当前，新一轮科技革命和产业变革加速推进。锂凭借其是密度最小的碱金属元素，又是电位最负、电化当量最大的金属元素，还可与中子反应生成核聚变必要原料“氚”等诸多优势，在推动能源绿色低碳转型上发挥着举足轻重的作用，被誉为“21世纪的能源金属”。
锂矿床通常可以划分为卤水型、硬岩型和黏土型三种，三者占全球锂资源的比例分别为64%、26%和10%。其中，卤水型主要分布在南美洲锂三角地区和中国青藏高原；硬岩型主要分布在澳大利亚和中国；黏土型主要分布在北美洲、欧洲和中国。目前，商业生产的锂主要开采自卤水型和硬岩型锂矿床，其中62%的锂来自卤水型、38%来自硬岩型。位于中国青藏高原与南美洲安第斯高原上的盐湖卤水储层，是提取锂的主要来源。卤水被抽至地表，注入大型蒸发池中，经过约18个月的蒸发，锂浓度得以提升，随后进行化学处理或精炼。
与卤水型相比，从硬岩型锂资源中提取锂的速度更快，但涉及多种湿法冶金工艺，而且传统的盐湖卤水和含锂硬岩开采过程中容易造成高碳排放、大量水资源消耗及土地污染问题。黏土型锂资源的提锂技术目前尚处于实验室试验阶段，还没有成熟的工艺流程，开发利用受到限制。
近年来，随着科技进步，全球开始关注一种新型锂资源——地热型锂资源。这些锂资源主要在地下热水中形成，分布于世界四大主要地热带，即大西洋脊地热带、红海-亚丁湾-东非裂谷地热带、环太平洋地热带和地中海-喜马拉雅地热带，与高温地热资源共存。正因为这一特性，地热型锂资源具有全天候、可持续、低碳和环保等诸多优势，为锂资源的开发和利用开辟了新途径。
值得一提的是，南美洲的地热水锂含量丰富，其含量高达54毫克/升～126毫克/升。地质学家对欧洲与地热系统相关的地热水中的锂浓度进行了调查，发现意大利、德国、法国和英国等地的深部流体中锂浓度能达到125毫克/升～480毫克/升。我国西藏雅鲁藏布江沿线的高温地热田也是锂资源宝库，地质学家在这里发现了15个锂品位达到或超过工业利用标准的地热水点，锂含量为20毫克/升~239毫克/升。
为什么这些地热水中富集锂元素？地质学家经过深入研究发现了其中奥秘。
以西藏富锂地热水为例。大约4500万年前，印度板块与欧亚板块的剧烈碰撞引发强烈构造变形，导致中-下地壳发生重熔，产生大量重熔岩浆。这些岩浆沿着地壳的缝合带和张性断裂带上升至中地壳，甚至上地壳，形成了不同深度的局部带状熔融体。
在重熔过程中，锂等不相容元素优先进入流体，并在这些熔融体中富集。随着壳源重熔岩浆流体继续向上运移，它们不断从周围的富锂岩石（如电气石花岗岩）中萃取锂元素，使得锂含量进一步增加；而流体中的相容元素，如一些二价碱金属类、重金属等随着温度、压力下降而沉淀进入固相。当这些高度演化分异的残余流体接近上地壳浅层时，锂元素已经达到极大程度富集。随后，这些富锂的残余流体与通过裂缝下渗的大气降水混合，在壳源重熔岩浆或岩浆囊的加热作用下，形成高温高压地热水。这些地热水最终通过地壳裂缝上升至地表或近地部，形成了我们所见的富含锂的温泉或湖泊。
这一过程不仅揭示了地热水中锂元素的来源，也提供了开采利用这些宝贵资源的新思路。
地热水提锂技术作为现代科技在资源提取领域的一大突破，已逐渐成熟，涵盖了浓缩-沉淀法、有机吸附剂应用技术、无机分子筛阳离子交换吸附法、溶剂萃取法、膜分离法，以及电渗析法等多种方法。目前，吸附法在国内外地热水提锂产业化项目中已投入商用，而其他方法还处于试验阶段，不过多种工艺的集成耦合将成为趋势。
地热水提锂技术虽然取得了显著进步，但仍面临诸多挑战。美国的索尔顿海和德国、法国的上莱茵河谷，是国外地热水提锂项目的两个主要集中地。预计在未来几年内，相关项目将陆续投产，为全球锂资源市场注入新的活力。中国的地热提锂技术相较于欧美国家尚显滞后，科学家们为缩短差距正在积极探索。有学者提出了一种基于新型磷酸铁锂电化学技术的地热水锂回收方法，回收率高达90.65%。我国的新能源公司于2023年在西藏某地热田启动了地热提锂项目，采用吸附法﹢膜法耦合工艺处理地热水，以生产电池级碳酸锂。
当前，地热能的利用在新能源领域可谓独树一帜。
地热发电和地热提锂的联合开发，即“锂热复合”开发，进一步展现了这一清洁能源的巨大潜力和竞争力。
地热发电，是一种利用低价热能产生电力的高效环保的能源生产方式。在联合开发过程中，热电厂通过地下开采井将富锂的深层地热水带到地表，利用其中的热能产生蒸气，推动涡轮机发电。
地热提锂，则是从地热水中提取出宝贵的锂资源，通过专业的提锂工厂，从富锂地热水中分离出氯化锂，并进一步转化为碳酸锂和氢氧化锂等锂产品，分离锂之后的地热水则通过回灌井重新注入热储层。
这种锂热复合开发模式过程封闭，不仅不排放任何有害物质，而且运行稳定可靠，为区域供热和电动汽车供电提供了可持续的能源解决方案。
随着科技的不断进步和应用的逐步深入，相信这一开发方式将迎来更加广阔的发展前景。
（作者单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所 魏帅超 原若溪 张薇 王贵玲）