锂矿石
世界上许多国家都在积极地开展新能源的研究和开发,锂就是其中最引人注目的一个方向,而且有可能成为今后新能源的顶梁柱。与铀矿主要用于军用和原子能发电不同的是,锂更多的是民用,但同样可以在军用和原子能发电领域发挥更大的作用,其潜力就像氢弹比原子弹威力更大一样。
民用领域,许多国家对锂有机电解质电池、锂无机电解质电池、锂熔盐电解质电池、锂固体电解质电池和锂水电池等,进行了大量的研究工作,并根据不同的用途试制和生产出许多各具特色的锂电池。它广泛用于心脏起搏器、台式或袖珍电子计算机、电子手表、助听器、摄影记录器、磁带录音机、闪光灯、灯塔、浮标、电视及便携式无线电装置,甚至还用作玩具电源,等等。
汉字'玫瑰'的原型——锂云母矿石
但为了从根本上解决能源问题,国际核聚变反应堆技术追求的是日益“民用化”和“商业化”。国际上对于“核聚变电站”计划(ITER,俗称“人造太阳”,是国际上仅次于“国际空间站”的第二大项目)的研究正在加快步伐。金属锂在受控热核聚变中的应用是不可替代的,锂既是生产氚的原料又是理想的冷凝剂。除参加聚变反应之外,把锂兼作冷凝材料的液体增殖区的核聚变电站对锂的需求量是很大的,对于一个 1 000 MW的核聚变电站,用锂量为 500 ~1 000 吨之多。美国能源与发展署对 2030 年核聚变用锂量进行了预测,预计到 2030 年,美国核聚变用锂量最少为 1.6 万吨,最多可达 7 万吨。我国虽然有丰富的锂资源,但金属锂的产量只有美国的 1%。寻找高品质的锂矿资源,与研究出低成本、高质量、无污染的生产锂的方法一样迫在眉睫。
全世界的学者们多年来致力于研究平稳的受控热核聚变问题,人工智能控制住威力巨大的“核聚变”,使之造福人类。这个问题迟早是能够解决的。一方面,地质学家在寻找自然界天生就富集了不同种类的锂同位素的自然资源,四川的容须卡、甲基卡一带的锂辉石就比盐湖中的锂更加富集 6Li,如前所述,只有 6LiD 才可能制成氢弹;另一方面,原子能方面的科学家已经在诸多方面取得了创新,中国的托卡马克装置已经在数量上和质量上居于世界前列。2017 年 7 月,我国宣布超导托卡马克装置“东方超环(EAST)”再次取得突破,在全球首次实现了百秒以上的稳态高约束运行模式,相当于稳定地“燃烧”了上百秒。“人造太阳”工程的这一进步,标志着人类离实现可控核聚变的梦想更进了一步。
总之,战略性新兴产业矿产中的代表性矿种——锂,越来越受到重视。但是,目前还只是从储能的角度,即各种各样的锂电池,被老百姓所熟悉,而作为“生能”的高端利用——可控核聚变服务于人类,则还是一个翘首以盼的美梦,可望在不远的将来变成现实,就好像“满街跑的汽车”和“随手拿的手机”忽如一夜春风来,千树万树“锂”花开一样!
紫锂辉矿石晶体
文章节选自:王登红,吴西顺.21世纪的能源金属——锂的奥秘[J].国土资源科普与文化,2017,(4):22-27
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