我国锂铍钽铌矿产资源选冶加工现状与展望丨中国工程科学

抖音推荐 2025年02月22日 04:46 3 admin

本文选自中国工程院院刊《中国工程科学》2024年第5期

作者：孙传尧，朱阳戈，宋振国，张晓亮，孙小朋，肖仪武，王臻，何文洁，闫丽

来源：我国锂铍钽铌矿产资源选冶加工现状与展望. 中国工程科学. 2024, 26(5): 248-258.

编者按

锂、铍、钽、铌广泛应用于航天航空、国防军工、能源电池、热核聚变、信息、医疗等领域，具有不可替代性，是抢占科技制高点、关乎国家安全的战略资源。锂、铍、钽、铌选冶加工是保障我国相关资源安全供给的核心环节，是支撑我国新能源战略、科技强国战略，实现“双碳”战略目标的关键。

中国工程院孙传尧院士研究团队在中国工程院院刊《中国工程科学》2024年第5期发表《我国锂铍钽铌矿产资源选冶加工现状与展望》一文。文章针对包括资源勘查、选矿、冶炼、材料加工在内的锂铍钽铌全产业链，总结了我国锂铍钽铌资源概况、选冶加工产业发展现状，分析了当代锂铍钽铌选冶加工的基本特点，凝练了锂铍钽铌资源勘查及选冶加工存在的问题。进一步研判了未来锂铍钽铌矿产资源选冶加工的重点任务，包括加强重点矿集区勘查、建立硬岩锂矿共（伴）生资源选冶综合利用技术体系、突破难处理液体锂资源清洁高效提锂关键技术、提高铍钽铌高端材料生产能力、加强尾矿综合利用研究、建立锂二次资源循环利用体系，提出了锂铍钽铌矿产资源选冶加工的保障举措，包括加强资源勘查，建立战略性储备机制，加强低品位资源综合利用和高端材料制备科技创新，给予铍采选冶加工企业以政策支持，扶持重点省份工业发展，建立区域性集中冶炼厂，支持我国企业境外投资资源开发，以此推动锂铍钽铌选冶加工及综合利用产业高质量发展、保障锂铍钽铌资源供应安全。

一、前言

锂、铍、钽、铌广泛应用于航天航空、国防军工、能源电池、热核聚变、信息、医疗等领域，具有不可替代性，是抢占科技制高点、关乎国家安全的战略资源。锂、铍、钽、铌资源的安全和稳定供应，是支撑我国新能源战略、科技强国战略，实现“双碳”战略目标的关键。

我国是世界最大的锂、铍、钽、铌消费国，而自有资源供应能力较弱、对外依存度偏高，安全供应形势较为严峻。我国锂、铍、钽、铌资源储量相对丰富，而资源开发利用程度偏低导致国内资源供应不足。近年来，我国在生态脆弱地区发现了大量的硬岩锂资源，亟待开发；硬岩锂矿多为锂、铍、钽、铌共（伴）生矿，存在品位低、成分复杂、选冶工艺滞后的情况，选矿与综合回收难度较大，尤其是分离锂辉石和绿柱石属于世界性难题；新疆白杨河地区发现了大量的羟硅铍石，相应的选矿、冶炼技术尚未突破；盐湖资源镁锂比高，而提锂技术工程转化难度较大。

选冶加工是提高锂、铍、钽、铌资源保障能力的核心环节，为了增强国内供应能力，亟需形成适应我国资源特点的选冶加工技术体系。本文在深入分析我国锂、铍、钽、铌开发选矿与冶炼技术现状的基础上，概括行业发展特点、凝练存在的问题，展望行业发展的重点任务与保障举措，以促进锂、铍、钽、铌选矿与冶炼技术进步，推进锂、铍、钽、铌资源绿色高效开发利用，保障锂、铍、钽、铌战略矿产资源供应安全。

二、我国锂铍钽铌资源概况及选冶加工产业现状

（一）我国锂铍钽铌资源概况

我国锂、铍、钽、铌资源相对丰富，分布集中。中国地质调查局的统计数据表明：我国锂矿、铍矿、钽矿、铌矿资源量分别为6.464×106 t、5.2×103 t、1.01×105 t、2.128×106 t，各占对应世界资源总量的6.11%、5.2%、14.85%、5.9%；锂矿主要分布在青海（41%）、西藏（28%）、四川（12.5%）、江西（7%）、新疆（3.5%）等省份；铍矿主要分布在湖南（33.4%）、新疆（24.9%）、四川（17.9%）、内蒙古（13.1%）、江西（5.4%）等省份；钽矿主要分布在江西（25.8%）、内蒙古（24.2%）、广东（22.6%）、湖南（8.60%）等省份；铌矿主要分布在内蒙古（79.4%）、江西（12.9%）、四川（3.3%）、广西（2.4%）等省份。

2022年，我国锂、铍、钽、铌矿产品原料对外依存度分别为67%、95%、93%、99%。对外依存度偏高的主要原因是，国内资源开发利用难度高、矿石品位低、可供经济开采的资源占比较低，共（伴）生含有多种有价金属但综合利用困难。高镁锂比盐湖锂资源占我国锂资源总量的50%以上，以硫酸盐型为主，也含相当数量的氯化物型，镁锂比范围为20∶1~1200∶1。锂、镁性质相近且分离困难，在当前的技术经济条件下进行开发利用难度较大，导致提锂成本偏高。我国铍、钽、铌矿的资源品位低，共（伴）生矿物复杂，开发利用难度高，具有经济开采价值的资源较少。我国铍矿品位多在0.05%以下，而国外主流品位为0.2%~0.6%；我国钽矿石品位约为0.01%，同样低于国外高产钽矿；我国铌资源多存在于低品位的共（伴）生矿中，五氧化二铌的平均品位仅为0.008 3%~0.043 7%，远低于国外的高品位铌矿石（如巴西的阿拉萨铌矿入选品位为2.5%）。国内外的铍、钽、铌矿产品位差异显著，加大了我国开发利用相关资源的难度，亟需通过技术创新与工艺优化来提高开发利用水平和综合利用效率。

花岗伟晶岩和花岗岩型矿床是我国重要的锂、铍、钽、铌共（伴）生矿床类型。中国地质矿产信息研究院的相关数据表明，在我国的铍矿床中，与锂、铌、钽矿伴（共）生的储量占比为48%；花岗岩型钽矿占探明储量的77.3%，花岗伟晶岩型矿床为钽、铌、锂，钽、铌、钨、锡，钽、铌、铍、锆、稀土等共（伴）生，相应储量占比为19.4%。可见，针对两类资源的勘查与开发利用在提高锂、铍、钽、铌的资源保障能力方面具有重要意义。

（二）我国锂铍钽铌资源勘查进展

近年来，在自然资源部战略性矿产资源找矿行动、国家重点研发计划项目、企业找矿工作的支持下，我国锂、铍、钽、铌矿勘查研究取得阶段性进展，为加快战略性稀有金属矿产资源国内勘探开发和增储上产确立了坚实基础。

在硬岩型锂矿方面，除了原先的12个锂矿成矿带（阿尔泰、大兴安岭、西天山、东天山、西昆仑、藏北、柴达木、松潘 ‒ 甘孜、四川盆地、秦岭、潜江凹陷、华南成锂（区）带），近十年来新发现了一些锂成矿区带以及相应的矿床，如阿尔金成矿带的瓦石峡南锂矿、怡达克锂矿、吐格曼锂铍矿、阿亚克（吐格曼北）锂矿、库木萨依锂矿、沙梁西锂矿、塔什达坂锂矿、黄龙岭锂矿，喜马拉雅成矿带的琼嘉岗锂矿、嘎波锂矿等。在新发现和已识别的成锂带中，存在工作程度偏低的锂矿床，如江南成矿带幕阜山矿集区的黄柏山锂辉石矿，松潘 ‒ 甘孜成锂带可尔因矿集区的加达、加达南锂辉石矿，甲基卡矿集区的木绒锂矿，柴达木盆地成锂区南北两侧的硬岩型锂矿等，可针对这些锂矿床开展深化找矿工作。在盐湖卤水型锂矿方面，柴达木盆地众多盐湖的湖表卤水含氯化锂量普遍较高，有良好的找矿前景。

在铍资源勘察和找矿方面，发现了新的铍矿和铍矿化现象。在藏南错那洞，云南贡山 ‒ 腾冲 ‒ 盈江、龙陵、马关 ‒ 麻栗坡、梁河县那俄，南岭成矿带中亚带，新疆白龙山等地区发现了花岗伟晶岩型铍矿。我国火山岩地区也有相应的铍矿化现象，如东南沿海火山岩地区出现了强烈的铍矿化现象，大兴安岭地区发现了多处铍矿点。这些找矿成果表明，我国铍资源有望在花岗岩型、伟晶岩型、火山岩型铍矿上取得突破，东南沿海火山岩地区、大兴安岭火山岩地区、藏南地区、新疆中西部地区具有良好的铍资源潜力。

我国伟晶岩型钽铌资源找矿前景可观。近年来，川西可尔因地区李家沟、甲基卡矿区外围，西昆仑大红柳滩、白龙山，阿尔金地区都取得了花岗伟晶岩型钽铌矿床找矿进展；但在这些地区侧重寻找锂资源，也应重视成矿岩体和靠近岩体的钠长石、微斜长石的钽铌资源。在我国东部，随着湖南省平江县仁里钽铌矿床的发现，江南造山带的稀有金属资源找矿工作逐步得到重视；在南岭地区，南平钽铌矿床所处的武夷地区的花岗伟晶岩型矿床具有钽铌找矿潜力；在青藏高原综合科学考察工作中发现了钽铌矿化现象，表明西南地区、西藏地区存在一定的钽铌资源找矿潜力；在其他地区如东天山的镜儿泉、与西昆仑毗邻的阿尔金地区，伟晶岩找矿工作也有良好前景。此外，大兴安岭成矿带的稀有金属矿床研究薄弱，而该地区存在巴尔哲稀土 ‒ 钽铌矿床，近年来又在锡林浩特市附近发现了石灰窑云英岩型钽、铌、铷矿床以及伴生锂、铷、钽、铌的维拉斯托大型锡矿床；大兴安岭地区出露较大面积的火山岩，在某些地段有钽铌异常现象，也表明东北地区具有发现共（伴）生钽铌矿床的潜力。

（三）我国锂铍钽铌选矿技术与生产现状

花岗伟晶岩中锂、铍与钽、铌共（伴）生，花岗岩中锂与钽、铌共（伴）生，这两类锂多金属矿的高效选别分离对保障锂、铍、钽、铌资源供应意义重大。但在实际生产中，锂得到较好的回收，钽、铌、铍的回收往往被忽略。

我国花岗伟晶岩型锂多金属矿中的有价矿物主要为锂辉石、绿柱石、钽铌矿物，其中共（伴）生的铍矿物、钽铌矿物含量通常较低，因而综合利用难度较高。锂辉石回收多采用浮选工艺，如四川甲基卡、业隆沟、李家沟、党坝，新疆志存等锂矿都采用了全浮的工艺流程（见图1（a））。多采用新型捕收剂低碱浮选回收锂辉石的工艺方案，锂辉石精矿品位为5%~6%，回收率为75%~85%。随着重介质选矿工艺的发展，近年来锂辉石选矿较多采用了重介质选别工艺，由重介质回收锂辉石精矿抛除部分低品位尾矿，再在重介质中浮选回收锂辉石。例如，新疆大红柳滩锂矿建成了重介质生产线，在实验室中针对重选尾矿开展了锂、铍浮选综合回收试验研究（见图1（b））；锂辉石的总体回收率为80%~85%，实验室中获得的铍精矿品位为6%，铍回收率超过60%。多数在生产的选矿厂未对钽、铌、铍开展综合回收，导致钽、铌一般富集在锂辉石精矿中；通常未进行钽、铌与锂的分离，铍一般损失在尾矿中。

图1 锂辉石选矿工艺流程

相较花岗伟晶岩型锂矿，锂云母矿品位低、选矿难度大，规模大、采矿难度小，具有良好的规模效应，成为近年来我国锂矿开发的主要对象。自2020年起，一批云母型锂矿选矿厂投产，主要位于江西省、湖南省；又以江西省宜春市最为集中，包括宜春钽铌矿、化山瓷石矿、新坊钽铌矿、枧下窝锂云母矿等项目，奉新时代锂云母选矿厂的处理量达到1×105 t/d。云母型锂矿多采用浮选工艺，产出单一锂云母精矿。宜春钽铌矿、河北兴隆矿业公司钽铌矿的矿物含量较高，因而采用了先回收钽、铌，再在钽、铌尾矿中回收云母的工艺。其他矿中的伴生钽、铌并未得到有效回收。少数矿山采用简易重选（铺布溜槽+摇床）、磁选方法在浮选前回收钽、铌，但回收率较低。

（四）我国锂铍钽铌冶金与材料加工技术及生产现状

我国是锂、铍、钽、铌冶炼生产大国，主要冶炼工艺较为成熟。锂冶炼提取生产工艺根据原料的不同可分为矿石提锂、卤水提锂。矿石提锂主要涉及锂辉石、锂云母两种原料，技术成熟，产品品质较好，但成本较高。矿石锂冶炼生产工艺有石灰烧结法、硫酸盐焙烧法、硫酸法、氯化焙烧法、压煮法等。早期矿石提锂主要采用石灰石焙烧法，存在除杂过程复杂、废渣量大等缺点，逐渐被淘汰。锂辉石冶炼以硫酸酸化焙烧法为主流，优点是锂收率高、工艺流程短、渣量少、能耗低，缺点是设备耐腐蚀性要求高、尾气处理成本高。锂云母冶炼在我国应用较广，多采用硫酸盐焙烧法，通过换用硫酸钠、硫酸钠钾等进一步降低生产成本。盐湖卤水提锂生产成本较低，但技术通用性不佳。国外盐湖锂资源以低镁锂比的优质资源为主，多采用较为成熟的沉淀法。我国盐湖锂资源超过80%的为高镁锂比资源，不利于开发利用；已在吸附法、膜法提锂方面取得技术突破，掌握了世界先进水平的提锂技术。

铍冶炼工艺有硫酸法、硫酸 ‒ 萃取法、氟化法。我国铍冶炼生产企业仅有五矿铍业股份有限公司、富蕴恒盛铍业有限责任公司两家，均以绿柱石为原料，分别采用硫酸法、硫酸 ‒ 萃取法；尚无硅铍石冶炼生产实践。美国企业的铍冶炼以硫酸 ‒ 萃取法为主，适应绿柱石、硅铍石等冶炼原料。主要通过湿法冶炼工艺从钽铌矿石中提取钽、铌金属，我国相关冶炼技术类型多样、产业规模大，在国际上处于领先地位。

锂材料加工的主要产品有金属锂、氯化锂、电池级碳酸锂、氢氧化锂等，我国均能实现自主生产，相应技术水平处于国际领先地位。我国是世界上氢氧化锂产量最大的国家，2023年产量为2.8×105 t，部分用于出口；我国碳酸锂产量约为4.6×105 t/a，也从