【论文链接】
https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126761
【作者单位】
哥伦比亚大学等
【论文摘要】
由于温室气体二氧化碳排放量的增加和镍需求的增加，是在全球变暖背景下挑战现代世界可持续发展的两个问题。这些挑战可以在一个过程中得到解决，即二氧化碳矿化可以同时用于矿物碳化以稳定二氧化碳气体和同时进行镍硫化。新形成的硫化镍可以用常规方法回收，以增加工业镍的供应。矿物碳化为镍硫化提供了前提条件，使镍从橄榄石的晶体结构中释放到水溶液中，成为镍的二次资源。释放的镍离子可以转化为硫化镍进一步回收，而其他二价金属离子如Mg2+可以与CO2同时反应形成稳定的碳酸盐。硫化物离子和CO2的持续供应对于实现选择性镍转化和矿物碳酸化至关重要。含有5% H2S - 95% CO2的混合气体可加速矿物碳化，形成硫化镍。
【实验方法】
本研究中的测试是在600ml不锈钢高压灭菌器中进行的。在每次测试之前，将固体样品与400ml含有碳酸氢钠和硫化钠的水溶液一起装入反应器容器中。容器在室温下以300 rpm的搅拌速度混合。将高纯度CO2气体或95% CO2和5% H2S的混合物引入容器，总压力为6.89 bar，然后释放到0.14 bar，然后将总压力增加到1.38 bar。该方法首先用于从高压灭菌器中除去大部分空气，其次用于密封反应器。然后在大约20分钟内将反应器加热到预定的温度。一旦达到所需的温度，开始记录反应时间。将搅拌速度提高到目标，并在约1分钟内将高纯度CO2气体或含有95% CO2和5% H2S的混合气体引入预定目标压力，其中CO2（或混合气体）分压为总压与水蒸气压之差。试验结束后，将反应堆冷却至30 ℃左右，从50 ℃左右开始释放压力。反应结束后，对冷却后的浆料进行真空过滤。固体用去离子水洗涤5次，然后在60 °C的烘箱中干燥12 h以去除游离水分。干燥后的固体称重，通过溴甲醇消解分析LECO总碳和总硫含量以及硫化镍分析。
【图文摘取】
【主要结论】
本研究证实了利用CO2矿化可以用于硫化镍和将硅酸镍转化为硫化镍的可能性。矿物碳化作用通过从橄榄石晶体结构中释放镍，为镍的硫化提供了先决条件。为了提高碳化和硫化的选择性，持续提供合适的硫化物离子和CO2气体源，同时进行选择性镍转化和矿物碳化是很重要的。在这一单一步骤中，来自橄榄石的镁和铁将二氧化碳稳定为碳酸盐，相应地镍选择性地转化为硫化镍。采用CO2和H2S混合气体既可实现矿物碳化和镍硫化同时进行，又可提高矿物碳化效率。这项技术可以潜在地增加矿物碳酸化的工业效益，并为全球镍供应做出贡献。由于硫化物的释放对环境的危害，未来的研究可能侧重于更好地管理硫化物的使用或在此基础上开发直接非原位矿物碳酸化过程中的替代增强金属回收率（EMR）。
