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新能源發展戰略下鋰資源形勢與對策

2024-01-31 00:33唐玨王俊儲瑤袁博崔祖霞
礦產綜合利用 2023年6期
關鍵詞:鋰礦鹽湖鹵水

唐玨,王俊,儲瑤,袁博,崔祖霞

(自然資源部中央地質勘查基金管理中心,北京 100830)

隨著全球進入綠色生態時代,電動汽車的高速發展帶動了對動力電池的強勁需求,鋰作為新一代電池技術中的關鍵原材料,在新能源汽車產業中的地位至關重要,被譽為“白色石油”,是不可或缺的工業原料;與此同時,鋰也是生物診斷試劑和高端大型裝備的重要原料,被廣泛應用于生物醫藥、航空裝備、新興金屬功能材料等產業,在各領域均具有長期和剛性的需求前景,全球資源戰略地位顯著提升,這既是新能源革命的驅動,也是國際社會共謀文明發展的重要選擇。鋰資源帶動了國民經濟高速發展,推動了現代高科技產業不斷前進,其充足儲備和穩定供應直接影響國家戰略安全。

1 全球鋰資源形勢概述

全球鋰資源儲量豐富,分布不均,供應集中。從儲量來看,美國地質調查局數據顯示,目前全球有20 多個國家及地區發現鋰礦床,以澳大利亞、智利、阿根廷、中國為主,2022 年全球鋰礦儲量2600 萬t 金屬鋰(折合碳酸鋰LCE 超過1 億t),其中智利930 萬t 金屬鋰、占比高達35.8%,澳大利亞620 萬t 金屬鋰、占比23.8%,阿根廷270 萬t 金屬鋰、占比 10.4%,中國200 萬t金屬鋰、占比 7.7%。從分布看,全球已探明鋰資源主要分布在玻利維亞、阿根廷、智利、美國、澳大利亞及中國等少數國家,根據美國地質調查局數據,2022 年全球鋰資源量達 8900 萬t 金屬鋰,其中66%集中于南美“鋰三角”、美國和澳大利亞,我國鋰資源總量約占6%、居全球第六位。從供給來看,受益于新能源產業發展,近幾年全球鋰礦產量增速在20%以上,主要供應國為澳大利亞、智利、中國以及阿根廷,2022 年全球鋰資源供給約為 13 萬t 金屬鋰,其中澳大利亞提供6.1 萬t、接近總量的一半,其次是智利和中國各提供30%和14%的產量,全球鋰資源供應集中。

鋰礦產品的供給來源主要為鹽湖鹵水型和硬巖型鋰礦石(硬巖型包括屬于偉晶巖型的鋰輝石和鋰云母等),鹽湖資源集中分布在智利、阿根廷、玻利維亞的南美“鋰三角”以及中國的青藏高原地區[1],占供應總量的60%左右,其中“鋰三角”的鹽湖鋰資源儲量占全球鹽湖鋰儲量50%以上,鹽湖鹵水資源質量較優,鎂鋰比值小于8、鋰離子濃度高,是全球碳酸鋰提取和生產成本較低的地區,在世界鋰產業鏈中占有非常重要的戰略地位。硬巖型鋰礦則集中分布在澳大利亞、加拿大、中國等地,其中澳大利亞是目前全球最大的硬巖鋰生產國,主要以鋰輝石為主,礦石品位較高,鋰鹽產品品質穩定。

鋰資源在新能源電動汽車行業的成功應用,使電池行業成為鋰資源最大消費領域,2022 年鋰資源在電池、陶瓷和玻璃、潤滑劑的消耗占比分別為80%、7%、4%。隨著碳中和成為全球熱點,新能源革命拉開帷幕,電動汽車銷量節節攀升,國際能源署數據顯示,2022 年全球電動汽車銷量突破1000 萬輛,中國占60%。各國紛紛出臺政策、制定目標,支持新能源汽車發展,中國、美國、歐盟均給出能源汽車的滲透率指引,其中中國2025 年實現新能源車滲透率20%、美國2035年實現50%滲透、歐盟2035 年則實現新能源車100%滲透,未來幾年內全球電動車銷量增速仍將保持在高位。作為組成新能源汽車動力電池的最佳核心原材料,鋰礦資源的安全將是鋰電產業和經濟持續健康發展的關鍵。

2 我國鋰資源形勢現狀及面臨挑戰

我國鋰資源儲量豐富、產量可觀,但隨著新能源產業飛速發展,鋰礦產品供應缺口不斷擴張,對外依存度高,難以長期支撐我國動力電池生產國和出國口的地位。

2.1 國內鋰資源安全保供能力亟待提升

我國鋰資源儲量豐富,供給形式多樣?!吨袊V產資源報告》和2022 年度全國礦產資源儲量統計數據顯示,2021 年我國鋰礦氧化物儲量由2020 年的234.47 萬t 氧化物增加至404.68 萬t,2022 年我國鋰礦氧化物儲量同比上漲57%,呈遞增趨勢。從鋰礦床類型看,我國已查明鋰礦資源79%以鹽湖鹵水形式存在,主要分布在青海、西藏、湖北等地區,位居世界第三位[2];其余多以鋰輝石、鋰云母等鋰礦石形式存在,主要分布在四川、江西、新疆等地區[3]。

近年來,受益于國家出臺的一系列新能源補貼支持政策,且消費者對新能源汽車的認同度不斷提升,新能源汽車市場迎來迅猛發展,產業增速明顯,進一步助推了鋰礦的需求量。公安部數據顯示,2022 年我國新能源汽車持續爆發式增長,產銷分別完成 705.8 萬輛和688.7 萬輛、同比分別增長96.7%和93.4%,連續8 年保持全球第一,新能源汽車總保有量達1310 萬輛、滲透率27.8%;鋰電新能源產業興起帶動鋰礦需求上漲,該年碳酸鋰產量和表觀消費量分別為37.9 萬t 和50.5 萬t,全球占比63%和81%,我國成為全球第一大鋰資源消費國。然而,對鋰資源的巨大需求和消耗,造成了鋰礦產品供應缺口的擴張。2022 年,我國碳酸鋰出貨量折合63.1 萬t 碳酸鋰,其中源自國內鹽湖、硬巖礦及電池回收等僅15 萬t,其余全部依靠進口,可見國內鋰資源對產業的強勁需求支撐十分有限。另《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035 年)》和《中國汽車產業中長期發展規劃》指出,到2025 年和2030 年,我國新能源汽車銷量將分別達到汽車銷售總量的20%和40%、國內新能源汽車產量目標將分別達到700 萬輛和1500 萬輛[4],預計2030 年我國新能源汽車對鋰資源的需求量將達58.2 萬t 金屬鋰[5],意味著我國鋰供給缺口將進一步擴大。

受制于鋰資源的開發周期長,鋰礦產品供給端增長的時間需求也相對較長。新能源汽車和動力電池產業擴產速度快,行業中每個環節都希望通過擴產來爭奪更多的市場份額,各級生產商及中間商庫存增大,鋰資源需求量被過分放大,供應增速遠落后于需求增速[6],以目前國內鋰資源的開發量,難以支撐我國作為全球最大動力鋰電池生產國的資源需求,因此,保障國內鋰穩定供給和擴能增速是當務之急。

2.2 現有政策和關鍵技術支撐能力不足

近年來,我國加速推進鋰礦資源安全保供政策建設和技術研發工作,但在規模以及關鍵技術問題上仍難以滿足新能源飛速發展對鋰礦資源及產品的強勁需求。我國鋰礦總體品位較低、綜合查明率不高,鹽湖鹵水方面,目前我國青海鹽湖已進入產能擴張期,西藏鹽湖提鋰尚未得到全面開發,深層鹵水和油田鹵水當前尚仍于勘探試驗期,鹽湖鋰資源綜合查明率僅為19%;硬巖型鋰綜合查明率為25%,其中江西宜春的云母提鋰得益于近年來當地政府政策扶持、已成為我國重要供給增量,新疆、湖南、內蒙古等地的鋰資源開發仍需提速、潛力尚需挖掘。

2.2.1 鹵水資源豐富,開發難度較大

我國鋰礦產品供應主要來源于鹽湖鹵水,多處于高海拔地區,受地理位置險要、交通運輸困難、生態環境脆弱、生產要素制約等問題影響,鹽湖鋰資源開發尚不充分,鋰礦產品產量增長在短期內難以達到預期。

我國鹽湖的平均鎂鋰比值約為500∶1,儲量較為豐富的青海東臺吉乃爾鹽湖鎂鋰比值為40∶1 左右、察爾汗鹽湖鎂鋰比值則超過1 500∶1,和國外鹽湖相比,鋰濃度均存在明顯差距;西藏鹽湖鎂鋰比值雖然較低,但其自然環境相對惡劣,鋰資源開采難度大、經營成本高,綜合開采利用程度低。鹽湖鎂鋰比高導致在提鋰過程中鋰資源提取難度加大、加工門檻增高,對工藝技術提出了更大挑戰,增大了鋰資源開發增速壓力。

此外,目前我國鹽湖提鋰技術主要有吸附法、沉淀法、膜分離法和溶劑萃取法[7],其中膜分離法具有良好的環保性和經濟性特征,是我國高鎂鋰比鹽湖鹵提鋰的主要技術;但國內的鹽湖提鋰技術主要針對鎂鋰離子分離,卻難以實現鋰鉀、鋰鈉離子的選擇性分離。與此同時,膜分離法也存在一定弊端,比如抗污染改性較弱,且抗污染功能對膜層的滲透性產生一定影響,導致水通量下降;而且由于過程較為復雜、反應條件較為嚴苛,膜抗污染改性的大規模工業化應用尚難以實現,一定程度上制約了鋰礦產品增產速度。

2.2.2 硬巖鋰受制約,擴張能力有限

我國硬巖型鋰輝石分布集中,以四川地區為主,礦石品位較高,平均品位約1.30%~1.42%,與全球最重要的原材料供應地澳洲鋰輝石礦品位相當,并且伴生或共生有多種有益組分可綜合利用[8];然而受該地區海拔高、技術設施落后、民族問題復雜等因素影響,目前除少量鋰礦還在開采外,其他大部分基本處于停滯狀態,鋰資源開發嚴重受限。江西省是全球鋰云母礦的集中地,擁有亞洲儲量最大的鋰云母礦;但鋰云母品位較低普遍在 0.3%左右,開發成本高、尾礦處理難、回收率低,且鋰云母的提鋰產能受到鉭鈮伴生礦開發限制,鋰資源產量擴張能力有限,只能作為鋰輝石、鹽湖等主流資源的補充。

2.3 海外鋰礦產品存在供應風險

作為鋰電池生產大國,我國鋰礦資源與碳酸鋰都大量依賴進口。海關數據顯示,2022 年我國進口鋰精礦約284 萬t、同比增長約42%,凈進口碳酸鋰12.57 萬t、同比增長約72%,進口依賴度超過 65%,供應形勢不容樂觀。

我國海外鋰資源投資分布過于集中在澳大利亞鋰輝石為代表的高成本地區,其進口價格與開發成本均高于鹽湖鋰數倍,導致抵御市場價格波動風險能力弱,一旦鋰資源價格出現大幅下降,將直接威脅我國在澳大利亞鋰礦投資項目運行[9]。此外,受疫情影響,澳洲多數礦山遭遇停產且短時間內難以恢復,南美鹽湖新增產能投放低于預期,加上智利政策的不確定性,以及澳大利亞等國家限制我國鋰礦企業參股鋰礦等戰略性礦產政策,對我國鋰礦產品的供應安全構成更大威脅。

3 新形勢下鋰發展改善對策建議

伴隨著鋰成為新興戰略性資源,鋰資源穩定持續供給將成為我國新能源和經濟發展的關鍵。我國正處于工業產業和市場經濟飛速發展的關鍵階段,亟需結合當前形勢,加強國內鋰資源勘查保供能力,提升技術創新驅動力,建立穩定的海外資源供應體系,使我國鋰資源具有充分應對當前面鋰資源爭奪戰的能力,從而有力保障我國鋰資源供給安全,為新能源革命和企業“走出去”保駕護航。

3.1 構建多元化保供體系,突破資源增速瓶頸

針對目前我國鋰資源面臨的挑戰和風險,當務之急是多舉并施,從國家層面加強頂層設計,增產保供持續發力,不斷提升國內鋰資源保障能力。

3.1.1 加大勘查開發力度,提高資源供應能力

建議加快實施新一輪戰略性礦產資源找礦行動,圍繞青海、四川、新疆等重點鋰成礦帶,開展資源調查和深部勘查,加快開展重點靶區經濟可采性評估,實現鋰礦找礦重大突破。同時,加大鋰礦資源探礦權投放力度,支持社會資本參與礦產勘查;加快項目審批進程,做好各環節生產要素的落實工作,推進鋰資源富集地區項目投產與資源增產;優化適合我國國情的鹽湖提鋰及硬巖型鋰礦選冶工藝,提高國內鋰資源開發利用能力。

3.1.2 優化鋰資源配置,保障資源供應安全

1)優化產能布局,提升國內資源自給率

一是進一步優化鋰礦資源開發布局。建議優先將產能布局在鋰資源富集、產業基礎好、配套體系完備的地區,淘汰小亂散產能,推進鋰產業鏈集中、協調、有序發展;支持優勢大型骨干企業兼并重組,提高產業集中度,同時培育壯大專精企業,推動大中小企業協同發展,助力優質產能釋放。

二是加強資源綜合利用研究。我國富鋰鹽湖鹵水中,還含有鎂、鉀、硼、銣、銫等其他諸多高價值稀缺元素,故建議加強對鹵水型鋰資源的調查評價和資源綜合利用研究,在開發我國鹽湖鹵水鋰資源的過程中,對其他礦產資源進行提取,逐步實現鹽湖鹵水資源的綜合利用,在降低生產成本、減少資源浪費的同時,還可以為我國資源需求提供穩定原材料,降低對國外資源的依存度,從根本上保障國內礦產資源的供應安全。

2)建立儲備機制,穩定資源供需市場

建議積極開展鋰礦礦產地儲備調查評估,擴大儲備調查摸底范圍,增加儲備目標靶區。兼顧國家當前和長期戰略目標,持續推進鋰礦礦產地儲備研究,科學評估鋰資源及鋰礦產品安全穩定供應的影響因素及程度,探索建立國內鋰礦儲備支持政策和運行機制[10],在鋰供應量大于需求量時進行收儲、避免價格過度下跌,同時在鋰供應量小于需求量時釋放儲存、以抑制價格過度上漲,減少需求量與實際消耗量的差異,充分發揮儲備體系調節市場的作用,推動國內鋰資源保供穩價,構建健康有序的市場發展環境,保障鋰資源產業持續穩定發展。

3.1.3 建立鋰電池回收利用體系,緩解資源供應壓力

我國電動汽車產業飛速發展,產生了大量廢舊鋰離子電池,天然鋰礦石中鋰的質量分數為1%~3%,而廢舊鋰離子電池中鋰質量分數大約為2%~5%,品位更高、更具回收價值[11]。產業合作模式方面,建議加強各相關企業間的通力合作,形成較為成熟的“電池生產-電池消費-電池回收-資源再生-電池生產”的回收利用體系。技術推廣方面,建議以提高化學試劑的使用效率、降低再生利用環節的能源消耗和實現資源可循環利用為著力點,推行應用聯合的回收工藝,提升回收效率、降低回收成本;政策法規方面,則建議盡快建立完善新能源汽車動力電池回收利用法案,對動力電池全生命周期進行完整規劃,合理布局動力電池回收網絡,進一步明確各環節的回收義務與責任,同時建立電池溯源管理平臺,對各環節責任主體履行回收利用的情況進行監測,有力推動規范化的動力電池回收體系構建。鋰電池中含有較多的 Co、Ni、Mn、Li、Fe 等金屬資源,具有很高的回收價值,利用濕法、火法焙燒-濕法冶金聯合、生物浸出等回收工藝,對廢舊鋰電池中其他稀缺金屬元素進行二次高效提取回收[12],提高再生資源回收能力,形成有利于動力電池回收利用健康發展的長效機制,既可對資源進行有效補充、緩解供應壓力,又可避免電池中有毒物質對環境造成污染,對于有效推動礦業和生態可持續發展都具有重要意義。

3.1.4 多方通力合作,推動產業健康發展

一是建議通過實行稅費減免、進行經費補貼等激勵機制,從政策和資金等方面對具有競爭優勢的企業進行重點扶持,建立國家專項科研基金,支持高新技術研發。二是重視人才培育,針對新型電池研究生產領域,鼓勵高校開設專業技術學院、增設電化學等專業學科,搭建高能力、高水平、高技術的專業化資源人才隊伍,促進我國鋰電產業更好發展。三是充分利用我國鋰資源豐富且市場需求高等優勢,加強企業間通力合作,在國內打造產業戰略聯盟,致力于鋰產品高開發和精加工,在合作中相互促進、共同發展,為我國鋰資源合理開發利用助力。四是鋰資源重點地區做好區域內鋰資源開發利用和生產要素保障,落實屬地責任,扎實推動各項政策措施落地見效,助推我國鋰資源的開發進程。

3.2 加強科技攻關,提高鋰資源開發水平

隨著人們環保意識不斷提高,由鋰電池掀起的能源革命和產業革命在全球上演。新形勢下,新能源汽車成為綠色生態新時代下的必然選擇,提升鋰資源科技創新驅動力,是提高鋰資源開發水平的有力支撐,也是實現國家經濟健康發展的重要途徑。

一是繼續深入研究成本更低、更具市場競爭力、且對環境污染更小的鹽湖提鋰技術。如研發超低濃度鹵水提鋰技術,利用有機溶劑對鋰有萃取性的特性,通過采用協同萃取體系提高鋰的萃取效率[13];持續突破零水耗鹽湖提鋰技術,減少廢水產生,實現提鋰過程中產生廢水的全部回用;深入推進具有高性能鋰離子分離功能的新型膜材料研發及工藝流程的簡化,加速提升我國鹵水鋰資源的開發水平;研發新型抗污染材料以及膜污染修復工藝[6],提升膜層抗污染性能和殺菌能力,以應對提鋰過程中復雜的鹵水應用體系;創新鹵水粘土沉積型、地熱鹵水的提鋰技術,拓展鋰資源類型[14],提高國內資源產能;持續引入人工智能、先進傳感器等顛覆性技術[15],以先進科技為引領提升國際話語權。

二是加強國內高海拔、中低品位和共伴生礦以及生態脆弱地區,鋰資源綠色采選提取、高效利用等技術攻關及產業化應用,提升資源安全高效利用水平。對生產的地區進行綜合評估,針對不同的生產環境和條件,加強經濟、可持續的如氟化物法鋰云母提鋰工藝研究,有效解決鋰云母含氟量高、結構難以破壞難題[16];開發利于循環且可持續的鹽田工藝技術,充分利用資源所在地區的太陽能、風能、地熱等天然優勢,以及本地和周邊的礦產資源,減少化學試劑添加,實現低成本、低污染、高效率的鋰資源提取利用,克服高海拔地區氣候惡劣、交通不便、能源缺乏等阻礙因素,將潛在鋰資源儲量盡可能轉化成可利用的實際資源。

3.3 積極謀劃境外布局,降低資源海外供應風險

我國作為全球最大的鋰電池生產國和出國口,在全面加強國內鋰礦產品保供能力的同時,需要積極響應“走出去”戰略,拓展海外鋰市場,統籌謀劃全球資源整體布局。一是圍繞新能源產業發展,以共建“一帶一路”為引領,加強與重點鋰資源國家建立伙伴關系,深入推進產能合作,形成以鋰為核心、以其他動力電池相關資源和資源產出國為保障的新能源資源外交戰略[1]。二是加強多元化布局,將南美洲、非洲等鋰資源質優量豐的國家及地區,作為建立境外鋰資源戰略的重點支撐,積極引導、廣泛開發,構建穩定的海外鋰礦資源供應體系,降低我國海外鋰資源投資過度集中于澳大利亞等高成本地區可能帶來的市場風險[9]。三是對于礦產資源豐富但經濟相對落后的發展中國家,除了要加強與其在礦產資源開發領域的合作外,還需積極推動當地的基礎設施投資與建設,深入挖掘雙方在鋰資源領域的巨大市場潛力[10],以促進我國全球化深入發展。四是構建全球鋰資源數據庫,及時預警鋰資源供應地區價格風險,防范境外鋰資源及鋰礦產品價格大幅波動。五是在做好鋰資源境外預警和應對方案的前提下,通過跨境擔保抵押等方式,支持企業境外鋰資源開發與投資,為我國礦產資源和企業“走出去”保駕護航。

4 結論

當前,我國新能源汽車產業發展取得了舉世矚目的成就,已成為引領世界汽車產業轉型的重要力量;然而,我國鋰供需形勢嚴峻,行業發展面臨挑戰,只有保障鋰資源充分開發與合理利用,才能確保鋰礦產品供應能夠滿足我國產業經濟快速發展的需要。在新能源革命浪潮中,提高國內鋰供應能力和保障程度,降低對外依存度,對促進我國鋰礦、鋰電等眾多產業健康穩定發展,保障國家能源和資源安全,具有極高的戰略意義。

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