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重要矿产资源调查计划——最轻的金属:锂

编著:天津地质调查中心 李效广 李志丹    

有种金属,它的密度和普通木头差不多,能浮在油中,是所有金属中最轻的;

这种金属,和白银一样白,在暴露的空气中,比白银更容易被氧化而变黑;

这种金属,第二次世界大战期间,美国飞行员要配备上它的氢化物2公斤。一旦飞机失事坠落在水面时,该氢化物碰到水,就立即与水发生反应,释放出大量的氢气,使救生设备充气膨胀,它被誉为“制造氢气的工厂”;

这种金属元素,对中枢神经活动有调节作用,能镇静、安神,控制神经紊乱作用,一度添加于碳酸饮料中;

这种金属元素,曾被澳大利亚农场主用于添加剂加于羊肉中,喂食草原狼,狠吃了以后会恶心,不再吃羊;

这种金属元素,首次引起举世瞩目,是它优异的核性能被发现后,用作核聚变杀人武器的生产;

这种金属元素,再次引起举世瞩目,是其开始广泛应用于人类的进步与和平,应用于移动电源,和新能源汽车领域。

这种金属就是锂!

锂元素基本信息 

1、身份信息 

化学符号:Li。

英文名称:Lithium。

中文名称:锂。

原子序数:3。1869年,化学家门捷列夫将锂定位于元素周期表中第三的位置,金属中的第一位。

密度:0.5.34 kg/m3,为最轻的金属,大约是水密度的一半。它在液体石蜡中会漂浮起来。

颜色:银白色,质地柔软。

熔点:180.54℃;沸点:1317℃。

锂的氢氧化物易溶于水,在溶剂中能向其它物质提供未共用电子对的能力,常温时,其pH>7,溶液呈碱性,故将其和钠、钾等元素一起归类为碱金属元素。


漂浮在油中的锂金属

2、性格活泼

金属锂很活泼,可与大量无机试剂和有机试剂发生反应,与水的反应非常剧烈。锂需要隔绝空气储存,一般将其存放在液体石蜡、固体石蜡或者白凡士林中。在暴露的空气中,锂很容易与氧气接触而被氧化变黑。

覆盖一层黑色氧化层的锂

正因为锂性格如此活泼,锂电池或锂离子电池才得到广泛应用,但同时它也容易引起自燃。锂电池在摩擦或者碰撞中容易产生火花。一旦出现燃烧情况,只有在它消耗完后,燃烧才能够被完全熄灭。如果将锂电池直接放入行李中托运,行李在狭小的货舱空间中容易受到挤压或碰撞等,锂电池容易发生自燃,增加了危险性。这也就是锂电池或锂离子电池不允许托运于飞机的原因。

3、无处不在  

锂虽然号称“稀有金属”,但它在地球中无所不在。它们安家在岩石、盐湖、海水、地下卤水、火山和植物中,前三者中的锂一般被人们分别称为硬岩锂、盐湖锂和海水锂。

                                                                                      岩石中

自然界中,含锂矿物常富集于伟晶岩、白云母花岗岩或热液石英脉中。锂辉石是一种富含锂的矿物,主要赋存于一种矿物颗粒粗大、质地坚硬的花岗伟晶岩中。图为电话杆大小的锂辉石晶体,产于美国南达科他州艾塔伟晶岩中,注意红圈中者为一名矿工(图片转引自1916年USGS BULLITIN 610)。

中国新疆可可托海3号矿坑,是全球地质界公认的“天然地质博物馆”,坑内有76种矿共生,锂为其富含矿产之一。

                                                                                盐湖中

地球上最干旱的地区之一是横跨智利和秘鲁的阿塔卡玛沙漠,沙漠主要由盐湖、沙丘和长英熔岩构成,而其中有个叫阿塔卡玛的盐湖。该盐湖年最高蒸发量为3500mm,而年极端最低降水量不到30毫米。这个盐湖的卤水中富含锂,其锂金属资源储量高达630万吨,约占全球份额的24%。图为阿塔卡玛盐湖,水面为卤水,凸起固状物为结晶矿物质。

                                                                     深层卤水中

深层卤水,深埋于地下深处,有多处已发现含有较丰富的锂,但目前尚未利用。四川自贡市燊海井井口,是世界第一口超千米深井,井深1001.42米,采地下深层卤水制盐,经分析,也含有一定品位的锂,但未达工业指标。该井开钻于清代道光十五年(公元1835年),现仍可采,但主要用于观光。 

                                                                                 大海中

蔚蓝大海中赋存有巨量的锂,约为2600亿t,是目前全球已查明锂资源量的6500余倍。但其含量极低,锂在海水中的浓度为0.16mg/L。天津海晶集团海盐化工厂的晒盐池,提取钠钾镁等元素后,锂得到一定富集。

                                                                                        超级火山遗迹中

2017年8月,美国斯坦福大学和美国地质调查局(US Geological Survey)的研究人员在《自然通讯》(NatureCommunications)杂志上发表研究宣称,北美超级火山遗迹可能蕴藏大量锂矿。超级火山是规模极大的火山,能喷发出几百甚至几千立方千米的岩浆,比普通火山多出上万倍。它们会形成较大的塌陷型火山口,这些区域容易形成火山湖,是理想的锂元素沉积区。熔融包裹体里封存着原始岩浆的残留物,从中可以得知火山爆发时岩浆中的锂含量。分析表明,不同类型的岩浆中锂含量差异很大,北美洲西部等地的长英质地壳产生的岩浆是较好的锂来源。 

植物机体中

此外,某些植物机体里,比如红色、黄色的海藻和烟草,也含有部分锂。

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