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锂矿成因、锂矿的分类及特点

发表于:2022-11-25 15:10:04 作者:Lynn 浏览次数:3434
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锂是所有金属中最轻的元素。它广泛用于空气处理、电池、陶瓷、玻璃、冶金、制药和聚合物。应对全球变暖,可充电锂离子电池尤为重要,因为它们可以利用可再生能源(例如水电、太阳能或风能)为汽车和卡车提供动力,而不是通过燃烧化石燃料。

现如今,锂一般是从干旱沉积盆地下方抽出的盐水中提取出来的,或从花岗伟晶岩矿石中提取。卤水锂的主要生产国是智利,伟晶岩锂的主要生产国是澳大利亚。锂的其他潜在来源包括粘土、地热盐水、油田盐水和沸石。

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锂矿成因

当冷却的岩浆开始结晶矿物时,锂会留在剩余的熔体中,直到接近尾声。 地球历史上的活跃板块构造通过洋中脊和火山弧下方地幔的部分熔化,将锂集中在大陆地壳中。熔体或岩浆上升,然后冷却,成为地壳中的一块新岩石,带来了大量可用的锂。

常见的岩石或沉积物类型中,锂浓度高的是页岩(平均 66ppm)、深海粘土(平均 57 ppm)和低钙花岗岩(平均 40ppm)。这些微量浓度不足以形成矿床,甚至不足以形成锂是化学式一部分的矿物。当仅以此类微量浓度存在时,锂原子会替代常见的造岩矿物中的其他金属(通常是镁)。只有当有利因素的罕见组合排列时,锂矿物才会形成。

大多数已知的锂矿物存在于被称为锂-铯-钽 (LCT) 伟晶岩的粗晶花岗岩中。在锂资源方面,重要的矿产是锂辉石和透锂长石(均为硅酸铝锂)和粉云母锂云母(钾锂铝硅酸盐)。沉积岩中的主要锂矿物是粘土锂蒙脱石。锂极易溶解。在岩石的风化过程中,它往往会在溶液中被去除并被河流带到大海中。因此,预计锂会在海洋中积累,就像钠的积累使海洋变咸一样。然而,值得注意的是,海水中锂的含量低于 1 ppm。原因可能是,海水中的锂被粘土矿物微量清除,并在海底软泥中积累。

锂矿分类和特点

锂矿床大致可分为六大类,分别是:锂-铯-钽伟晶岩矿床、富锂花岗岩、封闭盆地的锂盐矿床、其他盐水中的锂、锂粘土矿床、锂沸石矿床。

1.锂-铯-钽伟晶岩矿床

锂-铯-钽伟晶岩发现于造山带的变质火成岩腹地,是板块汇聚的结果。大多数锂-铯-钽伟晶岩形成于大陆或微大陆之间的碰撞过程中,并与变质沉积岩熔融产生的富铝花岗岩有关。阿巴拉契亚山脉的数十个伟晶岩是在 3.7 亿至 2.75 亿年前的非洲和北美之间的长期碰撞中形成的。锂-铯-钽伟晶岩可以使用同位素年代学来确定年代。在伟晶岩中,通过利用铀 238 到铅 206 的衰变来确定矿物铌钽铁矿和锆石的年代。现在已经确定了来自六大洲的锂-铯-钽伟晶岩的年代。

2.富锂花岗岩

一些含白云母的花岗岩包括富含锂、钽、锡和氟元素的区域。在中国江西省宜春矿,黑云母-白云母花岗岩的顶部分级为白云母花岗岩,然后变成锂云母花岗岩,已开采锂和钽。富锂花岗岩与 LCT 伟晶岩密切相关,在最近的全球锂资源评估中,两者并没有相互区分。

3.封闭盆地的锂盐矿床

封闭盆地卤水矿床估计占全球已探明锂资源的 58%。锂卤水沉积物是富含溶解锂的含盐地下水的积累物。正在生产中的锂矿床的平均锂浓度范围为 160 至 1,400 ppm,估计锂资源量为 0.3 至 630 万吨。生产中的锂矿床位于亚洲、北美和南美,位于赤道两侧的北部和干旱纬度带内。这些矿床具有许多共同特征:

(a) 干旱气候;

(b) 包含盐湖或盐滩的封闭盆地;

(c) 构造驱动的沉降;

(d) 相关的火成岩或地热活动;

(e) 含锂烃源岩;

(f) 一个或多个充足的含水层,用于容纳盐水储层;

(g) 有足够的时间浓缩盐水。

4.其他盐水中的锂

深层油田盐水可能含有高达百万分之几百的锂。在某些地方,盐水中的锂含量高达每升 692 毫克 (mg/L)。卤水占据 1,800 至 4,800 米深处约 200 米厚的石灰岩的孔隙空间。盐水被称为被困的海水,随后通过热液方式富集了锂和其他微量元素。油田卤水作为潜在的锂资源有两个缺点。首先,它们通常出现在比封闭盆地盐水更深的深度(大于 1 公里)。其次,除非它们恰好位于干旱气候中,否则使用便捷且廉价的太阳能蒸发方法回收锂将是不可行的。地热盐水是锂的另一个潜在来源。这些流体传统上从它们所含的热量中获得价值,这些热量可以转化为机械能——但一些地热流体含有异常溶解的金属,包括锂。据报道Simbol, Inc. 现在正在加利福尼亚-墨西哥边境沿线的索尔顿海地区从地热盐水中回收锂。

5.锂粘土矿床

世界上一小部分粘土矿床富含锂。含锂粘土矿床约占世界锂资源的 7%。锂粘土存在于火山口的湖泊的热液蚀变沉积物中。通过用硫酸浸出粘土来回收锂的方法已被证明是可行的。在土耳其,世界级的 Bigadiç 硼酸盐矿床形成于充满裂谷相关湖盆的热液蚀变沉积物中,含有相关的锂蒙脱石。

6.锂沸石矿床

唯一记录在案的锂沸石矿床来自东欧巴尔干地区的新近纪盆地系统。Jadar 盆地的中新世湖床包括油页岩、碳酸盐岩、蒸发岩和凝灰岩。这些地层自生地长有大量的 jdarite 层,这是最近公认的沸石家族的硼-锂硅酸盐矿物。据报道,翡翠岩层有几米厚。这个单一的翡翠矿床估计占世界锂资源的3%。

以上是常见的六类锂矿石,目前用于提取锂并制成碳酸锂的锂矿有盐湖锂、锂云母、锂辉石等。鑫海矿装专业从事锂矿提纯工艺和设备等,如有需要欢迎咨询。