當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速推進(jìn)。鋰憑借其是密度最小的堿金屬元素，又是電位最負(fù)、電化當(dāng)量最大的金屬元素，還可與中子反應(yīng)生成核聚變必要原料“氚”等諸多優(yōu)勢，在推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型上發(fā)揮著舉足輕重的作用，被譽(yù)為“21世紀(jì)的能源金屬”。
鋰礦床通�？梢詣澐譃辂u水型、硬巖型和黏土型三種，三者占全球鋰資源的比例分別為64%、26%和10%。其中，鹵水型主要分布在南美洲鋰三角地區(qū)和中國青藏高原；硬巖型主要分布在澳大利亞和中國；黏土型主要分布在北美洲、歐洲和中國。目前，商業(yè)生產(chǎn)的鋰主要開采自鹵水型和硬巖型鋰礦床，其中62%的鋰來自鹵水型、38%來自硬巖型。位于中國青藏高原與南美洲安第斯高原上的鹽湖鹵水儲層，是提取鋰的主要來源。鹵水被抽至地表，注入大型蒸發(fā)池中，經(jīng)過約18個月的蒸發(fā)，鋰濃度得以提升，隨后進(jìn)行化學(xué)處理或精煉。
與鹵水型相比，從硬巖型鋰資源中提取鋰的速度更快，但涉及多種濕法冶金工藝，而且傳統(tǒng)的鹽湖鹵水和含鋰硬巖開采過程中容易造成高碳排放、大量水資源消耗及土地污染問題。黏土型鋰資源的提鋰技術(shù)目前尚處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，還沒有成熟的工藝流程，開發(fā)利用受到限制。
近年來，隨著科技進(jìn)步，全球開始關(guān)注一種新型鋰資源——地?zé)嵝弯囐Y源。這些鋰資源主要在地下熱水中形成，分布于世界四大主要地?zé)釒�，即大西洋脊地�(zé)釒�、紅海-亞丁灣-東非裂谷地?zé)釒�、環(huán)太平洋地?zé)釒Ш偷刂泻?喜馬拉雅地?zé)釒Вc高溫地?zé)豳Y源共存。正因?yàn)檫@一特性，地?zé)嵝弯囐Y源具有全天候、可持續(xù)、低碳和環(huán)保等諸多優(yōu)勢，為鋰資源的開發(fā)和利用開辟了新途徑。
值得一提的是，南美洲的地?zé)崴嚭控S富，其含量高達(dá)54毫克/升～126毫克/升。地質(zhì)學(xué)家對歐洲與地?zé)嵯到y(tǒng)相關(guān)的地?zé)崴械匿嚌舛冗M(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)意大利、德國、法國和英國等地的深部流體中鋰濃度能達(dá)到125毫克/升～480毫克/升。我國西藏雅魯藏布江沿線的高溫地?zé)崽镆彩卿囐Y源寶庫，地質(zhì)學(xué)家在這里發(fā)現(xiàn)了15個鋰品位達(dá)到或超過工業(yè)利用標(biāo)準(zhǔn)的地?zé)崴c(diǎn)，鋰含量為20毫克/升~239毫克/升。
為什么這些地?zé)崴懈患囋�？地質(zhì)學(xué)家經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)了其中奧秘。
以西藏富鋰地?zé)崴疄槔�。大約4500萬年前，印度板塊與歐亞板塊的劇烈碰撞引發(fā)強(qiáng)烈構(gòu)造變形，導(dǎo)致中-下地殼發(fā)生重熔，產(chǎn)生大量重熔巖漿。這些巖漿沿著地殼的縫合帶和張性斷裂帶上升至中地殼，甚至上地殼，形成了不同深度的局部帶狀熔融體。
在重熔過程中，鋰等不相容元素優(yōu)先進(jìn)入流體，并在這些熔融體中富集。隨著殼源重熔巖漿流體繼續(xù)向上運(yùn)移，它們不斷從周圍的富鋰巖石（如電氣石花崗巖）中萃取鋰元素，使得鋰含量進(jìn)一步增加；而流體中的相容元素，如一些二價堿金屬類、重金屬等隨著溫度、壓力下降而沉淀進(jìn)入固相。當(dāng)這些高度演化分異的殘余流體接近上地殼淺層時，鋰元素已經(jīng)達(dá)到極大程度富集。隨后，這些富鋰的殘余流體與通過裂縫下滲的大氣降水混合，在殼源重熔巖漿或巖漿囊的加熱作用下，形成高溫高壓地?zé)崴＿@些地?zé)崴罱K通過地殼裂縫上升至地表或近地部，形成了我們所見的富含鋰的溫泉或湖泊。
這一過程不僅揭示了地?zé)崴袖囋氐膩碓矗蔡峁┝碎_采利用這些寶貴資源的新思路。
地?zé)崴徜嚰夹g(shù)作為現(xiàn)代科技在資源提取領(lǐng)域的一大突破，已逐漸成熟，涵蓋了濃縮-沉淀法、有機(jī)吸附劑應(yīng)用技術(shù)、無機(jī)分子篩陽離子交換吸附法、溶劑萃取法、膜分離法，以及電滲析法等多種方法。目前，吸附法在國內(nèi)外地?zé)崴徜嚠a(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目中已投入商用，而其他方法還處于試驗(yàn)階段，不過多種工藝的集成耦合將成為趨勢。
地?zé)崴徜嚰夹g(shù)雖然取得了顯著進(jìn)步，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。美國的索爾頓海和德國、法國的上萊茵河谷，是國外地?zé)崴徜図?xiàng)目的兩個主要集中地。預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，相關(guān)項(xiàng)目將陸續(xù)投產(chǎn)，為全球鋰資源市場注入新的活力。中國的地?zé)崽徜嚰夹g(shù)相較于歐美國家尚顯滯后，科學(xué)家們?yōu)榭s短差距正在積極探索。有學(xué)者提出了一種基于新型磷酸鐵鋰電化學(xué)技術(shù)的地?zé)崴嚮厥辗椒ǎ厥章矢哌_(dá)90.65%。我國的新能源公司于2023年在西藏某地?zé)崽飭恿说責(zé)崽徜図?xiàng)目，采用吸附法﹢膜法耦合工藝處理地?zé)崴�，以生產(chǎn)電池級碳酸鋰。
當(dāng)前，地?zé)崮艿睦迷谛履茉搭I(lǐng)域可謂獨(dú)樹一幟。
地?zé)岚l(fā)電和地?zé)崽徜嚨穆?lián)合開發(fā)，即“鋰熱復(fù)合”開發(fā)，進(jìn)一步展現(xiàn)了這一清潔能源的巨大潛力和競爭力。
地?zé)岚l(fā)電，是一種利用低價熱能產(chǎn)生電力的高效環(huán)保的能源生產(chǎn)方式。在聯(lián)合開發(fā)過程中，熱電廠通過地下開采井將富鋰的深層地?zé)崴畮У降乇�，利用其中的熱能產(chǎn)生蒸氣，推動渦輪機(jī)發(fā)電。
地?zé)崽徜�，則是從地?zé)崴刑崛〕鰧氋F的鋰資源，通過專業(yè)的提鋰工廠，從富鋰地?zé)崴蟹蛛x出氯化鋰，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為碳酸鋰和氫氧化鋰等鋰產(chǎn)品，分離鋰之后的地?zé)崴畡t通過回灌井重新注入熱儲層。
這種鋰熱復(fù)合開發(fā)模式過程封閉，不僅不排放任何有害物質(zhì)，而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為區(qū)域供熱和電動汽車供電提供了可持續(xù)的能源解決方案。
隨著科技的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的逐步深入，相信這一開發(fā)方式將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。
�。ㄗ髡邌挝唬褐袊刭|(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所 魏帥超 原若溪 張薇 王貴玲）