锂、铍、铌、钽矿概述

　　锂、铍、铌、钽是稀有金属主要品种，用途甚广。在稀有金属分类中，锂、铍为稀有轻金属;铌、钽为稀在难熔金属。

　　锂(Li)是自然界中最轻的金属。银白色，比重0.534，熔点180℃，沸点1342℃。锂是由瑞典化学家贝齐里乌斯(J.J.Berzelius)的学生瑞典人阿尔费德松(J.A.Arfvedson)于1817在分析研究从攸桃岛(Uto¨)采得透锂长石时首次发现的，贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium。1818年英国人戴维(H.Davy)通过电解碳酸锂制得小量金属锂。1855年德国人本生(R.W.Bunsen)和马提生(A.Matthiessen)通过电解熔融氯化锂制得较大量的金属锂，并较详细地研究了它的性质。1923年德国开始锂的工业生产。

　　锂是活泼金属，很柔软，在氧和空气中能自燃。锂也是一种重要的能源金属，它在高能锂电池、受控热核反应中的应用使锂成为解决人类长期能源供给的重要原料。锂工业的发展和军事工业的发展密切相关。50年代，由于研制氢弹需要提取核聚变用同位素6Li，因而锂工业得到了迅速发展，锂则成为生产氢弹、中子弹、质子弹的重要原料。锂的化合物还广泛用于玻璃陶瓷工业、炼铝工业、锂基润滑脂以及空调、医药、有机合成等工业。

　　铍(Be)是钢灰色轻金属。比重1.848，熔点1287℃，沸点2470℃，具有良好的耐腐蚀性和高温强度，导热率好，γ射线透射性好等性能。1798年法国化学家沃克兰(L.N.Vauquelin)发现铍的氧化物。1829年，德国化学家沃勒(F.Wo¨hler)和法国化学家比西(A.B.Bussy)各自用钾还原氯化铍的方法，分别制得单质的铍。沃勒将它命名为beryllium(Be)，而比西则命名为glucinium(Gl)，1957年才由国际纯粉化学与应用化学联合会(IUPAC)按前者定名。1898年法国人勒博(P.Lebeau)用电解氟化钠-氟铍酸钠熔体的方法制得小颗粒的铍。

　　铍是工业上的重要材料。工业用铍大部分以氧化铍形态用于铍铜合金的生产，小部分以金属铍形式应用，另有少量用作氧化铍陶瓷等。特别是在原子能、宇航和航空、冶金等领域具有重要用途。在原子能领域，如利用铍能使中子增殖作试验反应堆的反射层、减速剂和核武器部件等;在宇航和航空工业制造火箭、导弹、宇宙飞船的转接壳和蒙皮，大型飞船、空间渡船的结构材料，制作飞机制动器和飞机、飞船、导弹的导航部件，火箭、导弹、喷气飞机的高能燃料的添加剂;在冶金工业中是合金钢的添加剂，还可制作铍铜、铍镍、铍铝等合金。此外，也用于制作耐火材料与特种玻璃、集成电路、天线等。

　　铌(Nb)、钽(Ta)属难熔稀有金属，钢灰色，具有比重大(铌8.6、钽16.6)、熔点高(铌2467℃、钽2980℃)、沸点高(铌4740℃、钽5370℃)、强度高、抗疲劳、抗变形、抗腐蚀、导热、超导、单极导电及吸收气体等优良特性。铌和钽在元素周期表中同属一族，性质很相似，它们在自然界中共生在一起，赋存在铌、钽酸盐类矿物中。化学家们在19世纪初也正是从铌铁矿(钶铁矿)-钽铁矿系列矿物中发现了铌、钽这两个元素。

　　1801年英国化学家哈奇特(C.Hatchett)在分析矿石时发现了一种新元素，命名为Columbium(钶)，这个矿石也就称为Columbite(钶矿，现称为钶铁矿，即铌铁矿)。1844年德国化学家罗瑟(H.Rose)宣称他发现了一种“新”元素，因其性质和钽(tantalum)相似，在自然界和钽共生，钽是按希腊神话人物Tantalus(坦塔罗斯)命名的，于是就按Tantalus女儿Niobe的名字命名为Niobium(铌)。1866年确定钶和铌是同一个元素，这样在很长的一段时间里，同一元素出现了两种不同的名称，在美国采用钶，元素符号定为Cb;而在欧洲则用铌，元素符号定为Nb，直到1951年国际纯粉化学与应用化学联合会(IUPAC)决定将其名称统一为niobium(铌)，但有些国家仍沿用Columbium(钶)，如在一些美国的有关化学书籍中还看到Cb(钶)。

　　钽是由瑞典化学家爱克柏格(A.G.Ekeberg)于1802年发现的。他是从芬基米托(Kimito)地方出产的一种矿石里分析出一种新金属，按希腊神话中的英雄人物Tantalus(坦塔罗斯)的名字命名为tantalum(钽)，因为这种新金属具有英雄的特征，能够抵抗多种酸的侵蚀。

　　铌、钽具有耐腐蚀、冷加工性能好和氧化膜电性能好等优点，有许多重要用途。铌具有细化钢中晶粒的能力，广泛用于钢铁工业、电子工业、航天航空、原子能、海洋开发等领域，主要用作合金钢的添加剂、超导材料、高温合金、氧化物单晶、陶瓷电容器等。钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。用钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料等。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成型，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽还可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。(化学元素符号锂Li、铍Be、铌Nb、钽Ta)

全球分布情况

　　锂资源的全球分布具有明显的地理集中特征，南美洲的“锂三角”(智利、玻利维亚和阿根廷)、澳大利亚、美国和中国等少数国家占有全球锂资源的90%。锂主要存在于3种类型的矿床中：盐湖型(锂盐湖)、伟晶岩型(锂辉石)和花岗岩型(锂云母)。全球锂资源主要分布在国外，据美国地质调查局(USGS)2024年2月数据，全球已探明的锂资源量显著增长，约为1.05亿吨金属锂，可采锂储量为2800万吨金属锂;其中，南美“锂三角”占全球锂资源的56%，美国、澳大利亚分别占13%、8%，中国约占6%。在勘探资金投入加大及市场需求的推动下，新的锂矿藏陆续被发现。例如，2023年伊朗发现储量为850万吨的锂矿资源，2024年泰国发现储量为1480万吨的锂矿资源。这些新资源的发现有助于增加全球锂资源供应的多元性，为不断增长的锂电池需求提供更多的来源。

　　锂资源矿床类型多样，按工业类型划分为卤水型锂矿床和硬岩型锂矿床两大类，其中卤水型锂矿床包括盐湖卤水型和其他卤水型，硬岩型锂矿床包括伟晶岩型、黏土型、锂沸石型和沉积岩型等。所示为全球超级锂矿分布，伟晶岩型锂矿基本发育于澳大利亚西部、美国内华达州、墨西哥中部沉积盆地，以及中国的四川和江西等地;盐湖卤水型锂资源在南美洲的“锂三角”、美国内华达州和中国青藏高原地区等盐湖中储量丰富，同时富含钾、钠、镁、溴等有用的矿物;沉积岩型锂矿则集中于北美西部盆地、南美秘鲁东南部和塞尔维亚贾达尔盆地等地区;其他类型的卤水锂资源，如地热卤水和油气田卤水，其开发程度正在逐步提高;相比之下，由于技术限制，黏土型和锂沸石型锂矿床的勘探与开发程度仍然较低。

　　全球铍资源集中，巴西、俄罗斯、印度三国储量占比超60%，美国居第四位。铍的富集成矿方式多样，自然界铍矿物120多种，但具有商业开采价值的主要为绿柱石和羟硅铍石，仅美国以开采羟硅铍石矿为主，但占世界90%，其他国家均以开采绿柱石矿为主。探明的铍资源储量中，60%铍矿分布于美国，其次是巴西、俄罗斯、哈萨克斯坦、印度、中国及非洲等国家。美国地质调查局(USGS)数据显示，全球铍资源量(金属量)48.1万吨，排名前六国家合计占比81.08%，分别为巴西(14万吨，29.11%)、俄罗斯(9万吨，18.71%)、印度(6.4万吨，13.31%)、中国(5万吨，10.4%)、阿根廷(2.5万吨，5.2%)和美国(2.1万吨，4.37%)。

　　全球铌资源主要集中于巴西、加拿大、澳大利亚和俄罗斯等国家。其中，巴西的铌资源储量尤为丰富，占全球总储量的80%左右。巴西的莫罗道斯赛斯拉各斯(Morro dos Seis Lagos)矿山是世界上最大的铌矿山之一，其资源量高达897百万吨(Mt)，品位也相当可观，达到2.85%的Nb₂O₅。

　　与铌资源相比，全球钽资源的分布相对更为集中。澳大利亚和巴西是全球钽资源的主要分布国，两国的钽储量合计占全球总储量的95%以上。此外，非洲的刚果(金)、卢旺达、尼日利亚等国家也拥有丰富的钽资源。近年来，随着非洲国家矿业的发展，这些地区逐渐成为钽矿的主要生产地。

国内分布情况

　　中国拥有较为丰富的锂矿资源，主要分布在江西、青海、四川、西藏等省份。美国地质调查局的数据显示，截至2024年2月，中国锂资源总量为680万吨金属锂，然而仅300万吨金属锂被列为可开采储量。江西锂矿储量(氧化锂)255.24万吨，占全国锂矿储量的40.18%，为硬岩型锂矿;青海锂矿储量(氧化锂)186.61万吨，占全国锂矿储量的29.37%，为盐湖卤水型锂矿;四川锂矿储量(氧化锂)135.03万吨，占全国锂矿储量的21.26%，为硬岩型锂矿;西藏锂矿储量(氧化锂)56.29万吨，占全国锂矿储量的8.86%，为盐湖卤水型锂矿。其中，盐湖卤水型锂矿和硬岩型锂矿储量的占比分别为73.26%和26.74%。花岗伟晶岩型锂矿床主要分布在阿尔泰—阿尔金地区、西昆仑—川西地区、喜马拉雅地区和东秦岭—南岭地区。2024年初，自然资源部在四川雅江探获锂资源(氧化锂)近100万吨，是亚洲迄今探明最大规模伟晶岩型单体锂矿。青藏高原北部长达2800公里的松潘—甘孜—西昆仑成矿带发现伟晶岩型稀有金属成矿带，为中国大陆最大规模的硬岩型锂矿链。盐湖卤水型锂矿集中在青藏高原等区域，尤其是西藏中北部及柴达木盆地的盐湖中，其锂资源总量(氯化锂)可达2330万吨。地下卤水型锂矿主要位于柴达木盆地、吉泰盆地及江汉盆地内的潜江凹陷和江陵凹陷等区域。另外，黏土型锂矿主要集中在云南、贵州和广西等地。2022年在我国柴达木盆地首次发现黏土型锂矿，资源量大，品位较高。尽管锂资源总量可观，但优质锂矿资源相对较少，且分布地区海拔高、自然地理环境条件差、生态环境脆弱，这些是制约我国锂矿开采的主要难题。

　　我国铍资源分布主要集中在新疆、 四川、 云南及内蒙古四省区，已探明的铍储量以伴生矿产为主，主要与锂、钽铌矿伴生(占 48% )，其次与稀土矿伴生(占27%) 或与钨伴生(占20%)，此外尚有少量与钼、锡、铅锌及非金属矿产相伴生。铍的单一矿产地虽然不少，但规模很小，所占储量不及总储量的1%。

　　我国铍矿主要类型为花岗伟晶岩型，热液脉型和花岗岩(包括碱性花岗岩)型。花岗伟晶岩型是最主要铍矿类型，约占国内总储量的一半，主要产于新疆、四川、云南等地，这类矿床多分布在地槽褶皱带内，成矿年龄介于180～391Ma之间。花岗伟晶岩矿床常表现为若干伟晶岩脉聚集的密集区，如在新疆阿勒泰伟晶岩区，已知有10万余条伟晶岩脉，聚集在39个以上的密集区内。矿区内伟晶岩脉成群出现，矿体形态复杂，含铍矿物为绿柱石，大中型矿床矿石中BeO品位为0.02%～0.15%，平均0.055%。由于矿物结晶粗大、易采选，且矿床分布广泛是我国最主要的铍矿工业开采类型。

　　热液石英脉型铍矿具有规模中等、品位较富、矿物结晶较粗等特点，也是目前开发利用的类型之一，矿床主要分布在中南及华东地区。矿床产于地槽区，成矿时代以燕山期为主，由黑云母花岗岩和二云母花岗岩充填裂隙形成矿脉。矿脉分带性明显，矿物成分复杂，金属矿物以黑钨矿、锡石、白钨矿、辉钼矿为主，铍伴生其中，铍矿物多为绿柱石，也可见羟硅铍石和日光榴石。多形成绿柱石-黑钨矿、绿柱石-锡石和绿柱石-多金属脉型等综合性矿床。

　   花岗岩型铍矿多见于地槽褶皱带，成矿时代以燕山期为主。含铍花岗岩分为酸性岩和碱性岩两种，岩体规模较小，呈岩株、岩舌、岩盖状出现，矿体位于岩体顶部或边缘。酸性花岗岩中常形成二种矿物组合：以铍为主，伴生有铌钽锂或钨锡钼镓等有用矿产，如新疆青河县阿斯喀尔特铍矿;另一种以钽铌为主，伴生铍等稀有金属，如江西宜春414 矿。含铍矿物为绿柱石，矿化均匀，但矿石品位低。碱性花岗岩中也有二种矿物组合，或以稀土为主，伴生铍、铌、锆等(内蒙古巴尔哲矿)为主，伴生铍(云南个旧马拉格)。含铍矿物为羟硅铍钇铈矿和日光榴石。矿石品位低，成分复杂。花岗岩型铍矿多属难，矿石，目前能够开发利用的不多。

　   此外，还有含铍条纹岩型(湖南香花岭)、云英岩型(广东万峰山)、火山热液型(福建福里石)、浅粒岩型( 湖北广水)等。除云英岩铍矿早有开采利用外，其它类型至今尚未得到开发利用。

　   在上述铍矿类型中，花岗伟晶岩型铍矿在我国最具找矿潜力，在新疆阿勒泰和西昆仑两个稀有金属成矿带，已划分出成矿远景区数万平方千米，伟晶岩脉近10 万条。此外，在川西、滇西、东秦岭等地区也有一定的找铍远景。

　   中国的铌钽资源主要分布在内蒙古、湖北、江西等地。虽然中国的铌钽资源量相对较大，但品位普遍较低，开采难度较大。这在一定程度上制约了中国铌钽产业的发展。