电池用锂的新惊喜来源 - 《华尔街日报》

道路上日益增多的电动汽车需要大量锂矿来制造电池。为了寻找新的供应来源，企业和研究人员正转向一个意想不到的资源：油气藏。

这些油气田不仅蕴藏碳氢化合物，还含有包含钠、钙及少量锂等金属元素的卤水。当钻探者钻入饱含石油的地层时，卤水会与最终成为燃料的分子一同涌出地表，而企业过去总是迅速丢弃这些富含矿物质的液体。但随着电动车电池材料变成珍贵商品，锂业公司正在开发从卤水中提取锂的技术——油气公司也重新审视起这一资源。

研究人员和分析师表示，这种被称为"直接锂提取"的工艺可能标志着该行业的新纪元。

提取过程可能较为耗时且尚未实现大规模商业化，但对锂日益增长的需求正促使人们更关注新方法。“我们需要重新思考，寻找需要现代工艺来解锁的资源，“总部位于温哥华的Standard Lithium公司首席执行官罗伯特·明塔克表示。

在阿肯色州的斯马科弗地区，工作人员正在为Standard Lithium公司的卤水采样活动准备钻井。图片来源： Pitts Media在如今油气产量较少的阿肯色州，Standard Lithium公司正在运行一个从油田卤水中提取锂的示范工厂。在加拿大，E3 Lithium公司正与一家油气公司合作，从枯竭的油田中生产锂。而在西得克萨斯州和新墨西哥州的二叠纪盆地，钻探商Devon Energy公司正与其他公司合作测试从油气伴生废水中提取锂的技术。

根据波士顿咨询集团的分析，预计本十年内锂电池需求将激增，到2030年美国需求预计增长近六倍，达到520亿美元。政府提供的数十亿美元补贴也在支持企业押注于寻找新的金属提取方法。

目前，全球大部分锂供应来自澳大利亚、智利和中国。投行Raymond James数据显示，去年全球开采的13万吨锂中，这三国贡献了约92%。生产商通过粉碎岩石提取锂，或抽取浅层地下卤水（其锂浓度远高于油田卤水）注入巨型蒸发池收集锂。这一过程需消耗大量水资源，环保组织称蒸发池可能污染空气和土壤。

企业和研究人员表示，采用直接锂提取技术开发北美油田卤水的破坏性较小。由于能源公司已钻探数百万口油气井并收集了地下数据，锂矿勘探者能精准定位资源。

直接提取技术可加速锂生产。高盛4月报告显示，卤水池浓缩锂需耗时18个月且回收率仅50%。而直接提取技术将卤水输送至处理单元，通过化学药剂、树脂或膜分离等技术捕获锂离子，处理后水回注原生含水层。该过程仅需数日，回收率高达90%。分析师指出，该技术同样适用于富锂浅层卤水。

该技术带来了一些挑战。标普全球商品洞察金属与矿业研究总监凯文·墨菲指出，由于每种卤水都是独特的化学混合物，直接提取锂需要为每个项目定制方案。卤水中锂浓度越低，运营成本就越高，因为生产商需要处理更多水体。墨菲表示，其他元素的存在也可能干扰提取过程。

E3锂业公司2022年在加拿大阿尔伯塔省钻探的首批用于锂评估的卤水生产井之一。图片来源：E3在加拿大阿尔伯塔省，E3锂业公司计划从已枯竭的勒杜克油田巴肖地区提取这种金属，该地区估计蕴藏约1600万吨锂——约为加拿大岩矿锂储量的五倍。该公司已获得总计超过3000万加元（约合2200万美元）的加拿大联邦拨款。据相关公司披露，埃克森旗下石油生产商帝国石油（曾在勒杜克发现石油）已向E3锂业投资640万加元。这项合作使E3锂业得以利用帝国石油的自有土地及其水资源与油藏管理技术。

“我们采用传统石油行业的运营模式，“E3锂业首席执行官克里斯·杜尔诺博斯表示。

E3锂业公司计划于2023年第三季度启动其萃取试验工厂的运营，希望每年生产2万吨氢氧化锂。该公司计划从1.5英里深处抽取卤水，可能利用现有井和新钻井。随后，液体可能会通过管道输送到一个设施，在那里，吸附材料将捕获锂并去除杂质，形成浓缩液体，然后进一步精炼成电池级材料。

阿肯色州南部的斯马科弗地层被认为是北美最有希望测试和部署该技术的地区之一。据知情人士透露，埃克森美孚今年购买了该地区一个重要锂矿前景区的钻探权，并计划进行开发。据一些估计，该地区的锂浓度可超过每升500毫克，而勒杜克油田的锂浓度约为每升75毫克。

埃克森美孚拒绝置评。

该地区的化工公司长期以来一直从枯竭的油田生产卤水以收集溴，这是盐水中宝贵的化学物质。现在，锂公司也想分一杯羹。

标准锂业的一名操作员监控连续直接锂萃取过程的性能，并在工厂现场进行质量控制测试。图片来源：标准锂业自2020年起，标准锂业与德国化工企业朗盛公司就在斯马科弗地区运营着一座工业级工厂。朗盛将卤水加工成溴的原料，以每分钟约3000加仑的流量输送到该设施。标准锂业首席执行官Mintak表示，利用同一批卤水，该公司预计该工厂每年可生产略低于6000公吨的锂，并计划通过阿肯色州的多个项目实现5万公吨的年产量。

部分企业希望直接提取技术能为其打开新墨西哥州二叠纪盆地和西得克萨斯州（美国最活跃的油田）的锂资源大门。当地钻探商为压裂页岩层，每天向井下注入数百万加仑的水。当这些废水与卤水一同返排时，生产商必须进行处理。据投行高盛数据，2021年二叠纪盆地日均产水量约1800万桶。高管和分析师指出，通过提取盐水中的锂实现资源化利用，可帮助钻探商抵消废水处理成本。

二叠纪盆地生产商德文能源首席技术官Trey Lowe透露，该公司已通过风投机构向从事直接提锂等替代能源技术与项目的企业投资数千万美元。鉴于二叠纪卤水中锂浓度极低，德文正与专业公司合作测试金属富集技术，并探索提取碘等其他高价值化学元素的方法。

其他人则持更怀疑的态度。二叠纪盆地一家水资源管理公司Aris Water Solutions的首席执行官阿曼达·布罗克表示，他们研究过从废水中提取锂，但考虑到锂价和生产成本，他们认为短期内不具备可行性。

“我们希望能找到经济高效提取锂的方法，“她说。

联系作者本瓦·莫伦请致信[email protected]

本文发表于2023年6月8日印刷版，标题为《锂的新惊喜》