張潤澤
(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541004)
隨著科技的發(fā)展,人們生活水平的提高,將優(yōu)秀的技術(shù)應(yīng)用于資源勘查及找礦工作中,能夠使工作效率得到極大的提升,進(jìn)而能更好地為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供便利。在當(dāng)前新形勢下,各行各業(yè)迎來了極大的發(fā)展機(jī)遇,但是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,各行業(yè)對于礦產(chǎn)的需求不斷提升,當(dāng)前我國礦產(chǎn)勘查與找礦手段相對落后,致使資源需求量不斷加劇,因此必須要加強(qiáng)資源的充分利用,基于此,就要求我國必須要提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的效率、優(yōu)化找礦技術(shù)方法,以便在當(dāng)今激烈的國際競爭中占據(jù)主動(dòng)。
鋰是一種銀白色,質(zhì)地較軟,質(zhì)量最輕的金屬,同時(shí)化學(xué)性質(zhì)十分活潑,在適宜條件下,會(huì)立即與大多數(shù)非金屬發(fā)生反應(yīng)。鋰合金具有韌性大,抗腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于新能源、軍工、航天等領(lǐng)域,被許多國家視為制約高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵性資源。
19世紀(jì)初,巴西科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了透鋰長石,直到1817年,瑞典人阿爾菲特森才在分析透鋰長石時(shí)發(fā)現(xiàn)了鋰,一年后,梅格林發(fā)現(xiàn)鋰鹽的火焰呈深紅色,但是未能從其中分離出鋰,直到1821年,科學(xué)家才通過電解法獲得了微量鋰,1855年,德國和英國科學(xué)家通過電解法獲得大量的鋰,直到20世紀(jì)初,德國公司才首次將鋰投入商業(yè)化生產(chǎn)中。
鋰資源在世界范圍內(nèi)分布廣泛,主要集中在美洲,亞洲,非洲和大洋洲。其中智利是世界上鋰資源最豐富的國家之一,其儲(chǔ)量占世界鋰資源的57%以上,其次是阿根廷和澳大利亞。
相比之下,我國的鋰礦資源存在著規(guī)模大,礦床多,但分布不均的特點(diǎn),主要集中在西部地區(qū),如西藏和青海,中國南部和西南地區(qū)也有分布,如四川和江西,以上四個(gè)省的鋰資源儲(chǔ)量占我國鋰資源總量的96%以上。另外,湖南,河南,新疆,陜西,福建等省也少有分布[1]。
圖1 我國各省鋰資源儲(chǔ)量排序圖
在世界范圍內(nèi)鋰礦的類型可分為鹽湖鹵水型、偉晶巖型、沉積型[2-4]。鹽湖鹵水型是形成鋰礦最重要的一種類型,約占世界鋰礦資源的3/4。以玻利維亞的烏尤尼鹽湖、阿根廷的翁布雷穆艾爾托鹽湖和智力的阿塔卡馬鹽湖為代表。偉晶巖型也是鋰礦重要的來源之一,偉晶巖型鋰礦床分布較廣泛,以中國宜春、美國金斯山、加拿大伯尼克等為代表。沉積型鋰礦產(chǎn)量較少,多位于湖泊、沼澤等地,開采難度較大[5]。
在我國,鋰礦床分為硬巖型和鹽湖鹵水型,其中硬巖型最主要的是花崗巖型和偉晶巖型,以江西宜春花崗巖型,四川甲基卡、新疆可可托?;◢弬ゾr型為代表。鹽湖鹵水型鋰礦床則主要集中于位于西部地區(qū)的青海、西藏等地,以西藏扎布耶鹽湖為代表[1]。
目前自然界已發(fā)現(xiàn)鋰礦物約150種,最主要有鋰云母、透鋰長石、鋰輝石三種,還有磷鋰鋁石、鐵鋰云母等。
鋰云母:鋰云母是最常見的一種鋰礦物,顏色為紫色、粉色或無色,具珍珠光澤,呈短柱體、小薄片集合體或大板狀晶體。多含銣和銫,常常賦存于花崗偉晶巖中,是提煉鋰的重要原料之一。其中江西宜春鋰云母資源集中,質(zhì)量優(yōu),是我國重要的鋰云母產(chǎn)地[6]。
鋰輝石:顏色呈灰白、灰綠、紫色或黃色等,常見于花崗偉晶巖中,常與電氣石、水晶、綠柱石伴生。是目前開采利用鋰礦物最主要的類型。
透鋰長石:通常為白色、黃色。常產(chǎn)生于花崗偉晶巖中,與鋰輝石、銫榴石、彩色電氣石等共生,與其他鋰礦物一起作為提取鋰的礦物原料。
圖2 常見鋰礦物類型
鋰礦的選礦方法常用的有三種,手選法、浮選法、化學(xué)或化學(xué)-浮選聯(lián)合法。
手選法是20世紀(jì)國內(nèi)外提取鋰礦最主要的方法,因?yàn)殇嚨V大多產(chǎn)自偉晶巖礦床,鋰輝石等礦物顆粒粗大,肉眼可以識(shí)別,易于手選。但是這種方法效率極低,工作量大,資源浪費(fèi)嚴(yán)重,所以除一些貧窮的發(fā)展中國家以外,已逐漸被機(jī)械選礦所代替。
浮選法的研究和應(yīng)用較早,國外在20世紀(jì)30年代已將浮選法用于鋰輝石精礦的工業(yè)生產(chǎn)。鋰輝石浮選分為反浮選和正浮選。鋰云母易浮,常用正浮選;綠柱石的工業(yè)浮選報(bào)道的極少。我國在20世紀(jì)中葉才開始進(jìn)行鋰輝石、綠柱石的浮選,隨后又進(jìn)行了鋰云母浮選、鋰鈹分離和其他鋰鍍礦的研究,確定了鋰輝石、綠柱石、鋰云母的浮選工藝流程,并在新建的鋰鍍選礦中得到應(yīng)用。
此方法多用于從鹽湖型鋰礦床中提取鋰鹽。大致流程是將鹵水曬干、蒸發(fā),使鈉鹽和鉀鹽沉淀后析出,氯化鋰濃度達(dá)到6%左右時(shí),人工用蘇打法將氯化鋰轉(zhuǎn)變成碳酸鋰固體。
鋰廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域,隨著科技的發(fā)展,大批諸如手機(jī),數(shù)碼相機(jī),移動(dòng)工具等電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),電池行業(yè)已成為鋰資源最重要的消費(fèi)領(lǐng)域。
此外,碳酸鋰也在陶瓷行業(yè)占據(jù)著舉足輕重的地位,是陶瓷行業(yè)降低能耗,轉(zhuǎn)型綠色經(jīng)濟(jì)的重要原料,與此同時(shí),玻璃行業(yè)對鋰的需求仍不斷加劇,因而,陶瓷、玻璃行業(yè)成為鋰的第二大消費(fèi)領(lǐng)域。
鋰在其他行業(yè)中也多有涉及,例如,鋰基潤滑脂具有抗氧、耐壓、潤滑性能好的優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于潤滑脂行業(yè),鋰鎂合金因其導(dǎo)電性,導(dǎo)熱性,延展性好被應(yīng)用于冶金領(lǐng)域。同時(shí)鋰也可以被用作冷卻劑,空氣調(diào)節(jié)劑,還能制造肥料,防治西紅柿腐爛和小麥銹穗病[7-10]。
鋰是人體必需的一種微量元素,與人體的健康關(guān)系密切,它可以提高人體免疫力,調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)活動(dòng),預(yù)防心腦血管疾病,有延年益壽的作用。如果體內(nèi)缺乏鋰,會(huì)對人體健康造成不利的影響,如壽命減短,行為不良等。同樣,體內(nèi)鋰超標(biāo)同樣會(huì)對人體造成危害,諸如頭疼,口齒不清,腎中毒等。
鋰是一種十分重要的資源,當(dāng)前我國對鋰資源的需求量呈現(xiàn)日益增長的趨勢,而資源需求量大,對外依賴度高,技術(shù)方法的滯后是導(dǎo)致我國鋰礦資源打不開局面的關(guān)鍵,鑒于此,我國應(yīng)加大對鋰資源的勘查力度,發(fā)揮我國地域遼闊的優(yōu)勢,把握住有利時(shí)機(jī),吸取國外的成功經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化方法,加快國內(nèi)鋰礦資源基地的建設(shè),為新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供資源保障。