“掏锂”满天下：元素周期表“首位”金属元素有何妙用？_风闻

科普中国 2024年4月3日

2024年1月，媒体从自然资源部获悉，在我国地勘工作者在四川雅江探获了近百万吨锂资源，这是亚洲迄今探明的最大规模伟晶岩型单体锂矿。那么，啥是伟晶岩型单体锂矿？其发现又有什么重大意义？让我们从这“锂”说起。

01 这“锂”有一份小档案

锂（Lithium）是一种金属元素，位于元素周期表的第二周期IA族，也是化学元素周期表中排位第一的金属元素，元素符号为Li，它的原子序数为3，原子量为6.941。锂单质是一种银白色的、软质的金属，是密度最小的金属。然而，单质锂在自然界中并不多见。它的熔点为181 ℃，沸点为1342 ℃，比热容为3.58 kJ/kg·K，可与水反应。

锂元素

通常，IA族的碱金属具有非常明显的金属元素特征，如极易形成+1价阳离子、极低的电负性和第一电离能等。此外，锂原子容易极化其他的分子或离子，自身却不容易受到极化，这一点就影响到它和它的化合物的稳定性。

02 有“锂”有据：锂矿资源的分布

锂元素在自然界分布比较广泛，在地壳中的丰度为20 ppm，主要来源于岩浆岩和沉积岩中，其中，花岗岩中含量较高，平均含量达40 ppm。目前，在自然界中发现的锂矿物和含锂矿有150多种，其中比较常见的有锂辉石、锂云母、磷锂铝石、透锂长石及铁锂云母等。

锂辉石在紫外光下呈现荧光

在锂矿的众多类型中，伟晶岩型锂矿非常重要，特别是花岗伟晶岩型锂矿，是当前国际矿床学的研究热点。花岗伟晶岩通常容易富集稀有元素如锂、铷、铯、铍、镓、锡、钽、铌等。我国的伟晶岩型锂矿空间分布相对集中，主要分布在西昆仑、松潘-甘孜、阿尔泰等区域。

一个锂矿的鸟瞰图

数据显示，全世界已探明的锂矿资源中，智利、澳大利亚、阿根廷、中国、美国5个国家储量占比达到85.73%，其中，中国锂矿资源按基础储量计，占全世界的13.7%；按储量计，占全世界的25.7%。目前，我国已探明锂矿资源主要分布在四川、江西、湖南、贵州、河南和内蒙古等地。其中，四川锂矿储量占全国锂矿资源的60.56%，第二和第三分别为江西 (14.41%) 和湖南 (11.41%)。

03 “掏锂”满天下：锂的重要性及其广泛应用

锂广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业。随着电脑、数码相机、手机、移动电动工具、移动电源、新能源汽车、现代化工、核电、光伏等产业产品的不断发展，锂已经上升为国家最重视的新时代战略金属之一。目前，电池行业是锂最大的消费领域，玻璃和陶瓷行业成为锂的第二大消费领域。

▼电池制造业

由于很高的能量密度，以及质量轻、体积小、寿命长、性能好、无污染等优点，锂电池甚受青睐。近年来，锂电池在电池领域的占比已经从1997年的7%上升到2013年的35%，被广泛应用到笔记本电脑、手机、数码相机、小型电子器材、航天、机电以及军事通讯等领域。

▼玻璃制造业

锂精矿或锂化物主要在玻璃熔化过程中起到助熔作用，能够降低玻璃熔化时的温度和熔体的粘度，简化生产流程，降低能耗，延长炉龄，增加产量，改善操作条件，减少污染。在玻璃中添加锂化合物，还能降低玻璃热膨胀的系数，改善玻璃的光洁度，提高玻璃制品强度、延性、耐蚀性及耐热急变性能。

▼陶瓷制造业

加入少量锂辉石的陶瓷，其烧结温度更低、烧结时间更短，制成的陶瓷制品具有更好的流动性和粘着力，更加耐热、耐酸、耐碱、耐磨。目前，含锂辉石陶瓷广泛应用于微波炉托盘、电磁灶面板、汽轮机叶片、火花塞等制品中。

▼润滑脂制造业

锂基润滑脂具有抗氧、耐压、润滑性能好等优点，在-60~300 ℃范围内润滑脂的粘性变化很小。因此，锂基润滑脂被广泛应用于飞机、坦克、火车、汽车部件以及治金、石油化工行业中。

▼冶金产业

锂合金是航空制造业中轻合金、超轻合金、耐磨合金以及其他有色合金的重要组成部分。在合金中加入锂可以大大改善合金性能，例如，锂镁合金是高强度轻质合金，不仅具有良好的导热、导电、延展性，还具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击性能好、抗高速粒子穿透力等特点，被誉为“明天的宇航合金”，被广泛应用到航空航天、国防军工等领域。

国产大型客机C919首次大范围采用铝锂合金（来源：新华社）

锂也是良好的的脱气剂。将锂加入熔融的金属或合金中，锂就会与金属或合金中诸如氢、氧、硫、氮等气体发生反应，生成密度小、熔点低的化合物。这一过程不仅能除去气体，使金属变得更致密，还能消除金属中的气泡以及其他缺陷，从而改善金属的晶粒结构，提高金属的机械性能。除此之外：

金属锂具有热容大、液相温度范围宽、热导率高、粘度低和密度小等性质，在核聚变或核裂变反应堆中用作冷却剂；

溴化锂是一种高效水蒸气吸收剂和空气湿度调节剂，被广泛用于空调、除湿、制冷和空气净化系统；

锂盐肥料可以防治西红柿腐烂和小麦锈穗病；在铝电解槽中添加锂盐，能够提高融盐流动性，降低电解度，节约电能效果显著；

正丁基锂还用作合成苯乙烯、丁二烯醇的引发剂，广泛应用于耐高温和低温的橡胶密封材料和橡胶轮胎，其中橡胶轮胎加入丁基锂可使其寿命提高4倍以上。

锂真可谓是“万金油”，这次发现的锂矿无疑是对我国战略金属资源的重要补充，相信在未来合理地利用下，这笔资源定能促进我国诸多行业更上一层楼。

作者：徐畅 中山大学构造地质学博士

审核：董汉文 中国地质科学院地质研究所副研究员