『壹』 我國鋰礦的分布特徵
【國外鋰礦資源】世界鋰資源極為豐富,據美國地調局1999年統計報道,按Li20計,全球已查明的鋰資源儲量730萬噸,儲量基礎2020萬噸(不包括中國、俄羅斯、阿根廷、納米比亞、葡萄牙等國)。
鋰礦資源可分為礦石鋰和鹵水鋰兩種類型。主要賦存於鹽湖鹵水和花崗偉晶岩礦床中,其中鹽湖鹵水鋰佔世界鋰儲量的66%和儲量基礎的80%以上,目前已成為世界鋰的主要來源。
【我國鋰礦資源】我國鋰資源豐富,礦床類型分為內生礦床、外生礦床及少數的粘土型礦床、古岩鹽礦床和油氣田鹵水礦床。內生礦床有花崗岩型、偉晶岩型、氣成——熱液型和熱液型;外生礦床以第四紀鹽湖鹵水礦和地下鹵水礦為主。當前具工業意義和潛在工業意義的礦床是偉晶岩型、花崗岩型和鹽湖鹵水型。
我國偉晶岩型鋰礦多見於地槽褶皺帶和地台區隆起與坳陷的過渡帶,與礦床有關的岩體主要為海西期、燕山期花崗岩。礦床由成群成帶的偉晶岩脈組成,脈體往往具有對稱性和同心狀礦物共生組合的結構分帶特徵。礦床以鋰鈹為主,伴生鈮鉭銣銫等。鋰礦物為鋰輝石,也有鋰雲母及鐵鋰雲母。礦石品位以0.8%~1.4%(Li2O)居多,礦床規模以大中型為主,一直作為我國鋰礦的主要開采對象。這類礦床主要分布在新疆、四川、河南、湖南,福建也有產出。值得指出的是,在新疆阿勒泰、川滇西部、西昆侖和東秦嶺廣大地區都有較大的尋找鋰礦潛力。
花崗岩型鋰礦,也是國內正在開發利用的類型,礦石類型為鋰雲母。江西宜春414礦是該類型礦床的典型代表。該礦位於華南褶皺系武功山隆起區,礦體賦存於燕山期花崗岩株的頂部,由全風化、半風化和原生礦三種類型組成,以原生礦為主。礦石礦物有鉭鈮錳礦、細晶石、含鉭錫石和鋰雲母,鉭為主要礦產,鋰為伴生礦,Li2O品位較低(平均0.392%),但礦床規模大,易采選。這類礦床目前僅見於江西,但在南嶺廣大地區仍有一定的找礦遠景。
鹽湖鹵水礦床,主要產於我國青藏高原。鋰礦為現代鹽湖型液體礦,賦存於鹽湖的晶間鹵水、孔隙鹵水和湖表鹵水中,以鋰為主的礦床含鋰品位較高,LiCl含量2.2~3.1g/L,並共生鉀、鎂、硼、鹽礦等,如青海台吉乃爾鹽湖,是我國最大的以鋰為主的鹽湖鹵水礦床。與鉀、鎂鹽及硼礦伴生的鋰礦,含鋰品位較低,但儲量巨大。藏北高原是我國另一大鹽湖區,已初步查明有大量含鋰鹽湖,是我國鹵水鋰資源重要的成礦遠景區,特別值得提出的是藏北扎 布耶鹽湖,其儲量巨大,品位亦高(金屬鋰1g/L),而且Mg/Li比值較低,是一個很有價值的優質鋰礦資源,可以說扎布耶鹽湖的開發利用將對我國21世紀鋰工業發展有直接的影響。
『貳』 鋰輝石(Spomene)、鋰雲母(Lepidolite)
一、概述
鋰是最輕的金屬,具有很強的化學活潑性,是典型的親石分散元素,它的地質豐度為20×10-6。自然界含鋰礦物共有100多種,目前工業上應用的鋰礦物只有5種,即鋰輝石、鋰雲母、透鋰長石、磷鋰鋁石和鐵鋰雲母。而鋰輝石、鋰雲母是目前固體鋰礦的主要來源。鋰輝石、鋰雲母既是提煉鋰的主要礦物原料,也是玻璃、陶瓷、化工工業中的優質物料,其中色澤美麗者可做寶石。
二、礦物性質
鋰輝石屬單斜晶系,集合體呈粒狀或板狀,白色—灰白色,玻璃光澤,硬度6~7,密度3.1~3.2g/cm3。鋰雲母屬單斜晶系,集合體呈鱗片狀,紫色或黃綠色,玻璃光澤,硬度2~3,密度2.8g/cm3。
鋰輝石的化學分子式為 LiAl[Si2O6],含 LiO28.1%。鋰雲母的化學分子式為 KLi1.5Al1.5[AlSi3O10](F,OH)2,含LiO21.23%~5.9%。
三、用途
鋰輝石、鋰雲母的主要用途有:
1)提煉金屬鋰。鋰輝石和鋰雲母是提煉鋰金屬的主要原料,用碳酸法提取製成碳酸鋰時,還可綜合回收鋰、銣、銫。
2)作陶瓷原料或陶瓷原料的添加劑。可以製造耐高溫、不膨脹的特種陶瓷,提高強度,降低燒成溫度,縮短燒成周期,節約能耗20%。
3)作玻纖的添加劑,可降低玻璃液的黏度。
4)作特種玻璃如顯像管、工藝品的添加劑,可降低熔化溫度,提高產品質量。
5)結晶良好的鋰輝石是寶石材料,而色澤艷麗的鋰雲母塊狀集合體是工藝雕刻材料,這類玉石總稱為紫丁香。
四、地質特徵
我國鋰資源有兩大主要類型。一種是賦存於第四紀鹽湖內的晶間鹵水,湖水中的液體礦用其提取鋰和鋰化合物的生產工藝已經突破,很有資源潛力。另一種就是本文涉及的固體礦產,如鋰輝石、鋰雲母等。
根據固體鋰礦床(點)產出的地質條件、礦床地質特徵、岩漿分異演化規律和礦床的工業應用價值,我國固體鋰礦床劃分為三種成因類型,即稀有金屬花崗偉晶岩型、花崗岩型、花崗細晶岩型。從儲量、品位、工業應用價值看,花崗偉晶岩型最為重要,花崗岩型次之,花崗細晶岩型目前工業上暫不能利用。
花崗偉晶岩型礦床主要賦存於偉晶岩脈體中。含礦脈體存在兩種產狀。一種產於與之有關的花崗岩體接觸帶幾百米至幾千米范圍內,屬於岩漿期後分異氣成階段D-E相(600~500℃)的產物。含礦脈體一般成群出現,沿接觸面方向呈雁形排列,分帶特徵一般,礦化均勻有規律。礦石粗粒似偉晶結構,塊狀結構。礦石礦物組合有鋰輝石、鋰雲母、石英、鈉長石、綠柱石、鋁鉭鈦礦等。如四川可爾因、江西石城、福建南平等礦床。另一種產於區域變質岩地區,受區域構造和次級構造控制明顯,周圍雖有同期或不同期的花崗岩體,但對偉晶岩的形成和分布沒有直接的控製作用。一般脈體內分帶性較好,礦體就位於中間帶,即石英鋰輝石帶和鋰雲母鈉長石帶中。礦體規模不大,但礦化好、品位高。礦石按工業類型可分為鋰輝石-鉭礦型和鋰雲母-鉭礦型。礦物組合前者為鋰輝石、石英、少量鋰輝石和微斜長石。
花崗型礦床賦存於燕山早中期酸性花崗岩體內,含礦岩體一般呈岩株、岩牆、岩枝、岩脈、岩蓋等形式產出。岩體規模不一,出露面積最大者達9.5km2,最小者僅有2km2。圍岩主要為淺變質砂岩、板岩、長石砂岩等,圍岩蝕變較弱。含礦岩體具有明顯的垂直分帶現象,自岩體中心至外邊緣可分為粗粒黑雲母花崗岩帶、中粗粒雲母花崗岩帶、細粒少鈉長石鋰雲母花崗岩帶、細粒鈉長石鋰雲母帶。各帶之間呈漸變過渡關系。礦體賦存於岩體外側邊緣分異帶中。礦石為鱗片粒狀結構,塊狀構造,有時見鈉長石化和雲英岩化交代作用。礦石礦物主要有鋰雲母、鋰白雲母、石英、鉀長石、斜長石等。
花崗細晶岩型礦床賦存於燕山中期晚階段的細晶岩脈體中,圍岩為燕山期黑雲母花崗岩、似斑狀花崗岩。細晶岩單脈體最長800 m,最短150 m,平均脈寬4~6 m,脈帶總長大於7500 m,向下延伸大於300 m,在走向上有分枝復合和膨縮的現象,向深部有變窄變尖的趨勢。礦石礦物主要有鋰雲母、鋰銫雲母、石英、鈉長石、鉀長石,副礦物有鈮鉭鐵礦、含鈮鉭錫石、黃玉等。塊狀構造,斑狀結構,基質為顯微鱗片粒狀變晶結構。
該礦床特點是整體礦區中的細晶岩脈體即為鈮、鉭、鋰、銣、銫礦體,前人經對原礦實驗,證明鋰、銣、銫大部分賦存於鋰銫雲母、鋰雲母中,三者關系密切。
五、礦床分布
我國已探明鋰輝石、鋰雲母等鋰礦產地33處,散布於四川、江西、湖南、新疆、河南、福建、山西七省區。根據這些礦床的分布地域、構造條件、岩漿岩條件、礦床類型和產出時代特徵,我國的鋰輝石、鋰雲母礦床主要分為5大成礦區。
幕阜山-武功山成礦區,該礦區有鋰礦床(點) 6處,主要有宜春花崗岩型鈮鉭、鋰雲母礦,平江傳梓源花崗偉晶岩型鈮鉭、鋰輝石礦和宜豐花崗細晶岩型鋰雲母、鋰銫雲母礦。成礦時代為燕山中、早期。
武夷山成礦區,有鋰礦床(點) 6處,主要有石城姜坑裡和海羅嶺花崗岩型鈮鉭、鐵鋰雲母礦,石城勝利偉晶岩型鋰輝石、鋰雲母礦和南平西坑花崗偉晶岩型鈮鉭、鋰輝石礦。
東南嶺成礦區,產出鋰礦床(點) 5處,多為伴生礦產,品位、規模有限。代表礦床有:臨武香花鋪花崗岩型鋰雲母、鋰銫雲母礦,贛縣牛嶺坳花崗岩型鋰雲母礦,於都上坪偉晶岩型鐵鋰雲母礦和大余漂壙偉晶岩型鐵鋰雲母礦。
邛崍山-大雪山成礦區,有鋰礦床(點)6處,均為偉晶岩型鋰輝石礦,礦床品位高、儲量大,燕山期成礦。代表性礦床有金川可爾因偉晶岩型鋰輝石礦床、康定甲基卡偉晶岩型鋰輝石礦床、乾寧容須卡偉晶岩型鋰輝石礦床及康定然登偉晶岩型鋰輝石礦床。
東秦嶺成礦區,偉晶岩脈分布密集,其成礦時代較早,以加里東期為主,海西期次之。代表礦床為河南盧氏南陽山及蔡家溝偉晶岩型鈮鉭、鋰輝石、鋰雲母礦。
六、可供資源
當前,我國的鋰輝石、鋰雲母礦主要用於冶煉金屬鋰,玻璃、陶瓷行業的用量還不是很大。雖然可以節能,但價格較貴,限制了鋰礦物在玻璃、陶瓷行業中的應用。現在我國的玻璃纖維工業發展很快,而在玻璃液中加入鋰礦物可以改善玻璃纖維的質量和產量,是一個很有前途的應用領域。因此,如果鋰礦物在建材行業中廣泛使用的話,現有的鋰資源還是不夠的,應大力加強對鋰礦資源的勘查。
『叄』 金屬界中的「侏儒」——鋰
在地球上,據科學家測算,金屬鋰在地殼中的含量大約為0.0065%,因此,鋰也被稱之為「稀有金屬」。
鋰對我們來說即熟悉,同時又是陌生。在我們的日常生活中,鋰主要用於電子產品的電池中,鋰離子電池是當今手機電池的主要來源。那麼,金屬界中的「侏儒」——鋰有什麼特別之處呢?
一:為什麼稱之為金屬界中的「侏儒」呢?
鋰是人類目前發現的金屬中,其密度是最小的,為0.534g/cm³,它的密度比任何有機物的密度還要小,因此金屬鋰通常被封存在石蠟中。如果石蠟是液體的話,金屬鋰同樣會浮在石蠟上面。由於鋰在金屬中密度最小,故而質量最輕,因此被人們習慣的稱之為金屬界中的「侏儒」。
二: 鋰為什麼能做電池原料呢 ?
鋰在所有的金屬中,其金屬活動性是最強的,其電極電勢也是相當大的,它的電極電勢達到了-3.03V。關於電極電勢這個概念,需要在此說明一下。
當金屬鋰在溶液中時,鋰離子會脫離金屬鋰,在金屬鋰的下端就會聚集大量的電子,根據同種電荷相吸的理論,那麼溶液中的鋰離子就會往金屬鋰下端靠近,這時溶液、鋰離子、金屬鋰就形成了一個雙電層,而雙電層之間的電勢差就稱之為電極電勢。
也許有人在此會問,金屬鋰的物理性質並不活波,為什麼它的金屬活動性是最強的呢 ?
金屬的活動性與金屬的金屬性不是一個概念,金屬的活動性強弱只與金屬的電極電勢有關,金屬的電極電勢越大,金屬的活動性也就越強。但金屬的活潑性從金屬的化學性質可以判斷,在中學階段,常見金屬的活潑性從大到小依次為:鉀(K)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋁(Al),鋅(Zn)、鐵(Fe)錫(Sn)、鉛(Pb)、{氫(H),銅(Cu)、汞(Hg)、銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)。
從金屬的活潑性排名表中就能看出,根本就沒有鋰,那麼,鋰又有什麼化學性質呢 ?
金屬鋰的發現離不開電化學的發展,科學家最先從熔融狀態下的氯化鋰中電解出了鋰單質,它的外表呈現出銀白色,質地柔軟,在燃燒時發出紫紅色的光。其原子核外最外層只有一個電子,這個電子也容易失去,因此金屬鋰的化學性質還是活潑的。
例如在常溫下,金屬鋰就可以與氮氣發生反應,6Li+N2=2Li3N。
另外,鋰與鈉在一個周期內,都屬於鹼性金屬,其化學性質也頗為相似,都能與水反應置換出氫,2Li+2H2O=2LiOH+H2↑。鋰除了與鈉有相似的化學性質外,鋰還有7個同位素,其中Li6能夠捕獲快速移動的中子,因此鋰的同位素Li6常常用在製造核 武 器上。
那麼,鋰除了能用在製造武 器上,還有什麼用途呢 ?
1:救生
據有人測算,兩公斤的氫化鋰遇水後能放出5.66千升的氫氣,因此,有人將氫化鋰用於飛機的救生上。當飛機發生不測墜入水中時,裝在飛機上的氫化鋰就可以與水作用,生成的大量氫氣就可以將飛機浮在水面上,從而人送搜救人員迅速的鎖定飛機的位置。
2:發現遙遠的星球
人類對太空的 探索 從未止步過,而氟化鋰對紫外線有極高的透明度,因此,用這種材料可以幫助人類發現更遙遠的星球, 探索 地外生命。
雖然鋰在地球上的含量非常稀少,但是我國的鋰資源還是相當豐富的,光江西省一年開採的鋰資源就可以供應全國一年鋰的使用,這也為我國發展電動能源提供了強大的保障。