近期，美歐盯上烏克蘭稀土資源，讓各國意識到關鍵礦產，特別是關鍵金屬礦產已成為國家角力和博弈的“新戰場”。
作為一種特殊沉積有機巖石，煤不僅是重要的化石燃料，同時可富集關鍵金屬，是關鍵金屬礦產的重要補充。當前，中國和美國是煤系關鍵金屬礦產研究最重要的兩股力量。相比美國，我國在成礦理論和資源評價方面有較大優勢，并已實現煤中部分金屬的開發利用。但另一方面，我國在煤系關鍵金屬礦床的發現和提取技術的研發工作仍需進一步統一部署。
儲量較少且分布不均
在煤炭形成的復雜地質歷史過程中，受特殊地質因素影響富集關鍵金屬，同時在合適條件下得以保存并成礦且形成關鍵金屬礦床。
中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院教授代世峰在接受《中國能源報》記者采訪時指出，可以從煤中提取開發利用的關鍵金屬多樣，包括鍺、鎵、鋰、鈧等，此外還有稀土元素。“這些關鍵金屬在新材料、新能源、信息技術、航天航空等領域有著不可替代的作用，隨著清潔能源、人工智能等新興產業發展，關鍵金屬需求量會越來越大。”
不過，關鍵金屬在自然界的儲量相對較少且分布不均，供應受限且風險較高。當前，世界各國對關鍵金屬礦產的爭奪日趨激烈，進一步加劇關鍵金屬礦產產業鏈、供應鏈的不穩定性。近年來，世界主要產煤國家加緊開展對煤系關鍵金屬礦產的研究并取得重要進展，我國較早實現煤中的鍺、鎵、釩、鋁等金屬開發利用，相關提取技術處于國際領先水平。
代世峰指出，與傳統關鍵金屬礦床相比，已發現的煤系關鍵金屬礦產資源儲量巨大，礦床中往往多種關鍵金屬共同富集，使多種關鍵金屬共同提取、協同開發、綜合利用成為可能。“煤層的頂底板、夾矸或其他部位的巖石也可能富集關鍵金屬元素，煤炭燃燒產生的粉煤灰也是關鍵金屬元素提取的重要來源，從中提取可以變廢為寶、變害為利，也可以節約礦床開采成本，實現循環經濟。”
開發前景廣闊
我國煤系金屬礦床類型多、組合多樣，煤系關鍵金屬礦產分布具有地域特色和資源優勢，大部分分布于西南地區、山西、內蒙古及新疆部分地區，涉及14個億噸級大型煤炭基地中的10個，開發潛力大，其中鍺、鎵、鋁、鋰等已被工業化開發利用，此外鈾、鈮、鋯、稀土等也具有良好的開發利用前景。
例如，位于鄂爾多斯市的準格爾礦區煤炭探明儲量265億噸，屬“高鋁、富鎵、富鋰”煤，該煤田伴生的氧化鋁儲量高達35億噸，是我國鋁土礦可采儲量的近12倍；伴生鎵儲量86萬噸，相當于世界總儲量的80%；伴生鋰儲量260萬噸，相當于我國總儲量的51%。
鋁是重要的工業用金屬，在光伏型材、新能源汽車部件等領域應用廣泛。鎵則是半導體和5G通信的核心材料。鋰作為“能源金屬”，隨著近年儲能和電池需求增長，重要性不斷提升。
國能準能集團相關負責人表示，準格爾礦區煤炭燃燒后的粉煤灰中氧化鋁平均含量約50%，鎵平均含量達85克/噸、鋰平均含量達375克/噸。粉煤灰通常做填埋處理，易造成土地占用和重金屬污染風險。針對準格爾煤炭資源稟賦，該集團構建了煤系關鍵金屬酸法協同提取產業體系，形成以“脫碳、除硅、提鋁”為核心的粉煤灰高值化利用的工業化技術路徑，實現了鋁、鎵、鋰等戰略資源的分離。
此外，近年我國還在廣西上林賢安煤田、四川盆地渝東南煤田草堂煤礦和大坪煤礦等發現鋰的高度礦化。與準格爾礦區一樣，這些地區的煤系鋰資源也具有重要開發前景。
避免關鍵金屬礦產資源浪費
美國煤系關鍵金屬中的稀土資源豐富，近年在稀土元素和其他關鍵金屬礦產的發現和提取技術方面取得進展。正所謂“稀土非土”，而是包括鑭、鈰、鐠等在內的一系列金屬，不僅被廣泛應用于尖端科技等領域，在能源領域的應用場景也十分豐富。例如，鑭、鈰可用于石油裂化，提高汽油產量和質量，同時也是制造鎳氫電池原料之一。釓、釤則可用于制造核反應堆的中子吸收材料，控制反應速率。
代世峰表示，在提取技術方面，美國正由實驗工廠向工業化全面推進。另外，美國研究對象是多方面的，關鍵金屬的提取源不僅包括粉煤灰，還包括煤本身、酸性礦井水、煤層頂底板等，而其相關技術發展快速，主要得益于明確的研發時間節點和需要研發的核心技術。
我國在煤中關鍵金屬礦床成礦理論、地質勘探和資源評價方面仍具有獨特優勢。例如煤中關鍵金屬富集程度的評價指標、煤中18種（類）煤中關鍵金屬的開發利用品位、稀土元素開發利用評價指標等已經被國內外學者廣泛運用。
與此同時，我國在煤系關鍵金屬礦床的發現和提取技術還有待進一步攻關，同時部分煤中關鍵金屬礦產資源尚未得到充足保護，將其等同于普通煤層開采被粗放利用，造成其中關鍵金屬礦產資源的浪費。代世峰指出：“保護這些煤系關鍵金屬礦產資源刻不容緩，相關研究不僅要包含粉煤灰和煤矸石，同時也要包括煤本身和酸性礦井水。此外，煤系關鍵金屬研發也有待政府部門統一部署。”（記者 楊沐巖）
轉自：中國能源報
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