尾鉱

鉱業において、尾鉱または尾残とは、鉱石の有益な部分を非経済的な部分 (脈石)から分離するプロセスの後に残る物質です。尾鉱は、鉱石または鉱物体の上にある廃岩またはその他の物質であり、採掘中に処理されずに移動される表土 とは異なります。

鉱石から鉱物を抽出する方法は 2 つあります。1 つは砂鉱採掘で、これは水と重力を利用して貴重な鉱物を濃縮するものです。もう 1 つは硬岩採掘で、これは鉱石を含む岩を粉砕し、化学反応を利用して目的の物質を濃縮するものです。後者の場合、鉱石から鉱物を抽出するには粉砕、つまり鉱石を細かい粒子に粉砕して目的の元素を抽出しやすくする必要があります。この粉砕により、尾鉱は砂粒大から数マイクロメートルの大きさの微粒子のスラリーになります。 ^{[1]鉱山尾鉱は通常、細かい鉱物粒子と水の混合物であるスラリーの形で製錬}所から生産されます。^[2]

尾鉱は、重金属、硫化物、放射性物質などの有毒化学物質の危険な発生源となる可能性があります。これらの化学物質は、尾鉱ダムの背後にある池の水に貯蔵されている場合に特に危険です。これらの池は、ダムからの大規模な決壊や漏出に対しても脆弱であり、ブリティッシュコロンビア州のマウントポリー災害などの環境災害を引き起こします。これらの懸念や、地下水漏出、有毒物質の排出、鳥の死などの環境上の懸念のため、特に先進国では尾鉱の山と池に対する監視が強化されていますが、尾鉱管理に関する最初の国連レベルの基準が制定されたのは2020年になってからでした。^[3]

経済的価値を回復し、尾鉱の影響を抑制または緩和する方法は多岐にわたります。しかし、国際的に見ると、これらの方法は不十分であり、人権を侵害することもあります。

尾鉱は、鉱山廃棄物、炭鉱廃棄物、スライム、廃棄物、浸出残留物、スリッケン、またはテラコーン（テリコン）とも呼ばれます。^{[出典が必要]}

硫化鉱物の採掘から出る鉱滓からの排水は、「鉱業の最大の環境負荷」と言われています。^{[4]これらの鉱滓には、銅やニッケル、石炭などの人気の鉱石から排出される}黄鉄鉱(FeS ₂ ) と硫化鉄(FeS)が大量に含まれています。地下では無害ですが、これらの鉱物は微生物が存在すると空気と反応し、適切に管理しないと酸性鉱山排水につながります。

リン酸石膏廃棄物は、リン酸肥料の生産のためにリン鉱石を加工する過程で、年間1億～2億8千万トン生産されていると推定されている。 ^[5]リン酸石膏は、無用で大量に存在するだけでなく、天然のウランとトリウム、およびそれらの同位元素が含まれているため放射性である。ウラン市場で得られる価格次第では、放射性重金属が環境に与える害を減らすなどの他のインセンティブがなくても、ウラン含有量の抽出は経済的に有利となる可能性がある。

ボーキサイト鉱石はアルミニウムの工業生産で生成される廃棄物です。年間約7000万トン（1500億ポンド）が生産されるため、その処理はアルミニウム採掘業界にとって最も重要な問題の一つです。^[6]

赤泥は、現在ではボーキサイト残渣と呼ばれることが多く、バイエル法でボーキサイトをアルミナに加工する際に発生する産業廃棄物です。赤泥は、赤色の元となる酸化鉄を含むさまざまな酸化物化合物で構成されています。世界で生産されるアルミナの97%以上はバイエル法で生産されており、生産されるアルミナ1トン（2,200ポンド）ごとに、約1～1.5トン（2,200～3,300ポンド）の赤泥も生産されます。世界平均は1.23です。2023年のアルミナの年間生産量は1億4,200万トン（3,100億ポンド）を超え、約1億7,000万トン（3,700億ポンド）の赤泥が発生しました。^[7]

この高生産量と物質の高アルカリ性のため、適切に保管しないと重大な環境危険を引き起こす可能性があります。その結果、セメントやコンクリートの有用な材料を作るために、廃棄物の価値化など、安全な保管と処理のためのより良い方法を見つけるために多大な努力が注がれています。^[8]

あまり一般的ではありませんが、この物質はボーキサイト尾鉱、赤スラッジ、またはアルミナ精錬所残留物とも呼ばれています。特にセメント用途で使用される場合、処理ボーキサイトという名称がますます採用されるようになっています。

石炭廃棄物（石炭廃棄物、岩、スラグ、石炭尾鉱、廃棄物、岩塊、炭鉱滓、石炭残渣、ゴブとも呼ばれる^[9]）は、石炭採掘から残った物質であり、通常は尾鉱山または廃棄物捨て場として残ります。採掘で生成された無煙炭1トンごとに400kg（880ポンド）の廃棄物が残り、その中には部分的に経済的に回収可能な石炭の損失も含まれます。^{[10]石炭廃棄物は、}フライアッシュなどの石炭の燃焼による副産物とは異なります。

石炭廃棄物の山は、鉄、マンガン、アルミニウムの残留物が水路や酸性鉱山排水に浸出するなど、環境に重大な悪影響を及ぼす可能性があります。^[11] 流出により、地表水と地下水の両方が汚染される可能性があります。^[12]また、石炭廃棄物の山は自然発火する可能性があり、火災の危険性もあります。ほとんどの石炭廃棄物には有毒成分が含まれているため、浜辺の草などの植物を植え直すことで簡単に再生できるわけではありません。^{[13] [14]}

ゴブには一般的な石炭に比べて有毒な水銀が約4倍、硫黄も多く含まれています。^{[9]カルムとは廃棄された}無煙炭のことです。^[9]

初期の鉱山事業では、閉鎖後に尾鉱地域を環境的に安全にするための適切な措置が講じられなかったことが多かった。^{[15] [16]}現代の鉱山、特に鉱業規制が十分に整備されている管轄区域の鉱山や責任ある鉱山会社が運営する鉱山では、尾鉱地域の修復と適切な閉鎖がコストと活動に含まれることが多い。例えば、カナダのケベック州では、採掘活動の開始前に閉鎖計画を提出するだけでなく、推定修復費用の100％に相当する金銭保証の預託も義務付けている。^[17]尾鉱ダムは、多くの場合、鉱業プロジェクトにとって最も重大な環境負債である。^[18]

鉱山尾鉱は鉱物の露出表面積が大きいため、炭素隔離において経済的価値がある可能性がある。 ^[19]

鉱石への尾鉱の割合は、銅鉱石の場合90～98％、その他の（価値の低い）鉱物の場合20～50％の範囲です。^[20]採掘と処理によって解放された不合格鉱物と岩石は、有毒金属（ヒ素と水銀が2つの主な原因）の放出、酸性排水（通常は硫化鉱石に対する微生物の作用による）、または澄んだ水（懸濁液ではなく）に依存する水生生物への被害によって、環境に損害を与える可能性があります。^[21]

鉱滓池は酸性排水の発生源にもなり、鉱滓ダムを通過する水の恒久的な監視と処理が必要になる。鉱山の浄化コストは、酸性排水が絡むと、通常、鉱業業界の見積もりの​​10倍になる。^[22]

鉱滓ダムの最大の危険はダムの決壊であり、米国で最も報道された決壊は1972年のウェストバージニア州 バッファロークリーク洪水での石炭スラリーダムの決壊で、125人が死亡した。その他の決壊にはニューギニアのオクテディ環境災害があり、オクテディ川の漁業が壊滅した。平均すると、世界中で毎年1件の鉱滓ダム関連の大事故が発生している。^[22]

鉱滓ダムの決壊によって引き起こされた他の災害としては、2000年のバイア・マーレのシアン化物流出事故やアイカのアルミナ工場の事故がある。2015年には、ブラジルのミナスジェライス州にあるジェルマーノ鉱山複合施設で鉄鉱石鉱滓ダムの決壊が発生し、同国最大の環境災害となった。ダム決壊により、鉱滓泥が下流に溢れ、19人が死亡し、ドセ川システムの約400kmに有毒な流出物が流れ、大西洋に流れ込んだ。

尾鉱堆積場は、農村地域や先住民コミュニティなどの疎外されたコミュニティの近くに位置する傾向がある。尾鉱管理に関する世界産業基準は、「尾鉱施設またはその潜在的な故障から最も危険にさらされている人々を特定し、対処するために、人権デューデリジェンスのプロセスが必要である」と推奨している。^[23]

歴史的に、尾鉱は下流の流水や排水溝など、最も便利な方法で処分されていました。水中のこれらの沈殿物やその他の問題に対する懸念から、尾鉱池が使用されるようになりました。尾鉱と廃石の管理における持続可能性の課題は、水とエネルギーの投入と廃棄物の表面フットプリントを最小限に抑え、代替用途を見つけることに向けて、物質を不活性または安定して封じ込めた状態で処分することです。^[21]

貯水池（貯水池はダム）に囲まれたこれらのダムは、通常、尾鉱自体を含む「地元の材料」を使用し、盛土ダムと見なされることがあります。^[1]伝統的に、尾鉱貯蔵の唯一の選択肢は、地元で入手可能な土質材料で尾鉱スラリーを収容することでした。^[24]このスラリーは、尾鉱貯蔵エリアに送られた水中の尾鉱固形物の希釈流です。現代の尾鉱設計者は、排出前にスラリーからどれだけの水が除去されるかに応じて、さまざまな尾鉱製品から選択できます。尾鉱貯蔵施設では、液体の尾鉱スラリーを収容し、周囲の環境への影響を防ぐために、ビチューメンジオメンブレン（BGM）などの特別なバリアが必要になることがますます一般的になっています。^[25]水の除去は、場合によってはよりよい貯蔵システムを作り出すことができるだけでなく（例えば乾式堆積法、下記参照）、多くの鉱山が乾燥地帯にあるため大きな問題となっている水の回収にも役立つ。しかし、1994年の鉱滓貯留所の説明では、米国環境保護庁は、特別な状況を除いて脱水方法は法外に高価になる可能性があると述べた。^[1]鉱滓の水中貯蔵も使用されている。^[1]

尾鉱池は、廃棄された鉱滓を溜める場所で、水中の廃棄物が池に汲み上げられ、水から固形物を沈殿（分離）させます。池は通常ダムで貯留され、尾鉱貯留所または尾鉱ダムとして知られています。 ^[1] 2000年には、世界に約3,500の稼働中の尾鉱貯留所があると推定されました。^[18]貯留された水は、有毒化学物質が人間の健康に潜在的に有害である可能性がある人口密集地域に細かい尾鉱が風によって運ばれるのを最小限に抑えるという点でいくらか有益ですが、環境にも有害です。尾鉱池は、自然の池のように見えるため水鳥やカリブーなどの野生動物を引き寄せることが多いため、やや危険ですが、これらの動物の健康に非常に有毒で有害である可能性があります。尾鉱池は、岩石から鉱物を分離する際に生じた廃棄物や、タールサンド採掘で生じたスラリーを保管するために使用されます。尾鉱は、ベントナイトなどの他の物質と混合されて、汚染された水が環境に放出されるのを遅らせる、より濃いスラリーを形成することがあります。

この方法には、谷池、環状堤防、坑内池、特別に掘った坑道など、さまざまなサブセットがあります。^[1]最も一般的なのは谷池で、地面の自然な地形的窪みを利用します。^[1]大きな土手が建設され、尾鉱で満たされることがあります。枯渇した露天掘り鉱山は尾鉱で埋め戻されることがあります。すべての場合において、他の問題の中でも、地下水面の汚染に十分な配慮をする必要があります。排水は池貯蔵の重要な部分であり、尾鉱が貯蔵施設に追加されると、通常はデカンテーションタワー構造に排水することによって水が除去されます。したがって、除去された水は処理サイクルで再利用できます。貯蔵施設が満たされて完成したら、表面を表土で覆い、植生の再生を開始できます。ただし、非浸透性のキャッピング方法を使用しない限り、貯蔵施設に浸透した水は将来にわたって継続的に汲み出さなければなりません。

ペースト状尾鉱は、尾鉱の従来の処分方法 (池での保管) を改良したものです。従来の尾鉱スラリーは、固形分が少なく、水分含有量が比較的高い (通常、ほとんどの硬岩採掘では固形分が 20% ～ 60% の範囲) ため、尾鉱池に堆積すると固形物と液体が分離します。ペースト状尾鉱では、ペースト増粘剤を使用して尾鉱スラリーの固形分率を高め、水と固形物の分離を最小限に抑えた製品を作り、ペースト状 (歯磨き粉のような粘稠度) で保管エリアに堆積します。ペースト状尾鉱には、処理プラントでより多くの水がリサイクルされるという利点があるため、従来の尾鉱よりも水効率が高く、浸出の可能性が低くなります。しかし、濃縮コストは一般的に従来の尾鉱よりも高く、また、処理工場から貯蔵エリアまで尾鉱を輸送するために容積式ポンプが通常必要となるため、ペーストのポンプ輸送コストも従来の尾鉱よりも高くなるのが普通です。ペースト状の尾鉱は、西オーストラリアのサンライズダムやタンザニアのブルヤンフル金鉱山など、世界中のいくつかの場所で使用されています。^[26]

尾鉱は池に保管したり、スラリーとして海や川、小川に流したりする必要はない。真空または圧力フィルターを使用して尾鉱を脱水し、その後尾鉱を積み上げるという方法がますます普及しつつある。^[27]これにより水が節約され、潜在的な浸透率や使用されるスペースが低減し、尾鉱が密集して安定した配置になり、採掘終了後に池が残す長期的な負担がなくなるため、環境への影響が軽減される可能性がある。しかし、乾式積み上げ尾鉱には潜在的なメリットがあるものの、フィルターシステムの購入と設置にかかる資本コストの増加や、このようなシステムの運用コスト（一般的には関連する電力消費やフィルター布などの消耗品）の増加により、これらのシステムはコストがかかりすぎることが多い。^[要出典]

採掘済みの露天掘り坑道への廃棄は一般的に簡単な作業ですが、地下空洞への廃棄はより複雑です。一般的な現代の方法は、一定量の尾鉱を廃骨材およびセメントと混合し、地下空洞や採掘場を埋め戻すために使用できる製品を作ることです。これは一般に高密度ペースト充填 (HDPF) と呼ばれます。HDPF は、池貯蔵よりも高価な尾鉱廃棄方法ですが、地盤応力が空洞を迂回するのではなく空洞全体に伝わる手段を提供することで地下掘削の安定性を大幅に向上できるため、他の多くの利点があります。空洞を迂回すると、ビーコンズフィールド鉱山災害で以前に発生したような採掘誘発地震が発生することがあります。

通常、河川尾鉱処分（RTD）と呼ばれる。ほとんどの環境では、特に環境に優しい方法ではないが、過去には大幅に利用され、タスマニアのマウント・ライエル鉱山鉄道会社がキング川に引き起こしたような環境への甚大な被害や、ブーゲンビル島のパングナ鉱山からの汚染（島で大規模な市民騒乱を引き起こし、最終的に鉱山が永久閉鎖に追い込まれた）につながった。^[22]

2005年時点で、国際企業が運営する鉱山のうち、河川処分を続けているのはニューギニア島のオク・テディ鉱山、グラスバーグ鉱山^[22]、ポルゲラ鉱山の3つだけである。これらの鉱山では、地震活動や地滑りの危険により他の処分方法が非現実的かつ危険となるため、この方法が採用されている。

一般的にSTD（海底尾鉱処理）またはDSTD（深海尾鉱処理）と呼ばれています。尾鉱はパイプラインで輸送され、最終的に深海に排出されます。実際には、棚深度に近いことはまれであるため、理想的な方法ではありません。STDを使用する場合、排出深度は比較的浅いことが多く、尾鉱製品による海底の覆いにより海底に広範囲の損傷が発生する可能性があります。^[28]尾鉱製品の密度と温度が制御されていない場合、尾鉱は長距離を移動したり、表面に浮かんだりする可能性があります。

この方法はリヒル島の金鉱山で採用されており、その廃棄物処理は環境保護論者^{[誰? ]}から非常に有害であるとみなされているが、所有者は無害であると主張している。^[22]

植物安定化は、根の近くの土壌に汚染物質を隔離することで、尾鉱の長期的な安定化と封じ込めのために超蓄積植物を使用する植物修復の一形態です。植物の存在は風食を軽減し、植物の根は水食を防ぎ、吸着または蓄積によって金属を固定し、根の周りに金属が沈殿して安定するゾーンを提供します。汚染物質の生物学的利用能が低下し、家畜​​、野生生物、および人間の曝露が軽減されます。このアプローチは、風と水の拡散の影響を受ける乾燥した環境で特に有効です。^[29]

尾鉱処理のより良い方法を発見し改良するために、多大な努力と研究が続けられています。ポルジェラ金鉱山での研究では、尾鉱製品を粗い廃石や廃泥と混合して、一般的な廃棄物捨て場や貯蔵庫の地上に保管できる製品を作成する方法の開発に焦点が当てられています。これにより、現在の河川処分の使用を中止することができます。まだかなりの作業が残っています。しかし、ブリティッシュ コロンビアのエルクビュー鉱山などでは、 AMEC を含む複数の設計者によって共同処分が成功裏に実施されています。

オイルサンドから石油を抽出している間、水、シルト、粘土、その他の溶剤からなる尾鉱も生成される。この固体は重力によって成熟した微細尾鉱になる。Foghtら(1985) は、従来の最確数法に基づいて、尾鉱池には 1 ミリリットルあたり10 ³の嫌気性従属栄養生物と 10 ^{4 の}硫酸還元原核生物がいると推定した。Foght は 2 つの尾鉱池で実験を行い、尾鉱池から放出された古細菌、細菌、ガスを分析した結果、メタン生成菌であることがわかった。深さが増すにつれて、放出された CH ₄のモル数は実際に減少した。^[30]

Siddique (2006, 2007) は、尾鉱池のメタン生成菌は嫌気性分解によって生息し、繁殖し、ナフサの分子量を脂肪族、芳香族炭化水素、二酸化炭素、メタンに下げると述べています。これらの古細菌とバクテリアは、石油精製の過程で廃棄物とみなされていたナフサを分解することができます。これらの分解産物は両方とも有用です。脂肪族、芳香族炭化水素、メタンは、人間の日常生活で燃料として使用することができます。言い換えれば、これらのメタン生成菌は利用率を向上させます。さらに、これらのメタン生成菌は尾鉱池の構造を変え、間隙水の流出をオイルサンドの処理に再利用するのに役立ちます。古細菌とバクテリアが尾鉱内で代謝して泡を放出するため、間隙水は土壌を容易に通過できます。成熟した微細鉱滓の密度を高めるため、鉱滓池は固形物をより早く沈殿させ、鉱滓をより早く回収することができる。さらに、鉱滓から放出される水は石油精製の過程で利用することができる。水の需要を減らすことで、環境を干ばつから守ることもできる。^[31]

採鉱技術と鉱物の価格が向上するにつれて、新たな方法、あるいはより徹底的に古い方法を用いて尾鉱を再処理し、追加の鉱物を回収することは珍しくありません。西オーストラリア州カルグーリー/ボルダーの広大​​な尾鉱集積場は、1990年代にカルテイルズ・マイニング社によって収益性の高い再処理が行われました。^[32]

PET4K処理プラントと呼ばれる機械は、汚染された尾鉱を浄化するために過去20年間にわたりさまざまな国で使用されてきました。^[33]

国連と経済界は、ブルマジーニョダム災害の重大な失敗を受けて、2020年に尾鉱管理の国際基準を策定した。^{[3]このプログラムは}、国連環境計画（UNEP）、国際金属鉱業評議会（ICMM）、責任投資原則によって招集された。^[3]

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ウィキメディア・コモンズには、尾鉱とスラグの山に関連するメディアがあります。

• オーストラリア鉱山廃棄物地図
• グローバル尾鉱ポータル
• 尾鉱情報サイト
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• 鉱物政策研究所における海底鉱滓の処分
• 鉱山残渣における炭素隔離