锂属化学元素周期表ⅠA族元素,位于碱金属之首,是密度最小的金属。锂单质为银白色质软金属,可溶于硝酸、液氨等溶液,可与水反应。锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的。
1800年,巴西化学家José Bonifácio de Andrada e Silva在名为Utö的瑞典小岛上发现了透锂长石(LiAlSi4O10)。1817年,瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特森(Arfwedson)最先在分析透锂长石时发现了锂。锂的英文名lithium来源于希腊语lithos(意为石头),用于表明该元素是在矿物中被发现的。1818年,格梅林(Gmelin)发现锂盐的火焰呈深红色。但是,格梅林和阿尔费特森均未能从锂盐中分离出锂。直到1821年,布兰德 (William Thomas Brande)使用化学家戴维(Humphry Davy)发明的电解法来电解氧化锂才获得了微量的锂。1855年,德国化学家本生 (Robert Bunsen)和英国化学家马提生(Augustus Matthiessen)通过电解氯化锂获得了大量的锂。1923年,德国Metallgesellschaft AG公司开始锂的商业化生产。 近年来,新能源汽车产业的快速发展使锂从传统的冶金合金“配料”摇身一变而成为最热门的矿种之一,“白色石油”“21世纪能源金属”等溢美之词不绝于耳。锂作为自然界中最轻的金属,在冶金合金材料领域广泛使用。当铝合金中含锂2%~4%时,可使合金的强度提高10%,但重量却减少15%~20%,美国战斗机、苏联的米格29战机等都应用了Al-Li合金。锂作为重要的能源金属,可用于可控热核聚变,是生产氢弹、中子弹和质子弹的重要原料,并在高能锂电池、受控热核反应中的应用。一旦实现可控核聚变发电,1g锂放出的有效能量最高可达8500~72000 kW/h,比235U 裂变所产生的能量大8倍,相当于3.7t标准煤,而且绿色环保无污染,对于“双碳”目标的实现意义巨大。锂在电池和高端装备制造业中的用途将越来越广,尤其是6Li 作为一种特殊资源也将受到越来越广泛的关注。 目前已知的锂矿物和含锂矿物有150多种,常见的有20多种,目前可利用的锂矿物主要有三种:锂辉石、锂云母和卤水碳酸锂。
锂辉石 锂云母 (图片引自:https://baike.baidu.com/) 中国锂矿资源丰富,其中盐湖锂矿储量巨大,主要分布在青海和西藏。硬岩型锂矿以伟晶岩型为主,集中分布在新疆和四川等地。经过十年来的勘查与研究,中国锂矿的类型已不再单一,卤水型从地表卤水扩展到浅部卤水与深部卤水并重,硬岩型从花岗伟晶岩型一枝独秀到蚀变花岗岩型、伟晶岩型、角砾岩筒型、沉积型等多种类型并重。
(a)锂云母伟晶岩;(b)锂辉石伟晶岩;(c)锂云母、锂电气石伟晶岩 (引自:中国锂矿十年来勘查实践和理论研究的十个方面新进展新趋势-王登红) 目前,硬岩型锂矿中的花岗伟晶岩型锂矿因其矿石品位高,开采技术较成熟而成为我国锂资源供给的重要来源;卤水型锂矿资源量大,但我国卤水提锂较为困难、技术相对复杂、生产周期长。
中国主要成锂带分布简图(据王登红,2022) 随着国内外新能源汽车工业、移动能源存储技术以及国家绿色能源产业发展迅速,对锂矿资源的需求在未来长期内增长势头明显。我国绝大部分锂资源都依赖进口,锂资源保障存在重大安全隐患。对于广大地质工作者来说,保障国家矿产资源安全任重而道远。
科普员:文立坤 张广迪 图片:来源于网络 统筹:阳军 审核:于长生 编辑:陈东林
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