综述：矿井水作为一种多维度资源：对水-能源-碳关联技术、成熟度评估及规模化挑战的工艺工程综述

《Journal of Water Process Engineering》：Mine water as a multidimensional resource: A critical process engineering review of water-energy?carbon nexus technologies, maturity assessment and scale-up challenges

　　•从过程工程角度对WECN框架下矿井水的价值转化进行深入分析•系统评估5种技术的研发成熟度、性能表现及工程瓶颈•量化效率、能源消耗、碳封存与资源回收之间的权衡关系•基于研发成熟度制定分阶段的技术发展与示范路线图整个过程由三个连续且相互关联的阶段构成，这些阶段的热力学和动力学特性决定了碳封存效率以及水处理效果。矿水中二氧化碳矿化的核心反应过程可划分为三个连续的阶段。基于2.1节中建立的三分段反应化学机制与多相传输框架，在实现二氧化碳矿化过程工程化时，必须将这些基本的动力学约束转化为能够克服特定操作条件下存在的传输障碍的反应器设计。以矿水为驱动力的碳矿化过程的核心工程原理，依赖于溶解态二氧化碳与碱性物质之间的热力学自发反应。

应对原料的不确定性：作为整个资源化过程链的核心原料，矿水在矿山整个生命周期内都存在显著的时空变化性，这一特点成为所有碳矿化、选择性分离、热利用及能量储存工艺系统所面临的最常见的共性工程挑战。在采矿作业阶段，工作面的不断推进以及开采深度的增加会从根本上改变地下水的流动路径。

推动工艺创新的基础科学：限制矿水资源化及二氧化碳矿化工艺规模化应用的核心基础科学瓶颈主要体现在三个相互关联的方面，它们为工艺创新提供了支撑：即在复杂的矿水条件下对多相反应动力学的定量描述、多离子体系中的纳米级界面传输机制，以及用于生物与非生物协同矿化的微生物群工程，这三者共同构成了相关的科学基础。

结论：本综述系统地分析了矿水资源化这一工艺工程挑战，突破了将矿水仅仅视为一种资源的传统认知，明确了目前制约其工业化应用的具体基础机制与工程瓶颈。通过针对不同技术手段的分析，得出了三项重要的启示。首先，在复杂矿水条件下，起主导作用的限制因素是多相传质阻力，而非反应本身的动力学特性。

CRediT作者贡献声明：Che Lulu：撰写——初稿、可视化、验证、监督、软件、资源、方法论、研究、正式分析、数据整理、概念构建。Li Bo：撰写——审阅与编辑、验证、项目管理、研究、资金获取、概念构建。Yang Ya：方法论、研究。Luo Ye：方法论、研究。Li Tao：撰写——审阅与编辑、方法论。

利益冲突声明：作者们声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢：本研究得到了中国国家自然科学基金（42472328；42162022）、中国国家自然科学基金区域创新发展联合基金（U25A20272）、贵州省科学技术厅项目（黔科合成国LH [2024] 中大019；黔科合人财CXTD [2025] 059；黔科合平台人财-GCC [2023] 045；黔科合成国 [2023] 中大006）的支持。

Che Lulu|Li Bo|Yang Ya|Yang Yu|Luo Ye|Li Tao