4。由于碳酸鋰性質穩定,易于運輸,所用沉淀劑易得,生產成本低,且碳酸鋰溶解度較小,產品回收率較高,鹽湖鹵水鋰礦制備的鋰鹽產品多為碳酸鋰,再以碳酸鋰為原料加工生產其它下游產品。世界主要的碳酸鋰生產商有智利化學和礦業有限公司(SQM)、智利鋰業公司(SCL)、 美國福特公司(Chemtall Foote)、美國芝加哥食品機械有限公司(FMC)以及中國西藏扎布耶鋰業高科技有限公司,青海中信國安科技發展有限公司,其近年產量比例如圖5所示(U.S.Geological Survey,2011)。

表2 鹽湖鹵水的水化學分類Table 2 Classification of chemical types of saline lake brine

表3 一些富鋰鹽湖鹵水的主要化學組成(wt%)、鎂鋰比及其化學類型Table 3 Main components (wt% ),Mg/ Li ratio and chemical types of brine in some lithium salt lakes

圖4 1997年至2008年全球鹵水鋰產量(以Li計)Fig.4 Production volume of lithium from brine,1997-2008

圖5 全球鹵水鋰礦提取碳酸鋰的主要生產商Fig.5 Main producers of lithium carbonate from brine

3.2 鹽湖鹵水鋰鹽生產工藝及其進展

在鹽湖鹵水提鋰工藝中,通常首先需將原始鹵水中鋰進一步蒸發濃縮,然后再采用適當的分離技術對濃縮鹵水中的鋰進行分離、提取,最終制備碳酸鋰。從濃縮鹵水中分離鋰的工藝主要有太陽池升溫沉鋰法(鄭綿平,2001)、沉淀法、煅燒法、吸附法和溶劑萃取法等(劉向磊等,2009)。從實際應用情況看,太陽池升溫沉鋰法主要適用于高鋰、低鎂鋰比值的碳酸鹽型鹵水;沉淀法較為適用于中低鎂鋰比值的鹵水;煅燒法較為適用于高鎂鋰比值的鹵水;而吸附法具有應用于鋰濃度較低且鎂鋰比值較高的鹵水的潛力(Epstein et al.,1981;Hawash et al.,2010)。此外,由于有機溶劑易造成環境污染、萃取工藝條件較為苛刻以及耗能較高等因素,溶劑萃取法在鹽湖鹵水鋰礦碳酸鋰生產中未獲廣泛應用。

3.2.1 低鎂鋰比鹽湖鹵水鋰資源的開發

我國西藏扎布耶鹽湖為低鎂鋰比鹵水鋰礦開發的典型,其鹵水為Na+、K+//Cl-、CO32-、SO42--H2O體系,鹵水鎂鋰比值低(Mg/Li＜0.1)?？赏ㄟ^蒸發直接析出碳酸鋰,其主要開發工藝為太陽池升溫沉鋰法。目前國內外進行生產開發的碳酸鹽型鹵水鋰礦,只有我國西藏扎布耶鹽湖。

扎布耶鹽湖由西藏扎布耶鋰業高科技有限公司開發,其提鋰工藝為鄭綿平等發明的“冷凍除堿硝-梯度太陽池升溫沉鋰”工藝(鄭綿平等,2002),其工藝如圖6所示。鹽湖鹵水在冬季低溫蒸發過程中,從鹵水中除去大量芒硝和泡堿,以使鹵水中的鋰得到快速富集。鹵水經鹽田曬鹵蒸發到含鋰1.5 g/l以上,灌入太陽池,在鹵水上鋪淡水,依靠太陽光輻照升溫,過渡層、淡水層和池壁保溫,形成太陽池效應,使得池溫升高 30～50℃。由于碳酸鋰在鹵水中的溶解度隨溫度升高而降低,從而使較多的碳酸鋰結晶析出,而由鹵水中生產出碳酸鋰精礦,然后經進一步化學加工,獲得工業級碳酸鋰產品(乜貞等,2010b)。該工藝充分利用了湖區的自然條件,依靠高原太陽能和冷能的資源優勢,在提鋰過程中不添加任何化學原料。目前西藏扎布耶鋰業高科技有限公司在其礦區已形成年產7200 t含碳酸鋰75%精礦的生產能力,其在白銀的鋰精煉廠也具有 5000噸/年工業級碳酸鋰的生產能力(安豐,2001;黃維農等,2008)。2005年西藏扎布耶鋰業高科技有限公司產品投放市場,其提鋰成本接近世界提鋰成本最低的阿塔卡瑪鹽湖。扎布耶鹽湖鹵水提鋰生產線的建成,標志著中國鹽湖提鋰實現了工業化,從此我國由鋰資源大國向鋰生產大國開始轉變,具有里程碑意義(曹菲等,2006)。

3.2.2 中低鎂鋰比鹽湖鹵水鋰資源的開發

智利阿塔卡瑪鹽湖為已開發的中低鎂鋰比鹵水鋰礦的代表。此類鹽湖鹵水為Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O的海水型體系,其鎂鋰比較低(Mg/Li=0.1～10),其開發工藝多采用簡單實用的堿法分離工藝。國外已開發的鹵水鋰礦多為此類,如:阿卡塔瑪鹽湖、里肯鹽湖及銀峰鹵水等。阿塔卡瑪鹽湖目前由智利化學礦業有限公司(Sociedad Químicay Minera de Chile,簡稱 SQM)和智利鋰業公司(SCL)分別進行開發。

表4 一些鹵水鋰礦的鋰提取工藝及其鹽湖水化學性質Table 4 Chemical types and extraction methods of some lithium deposits

圖6 扎布耶鹽湖鹵水提取碳酸鋰工藝流程示意圖Fig.6 Flow chart for production of Li2CO3 from Zabuye brine

1996年,智利化學礦業有限公司在阿塔卡瑪鹽湖北部建立鹽田,并在安托法加斯塔港附近的Carmen鹽湖建成一座碳酸鋰廠進行碳酸鋰生產。其生產工藝為:從曬池析出來的石鹽從氯化鈉池分離掉,而富含鉀、鋰和硼酸鹽的鹵水用管道輸至相鄰的太陽濃縮池,繼續蒸發析出鉀石鹽。析出氯化鉀后剩余的母液含有大約 1%的鋰,鹵水經管道輸送至附近的鹽田,在此鹵水被濃縮到鋰含量約為6%。富鋰鹵水用槽車運至250km以外的安托法加斯塔的碳酸鋰生產廠,采用煤油溶劑萃取除硼,使鹵水中硼含量低于 5×10-4%。鹵水中的鎂可分兩步去除:1)向鹵水中加入純堿沉淀出碳酸鎂,用轉鼓過濾機分離掉碳酸鎂,這一步可除掉鹵水中 80%的鎂。2)再加石灰沉淀出氫氧化鎂,這一步可除掉鹵水中剩余的20%的鎂。生成的富含氯化鋰的鹵水凈化后用純堿處理生成碳酸鋰料漿,采用帶式過濾機過濾出碳酸鋰。用水洗滌粗碳酸鋰以去除殘留的氯化鈉,再經回轉干燥器干燥,獲得 99%純度的優級碳酸鋰細粉末(宋彭生,2000a)。1997年SQM碳酸鋰產量擴建至1.8萬噸/年。此外,SQM也進行了氫氧化鋰和氯化鋰的生產,并積極進行其它鋰產品的開發。到2002年,SQM已向40個國家的180個客戶出售其產品,銷售量現為2.2萬噸/年左右。目前SQM碳酸鋰生產能力為4萬噸/年,占全球碳酸鋰產量的40%,是全球最大的鋰初級產品的生產者和供應商。

智利鋰業公司(Sociedad Chilena de Litio Ltda,簡稱SCL)于1998年6月,被美國Rockwood Holding控股的德國 Chemtall Group公司收購,成立Chemtall SCL公司,獲得在阿塔卡瑪鹽湖的開采權,并進行碳酸鋰的生產開發。SCL的碳酸鋰生產工藝為:用含鈣溶液與鹵水混合,使硫酸根形成石膏沉淀除去,從而避免夏季(9月至次年3月份)溫度較高時,在鹽田中形成硫酸鉀鋰復鹽而損失鋰,然后繼續在鹽田曬制鹵水,使鋰離子濃度達到4.3%,最后將濃縮鹵水運至安托法加斯塔的拉內格拉化學精煉廠化學加工。先用石灰乳使pH值升至11左右,以除去大部分 Mg2+和 SO42-,再用Na2CO3除去鹵水殘留的Ca2+和 Mg2+,經凈化、濃縮后,最后加熱鹵水并用Na2CO3進行處理,然后過濾、干燥制得碳酸鋰(肖明順,1997)。2007年SCL公司碳酸鋰生產能力約 2.3萬噸/年,其碳酸鋰產品全部運往 Chemtall Group在美國的加工廠,用于生產下游產品。

另一個已開發中低鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖代表是阿根廷的霍姆布雷托鹽湖,由美國芝加哥食品機械有限公司(FMC)開發。1985年,FMC被美國鋰業公司,即當時世界第一大鋰業生產廠家合并。1990年FMC成立其子公司——高原礦物公司(Ninera de Alto Plano),專門經營霍姆布雷托鹽湖的開發。由于鹵水 Mg/Li比值小,僅為1.5左右,雜質含量低,1990年公司試驗工作結果非常成功,鋰的產率可達85%。FMC公司采用與其它鋰業公司不同的提鋰工藝——選擇性凈化吸附法專利技術,使用鋁鹽吸附劑直接從NaCl飽和的高離子強度鹵水中吸附鋰,再用低離子強度的稀溶液進行洗脫,洗脫液在太陽池進行濃縮后,直接用于制備 LiCl(Garrett,2004),或用 Na2CO3處理、過濾、干燥等制得碳酸鋰。FMC公司未披露其生產工藝技術細節,只報道其鋰鹽回收率高、生產成本低(宋彭生,2000b)。FMC公司確信,霍姆布雷托鹽湖的生產要比南美洲其它鹵水加工廠效率高20%。1996年11月FMC在霍姆布雷托的工廠正式投產,生產能力約為2萬噸/年(以碳酸鋰當量計)。目前碳酸鋰和氯化鋰產量皆為8500噸/年左右(U.S.Department of the Interior,2008)。

圖7 智利化學礦業公司阿卡塔瑪鹽湖鹵水沉鋰工藝路線圖Fig.7 Flow chart for Li2CO3 production of SQM from Atacama brine

3.2.3 高鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖鹵水鋰資源的開發

我國青海的西臺吉乃爾鹽湖為高鎂鋰比鹽湖鹵水鋰礦開發的代表,該鹽湖鹵水鎂鋰比較高(Mg/Li=10～100),為Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O海水型體系。由于此類鹵水在鈉、鉀等鹽類析出后的鹵水蒸發后期,鹵水體系轉變為Li+、Mg2+//Cl-、SO42、B4O72--H2O體系(趙元藝,2003),導致鹵水中的Li+常在濃縮過程中與其它鹽類一起分散析出,而且濃縮后鹵水的鎂含量很高,所以此類鹵水提鋰較為困難、技術相對復雜(張逢星等,2002)。目前,對高鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖鹵水提鋰的主要方法為煅燒法。

西臺吉乃爾鹽湖目前由中信國安科技發展有限公司(CITIC)進行開發,采用煅燒法從該鹽湖鹵水中提取碳酸鋰。中信國安在西臺吉乃爾直接將析鹽除硼后的富鋰鹵水蒸干,形成水氯鎂石及鋰混鹽固相,然后再行煅燒。其工藝流程如圖8所示:1)將鹵水抽至石鹽池,自然蒸發曬制使石鹽析出,至軟鉀鎂礬飽和;2)將第一步產生的鹵水轉入鉀鎂鹽池,析出鉀鎂混鹽,鹵水酸化提硼;3)將第二步產生的鹵水倒入鎂鹽池,蒸發至硫酸鋰接近飽和,母液噴淋干燥,使鋰、鎂分別以硫酸鋰和水氯鎂石鹽礦物與少量其它鹽混合結晶析出;4)將上一步產生的混鹽在 550℃以上煅燒,使水氯鎂石脫水形成MgO;5)然后冷卻至常溫,用淡水浸取過濾得到鋰溶液,用石灰乳二次除鎂;6)母液濃縮后用碳酸鈉沉淀鋰,分離得到工業級碳酸鋰產品(祝增虎等,2008;乜貞等,2010b)。中信國安的碳酸鋰產品目前在西臺吉乃爾生產。在 2007年,中信國安西臺吉乃爾5000 t碳酸鋰車間建成投產,2010年產量已超過 5000 t。

4 對我國鹽湖鹵水鋰資源開發的思考

隨著近年科技的發展,人們越來越認識到稀堿金屬鋰物理化學性質的特殊性和不可替代性,全球鋰產品需求旺盛,價格也持續走高。但全球已探明的鹽湖鹵水鋰資源分布不均,主要集中在南美洲安第斯高原的智利、阿根廷及玻利維亞和我國青藏高原。世界鋰產品市場上智利 SQM、SCL和阿根廷FMC三家公司產自鹽湖的鋰產品分別占40%、28%和 21%,而我國鋰鹽產品卻大部分來自硬巖,其原料和產品皆受制于國外供貨商。我國目前已成為全球石油的第二大消耗國,在未來鋰資源可能緊缺的情況下,加快我國鹽湖鹵水鋰資源的開發利用顯得尤為重要。借鑒全球鹽湖鹵水鋰資源的開發利用情況,我們認為在我國鹽湖鹵水鋰資源的開發過程中需要注意以下幾個問題:

圖8 智利鋰業公司阿卡塔瑪鹽湖鹵水沉鋰工藝路線圖Fig.8 Flow chart for Li2CO3 production of SCL from Atacama brine

圖9 中信國安西臺吉乃爾鹽湖鹵水沉鋰工藝路線圖Fig.9 Flow chart for Li2CO3 production of CITIC from Xitaijinaier salt Lake brine

1)我國鹽湖鹵水鋰礦大都分布于氣候惡劣、交通不便、能源缺乏的荒漠半荒漠化干旱地區。在開發鹽湖鹵水鋰資源時,應本著“因地制宜”的原則,充分利用當地的氣候條件,如:太陽能、風能及冷能等,發展鹽田工藝技術。在鹽湖鹵水鋰資源開發中應盡量“就地取材”,利用本地及周邊礦產資源,減少外來化學品,避免化學殘留物。

2)在進行鹽湖鹵水鋰資源開發利用的同時,必須要“綜合利用”鹽湖鹵水中的其它礦產資源。單一的開發方式不僅會使產品成本高,而且會造成資源浪費。我國鹽湖鋰資源豐富,鹵水中同時富含其它元素,例如西藏扎布耶鹽湖、柴達木盆地東、西臺吉乃爾鹽湖鹵水中B、K、Br等都具有開發價值。如果將這些資源綜合開發利用,將會大大降低鋰鹽產品的生產成本,提高其在市場中的競爭能力,并使其它有用成分得以利用。

3)在碳酸鋰等初級鋰鹽生產規模的基礎上,應進行“深度開發”,加速研究和開發高附加值的下游鋰產品。我國對鹵水鋰資源的研究和開發起步較晚,鹵水鋰資源的開發目前還僅停留在初級鋰產品階段。隨著鋰產品在高新技術領域的應用不斷擴大,新的鋰化合物產品種類不斷增多,應該重視鋰產品的深加工和高附加值產品的研究和開發,延長產業鏈,依靠技術進步開發出多品種、高質量、高附加值的鋰產品,以滿足相關行業對各種鋰化合物的需求。使中國從鋰資源大國盡快成為鋰生產大國。

4)鋰是具有長遠戰略意義的資源,需要盡快根據我國礦產資源的國情和世界鋰產業的發展趨勢,建立我國鋰資源開發的長遠戰略規劃,合理、有序、可持續地開發我國的鋰資源。

安豐.2001.扎布耶鹽湖鋰資源工程開工[N].國土資源報,9-18(1).

曹菲,于莘明.2006.我國碳酸鋰將實現自給有余[N].科技日報,12-15(2).

曹文虎,吳蟬.2004.鹵水資源及其綜合利用技術[M].北京:地質出版社.

韓鳳清.2001.青藏高原鹽湖 Li地球化學[J].鹽湖研究,9(1):55-61.

黃維農,孫之南,王學魁,乜貞,卜令忠.2008.鹽湖提鋰研究和工業化進展[J].現代化工,28(2):14-19.

孔凡晶,鄭綿平.2007.鹽湖生物學研究進展——第二屆“鹽湖生物學及嗜鹽生物與油氣生成學術研討會”綜述[J].地球學報,28(6):603-608.

劉向磊,鐘輝,唐中杰.2009.鹽湖鹵水提鋰工藝技術現狀及存在的問題[J].無機鹽工業,(6):4-6.

乜貞,卜令忠,劉建華,王云生,鄭綿平.2010b.我國鹽湖鉀鹽資源現狀及提鉀工藝技術進展[J].地球學報,31(6):869-874.

乜貞,卜令忠,鄭綿平.2010a.中國鹽湖鋰資源的產業化現狀——以西臺吉乃爾鹽湖和扎布耶鹽湖為例[J].地球學報,31(1):95-101.

宋彭生,李武,孫柏,乜貞,卜令忠,王云生.2011.鹽湖資源開發利用進展[J].無機化學,27(5):801-815.

宋彭生.2000a.鹽湖及相關資源開發利用進展[J].鹽湖研究,8(1):1-16.

宋彭生.2000b.鹽湖及相關資源開發利用進展(續一)[J].鹽湖研究,8(2):33-58.

肖明順.1997.智利鋰公司(SCL)簡介[J].新疆有色金屬,(1):49-51.

張逢星,李君,魏小蘭,楊琴,郭志箴,陳運生.2002.西部含鋰、鉀、鎂、硼鹽鹵資源水鹽體系相化學研究[J].鹽湖研究,10(3):20-25.

趙元藝.2003.中國鹽湖鋰資源及其開發進程[J].礦床地質,22(1):99-106.

鄭綿平,卜令忠,鄧月金,乜貞,羅莎莎,張永生,趙元藝,黃維農,王岳杰.2002.利用太陽池從碳酸鹽型鹵水中結晶析出碳酸鋰的方法:中國,02129355.4[P].2002-09-24.

鄭綿平,劉喜方.2007.中國的鋰資源[J].新材料產業,(8):13-16.

鄭綿平,向軍,魏新俊,鄭元.1989.青藏高原鹽湖[M].北京:科學技術出版社.

鄭綿平.1999.論鹽湖學[J].地球學報,20(4):395-401.

鄭綿平.2001.青藏高原鹽湖資源研究的新進展[J].地球學報,22(2):97-102.

鄭綿平.2010.中國鹽湖資源與生態環境[J].地質學報,84(11):1613-1622.

祝增虎,朱朝梁,溫現明,諸葛芹,凌寶萍.2008.碳酸鋰生產工藝的研究進展[J].鹽湖研究,16(3):64-72.

AN Feng.2001.Zabuye Salt Lake lithium resources project started[N].Chinese Territory Resource News,9-18(1)(in Chinese).

AVERILL W A,OLSON D L.1978.A review of extractive processes for lithium from ores and brines[J].Energy,3(3):305-313.

CAO Fei,YU Xin-ming.2006.Chinese lithium carbonate will be self-sufficient[N].Science and Technology Daily,12-15(2)(in Chinese).

CAO Wen-hu,WU Chan.2004.Brine resources and the technology of their comprehensive utilization[M].Beijing:Geological Publishing House(in Chinese).

CHAN C K,RUFFOB R,HONG S S,CUI Y.2009.Surface chemistry and morphology of the solid electrolyte interphase on silicon nanowire lithium-ion battery anodes[J].Journal of Power Sources,189(2):1132-1140.

EPSTEIN J A,FEIST E M,ZMORA J,MARCUS Y.1981.Extraction of lithium from the Dead Sea[J].Hydrometallurgy,6(3-4):269-275.

EVANS R K.2008.An Abundance of Lithium Part Two[R/OL].[2011-04-11].http://www.evworld.com/library/KEvans_LithiumAbunance_pt2.pdf.

GARRETT D E.2004.Handbook of lithium and natural calcium chloride[M].London:Elsevier Ltd.

HAN Feng-qing.2001.The geochemistry of lithium in salt lake on Qinghai-Tibetan Plateau[J].Journal of Salt Lake Research,9(1):55-61(in Chinese with English abstract).

HAWASH S,KADER E A E,DIWANI G E.2010.Methodology for selective adsorption of lithium ions onto polymeric aluminium(III)hydroxide[J].Journal of American Science,6(11):301-309.

HUANG Wei-nong,SUN Zhi-nan,WANG Xue-kui,NIE Zhen,BU Ling-zhong.2008.Progress in industrialization for lithium extraction from salt lake[J].Modern Chemical Industry,28(2):14-19(in Chinese with English abstract).

KANG B,CEDER G.2009.Battery materials for ultrafast charging and discharging[J].Nature,458(12):190-193.

KONG Fan-jing,ZHENG Mian-ping.2007.Research Progress in Saline Lake Biology:A Review of the 2nd conference of "saline lake biology and its relationship with petroleum generation"[J].Acta Geoscientica Sinica,28(6):603-608(in Chinese with English abstract).

LIU Xiang-lei,ZHONG Hui,TANG Zhong-jie.2009.Current status and existing problems of lithium extraction technology from salt lake[J].Inorganic Chemicals Industry,(6):4-6(in Chinese with English abstract).

NAUMOV A V,NAUMOVA M A.2010.Modern state of the world lithium market[J].Russian Journal of Non-Ferrous Metals,51(4):324-330.

NIE Zhen,BU Ling-zhong,ZHENG Mian-ping.2010a.Lithium resources industrialization of salt lakes in China:a case study of the Xitaijinaier Salt Lake and the Zabuye Salt Lake[J].Acta Geoscientica Sinica,31(1):95-101(in Chinese with English abstract).

NIE Zhen,BU Ling-zhong,LIU Jian-hua,WANG Yun-sheng,ZHENG Mian-ping.2010b.Status of potash resources in salt lakes and progress in potash technologies in China[J].Acta Geoscientica Sinica,31(6):869-874(in Chinese with English abstract).

PAUL G.2010.Global lithium availability:A Constraint for Electric Vehicles?[D].Ann Arbor:University of Michigan.

SONG Peng-sheng.2000a.Comprehensive utilization of salt lake and related resources[J].Journal of Salt Lake Research,8(1):1-16(in Chinese with English abstract).

SONG Peng-sheng.2000b.Comprehensive utilization of salt lake and related resources (Continuation l)[J].Journal of Salt Lake Research,8(2):33-58(in Chinese with English abstract).

SONG Peng-sheng,LI Wu,SUN Bai,NIE Zhen,BU Ling-zhong,WANG Yun-sheng.2011.Recent development on comprehensive utilization of salt lake resources[J].Chinese Journal of Inorganic Chemistry,27(5):801-815(in Chinese with English abstract).

SUN Y K,MYUNG S T,PARK B C,PRAKASH J,BELHAROUAK I,AMINE K.2009.High-energy cathode material for long-life and safe lithium batteries[J].Nature Materials,(8):320-324.

TAHIL W.2008.The Trouble with Lithium 2 Under the Microscope[R/OL].[2011-4-11].http://www.meridian-int-res.com/Projects/Lithium_Microscope.pdf.

U.S.Department of the Interior,U.S.Geological Survey.2008.2007 Minerals Yearbook-Lithium(advance release)[R/OL].[2011-04-11].http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/myb1-2007-lithi.pdf.

U.S.Department of the Interior,U.S.Geological Survey.2010.2008 Minerals Yearbook-Lithium(advance release)[R/OL].[2011-04-11].http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/comm Odity/lithium/myb1-2008-lithi.pdf.

U.S.Geological Survey.2011.Mineral Commodity Summaries[R/OL].[2011-04-11].http://minerals.usgs.gov /minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2011-lithi.pdf.

XIAO Ming-shun.1997.The introduction of Sociedad Chilena de Litio Ltda(SCL)[J].Journal of Xinjiang no-ferrous metal,(1):49-51(in Chinese).

ZHAO Yuan-yi.2003.Saline lake lithium resources of China and it’s exploitation[J].Mineral Deposits,22 (1):99-106(in Chinese with English abstract).

ZHANG Feng-xing,LI Jun,WEI Xiao-lan,YANG Qing,GUO Zhi-zhen,CHEN Yun-sheng.2002.Study on the phase chem-istry of the salt-water system of Western lithium,potassium,magnesium and boron containing bittern resources[J].Salt Lake Research,10(3):20-25(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping,XIANG Jun,WEI Xin-jun,ZHENG Yuan.1989.Salt lake on Qinghai-Tibetan Plateau[M].Beijing:Science and Technology Publisher(in Chinese).

ZHENG Mian-ping.1999.Initial discussion of salinology[J].Acta Geoscientica Sinica,20(4):395-401(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping.2001.Study advances in saline lake resources on the Qinghai-Tibet Pleteau[J].Acta Geoscientica Sinica,22(2):97-102(in Chinese with English abstract).

ZHENG Mian-ping,BU Ling-zhong,DENG Yue-jin,NIE Zhen,LUO Sha-sha,ZHANG Yong-sheng,ZHAO Yuan-yi,HUANG Wei-nong,WANG Yue-jie.2002.Method of using solar pond to precipitate crystallized lithium carbonate from carbonate style brine:China,02129355.4[P].2002-09-04(in Chinese).

ZHENG Mian-ping,LIU Xi-fang.2007.The lithium resources of China[J].Advanced Materials Industry,(8):13-16(in Chinese).

ZHENG Mian-ping.2010.Salt lake resources and eco-environment of China[J].Acta Geologica Sinica,84(11):1613-1622(in Chinese with English abstract).

ZHENG M P,LIU X F.2009.Hydrochemistry of salt lakes of the Qinghai-Tibet Plateau,China[J].Aquatic Geochemistry,15(1-2):293-320.

ZHU Zeng-hu,ZHU Chao-liang,WEN Xian-ming,ZHU Ge-qin,LING Bao-ping.2008.Progress in Production Process of Lithium Carbonate[J].Journal of Salt Lake Research,16(3):64-72(in Chinese with English abstract).

Brine Lithium Resource in the Salt Lake and Advances in Its Exploitation

GAO Feng1,2,3),ZHENG Mian-ping1,2,3),NIE Zhen1,2,3),LIU Jian-hua1,2,3),SONG Peng-sheng3,4)
1)Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037;
2)R&D Center for Saline Lakes and Epithermal Deposits,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037;
3)Key Laboratory of the Research on Saline Lake Resources and Environment,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037;
4)Qinghai Research Institute of Salt Lakes,Chinese Academy of Sciences,Xining,Qinghai810008

As the global resources and environmental problem have become increasingly prominent,the development and utilization of lithium resources have attracted more and more attention.There exist a lot of lithium resources in the salt lake (probably 59% lithium resource is brine lithium),and hence it is important to develop and utilize brine lithium.This paper has discussed the distribution and chemical types of brine lithium deposits in the whole globe.According to the lithium carbonate production technology and production volume of main brine lithium manufacturers in the world,the authors analyzed the advances in the technology for extraction and utilization of lithium from the salt lake and pointed out that the brine lithium resource development and utilization in China should rely on local conditions and local materials,strengthen the development of downstream products of lithium carbonate,comprehensively develop and utilize the mineral resources of salt lakes,such as boron,potassium and magnesium,and constitute long-term strategic plan of lithium resource development and utilization at the national level.

salt lake;brine;lithium resource;development

TQ131.11;P618.71

A

10.3975/cagsb.2011.04.13

本文由中國地質調查局地質調查項目(編號:1212010011810;1212011085523)聯合資助。

2011-05-12;改回日期:2011-06-13。責任編輯:閆立娟。

高峰,男,1978年生。博士研究生。主要從事鹽湖資源綜合利用研究。

鄭綿平,男,1934年生。中國工程院院士。通訊地址:100037,北京市西城區百萬莊大街26號。電話:010-68999076。E-mail:zmp@public.bta.net.cn。