尾鉱

硫化鉱物の採掘による尾鉱からの排水は、「鉱業における最大の環境負債」と表現されている。^{[ 5 ]}これらの尾鉱には、銅やニッケルなどの需要の高い鉱石や石炭から除外される黄鉄鉱（FeS2 _）と硫化鉄（II） （FeS）が大量に含まれている。これらの鉱物は地下では無害だが、微生物が存在すると空気と反応し、適切に管理されないと酸性鉱山排水につながる。

リン酸肥料の製造のためにリン鉱石を処理する結果として、年間1億トンから2億8千万トンのリン酸石膏廃棄物が発生すると推定されている。 ^{[ 6 ]}リン酸石膏は、役に立たず豊富に存在するだけでなく、天然に存在するウラン、トリウム、およびそれらの娘同位体の存在により放射性である。ウラン市場で達成可能な価格によっては、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、ウラン成分の抽出は経済的に利益を生む可能性がある。

ボーキサイト尾鉱は、アルミニウムの工業生産で発生する廃棄物です。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製造における最も重要な問題の一つです。^{[ 7 ]}  

赤い泥

赤泥（現在ではボーキサイト残渣と呼ばれることが多い）は、バイヤー法を用いて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、その赤色の元となる酸化鉄を含む様々な酸化物化合物で構成されています。世界中で生産されるアルミナの97%以上はバイヤー法によるものです。アルミナ1トン（2,200ポンド）の生産につき、約1～1.5トン（2,200～3,300ポンド）の赤泥も発生します。世界平均は1.23トンです。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、その結果、約1億7,000万トン（3,700億ポンド）の赤泥が発生しました。^{[ 8 ]}      

生産量が多く、また材料のアルカリ性が高いため、適切に保管しないと重大な環境リスクをもたらす可能性があります。そのため、セメントやコンクリートの有用な材料を作るために、廃棄物の有効利用など、安全な保管方法や処理方法を見つけるための多大な努力が注がれています。^{[ 9 ]}

あまり一般的ではないが、この物質はボーキサイト尾鉱、赤色スラッジ、またはアルミナ精製残渣とも呼ばれる。近年では、特にセメント用途で使用される場合、加工ボーキサイトという名称がますます広く用いられるようになっている。

鉱滓ダムの最大の危険はダムの決壊であり、米国で最も広く知られている決壊事故は、 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における石炭スラリーダムの決壊で、125人が死亡した。その他の決壊事故としては、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を壊滅させた。世界平均では、鉱滓ダムに関連する大きな事故が毎年1件発生している。^{[ 23 ]}

鉱滓ダムの決壊によって引き起こされたその他の災害としては、2000年のバイア・マーレのシアン化物流出事故やアジカのアルミナ工場事故などがある。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が決壊し、同国最大の環境災害となった。ダムの決壊により、下流に鉱滓が流れ込み19人が死亡し、 ドセ川水系の約400kmにわたって有毒な排水が流れ込み、大西洋にまで及んだ。

貯水池（貯水池はダムのこと）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」を使用しており、盛土ダムとみなされることがあります。^{[ 1 ]}従来、尾鉱貯蔵の唯一の選択肢は、地元で入手可能な土壌材料で尾鉱スラリーを封じ込めることでした。^{[ 25 ]}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された流れです。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封じ込め、周囲の環境への影響を防ぐために、瀝青ジオメンブレン（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。^{[ 26 ]}水の除去は、場合によってはより良い貯蔵システム（例えば、乾式積み上げ、下記参照）を作り出すだけでなく、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ちます。しかし、1994年の尾鉱貯水池の説明で、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ています。^{[ 1 ]}尾鉱の水中貯蔵も使用されています。^{[ 1 ]}

尾鉱池は、鉱山廃鉱滓の保管場所であり、水に浮遊する廃鉱滓を池にポンプで送り込み、固形物を水から沈殿（分離）させます。池は通常ダムで囲まれており、尾鉱貯水池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の稼働中の尾鉱貯水池があると推定されました。^{[ 18 ]}貯水池の水は、有毒化学物質が人間の健康に潜在的に危険となる可能性のある人口密集地域に風で微細な尾鉱が運ばれるのを最小限に抑えるという利点がありますが、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ますが、非常に有毒でこれらの動物の健康に有害となる可能性があるため、しばしば危険です。鉱滓池は、岩石から鉱物を分離する際に生じる廃棄物、あるいはタールサンド採掘で発生するスラリーを貯蔵するために使用されます。鉱滓は、ベントナイトなどの他の材料と混合され、より粘度の高いスラリーを形成することで、汚染された水が環境に放出される速度を遅くすることがあります。

この方法には、谷の貯水池、環状堤防、坑内貯水池、特別に掘られた坑など、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、地面の自然な地形の窪みを利用します。^{[ 1 ]}大きな土堰堤を建設し、そこに尾鉱を充填することができます。枯渇した露天掘り鉱山に尾鉱を再充填することもできます。いずれの場合も、他の問題に加えて、地下水位の汚染に十分注意する必要があります。排水は貯水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、水が除去されます。通常は、デカントタワー構造に排水されます。除去された水は、処理サイクルで再利用できます。貯蔵施設が満杯になり完成したら、表面を表土で覆い、植生を回復することができます。ただし、不透水性の覆土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ポンプで汲み出す必要があります。

ペースト状尾鉱は、従来の尾鉱処理方法（貯水池貯蔵）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のが特徴です。硬岩採掘の場合、固形分は通常20%から60%の範囲です。尾鉱池に投入すると、固形分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することで尾鉱スラリー中の固形分の割合を高め、水と固形分の分離を最小限に抑えた製品を作り出します。その後、ペースト状（歯磨き粉のような粘稠度）で貯蔵エリアに投入されます。ペースト状尾鉱は、より多くの水をリサイクルできるため、従来の尾鉱よりも効率的であるという利点があります。また、漏出の可能性も低くなります。しかし、濃縮コストは一般的に従来の尾鉱よりも高く、ペーストのポンプ輸送コストも従来の尾鉱よりも高い。これは、処理プラントから貯蔵エリアまで尾鉱を輸送するために通常容積式ポンプが必要となるためである。ペースト尾鉱は、西オーストラリアのサンライズダムやタンザニアのブリ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る。^{[ 27 ]}

尾鉱は必ずしもスラリーとして池に保管する必要はありません。尾鉱を脱水して積み重ねる方法がますます普及しています。^{[ 28 ]}これにより水が節約され、潜在的な浸透率の減少、使用スペースの削減、尾鉱の密で安定した配置、採掘終了後に池が残す長期的な負債の排除など、環境への影響を軽減する可能性があります。脱水により尾鉱の量を減らし、水をリサイクルすることができます。^{[ 29 ]}

ポルゲラ金鉱山では、尾鉱と粗い廃石、廃泥を組み合わせて、地表の一般的な廃棄物堆積場やストックパイルに保管できる製品を作る方法の開発に研究の焦点を当てている。共同処分は、例えばブリティッシュコロンビア州のエルクビュー鉱山などにおいて、AMECをはじめとする複数の設計者によって既に成功裏に実施されている。

2005年現在、国際企業が運営する鉱山のうち、河川尾鉱処分（RTD）を継続して使用しているのは、ニューギニア島のオク・テディ鉱山、グラスバーグ鉱山^{[ 23 ]}、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性により、他の処分方法が非現実的かつ危険であるため、この方法が採用されている。ほとんどの環境では、特に環境に優しい方法とは言えないが、過去には相当な利用がなされており、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与えたような甚大な環境被害や、ブーゲンビル島のパングナ鉱山による中毒など、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に閉鎖されるという事態を招いた。^{[ 23 ]}

一般的にSTD（海底尾鉱処分）またはDSTD（深海尾鉱処分）と呼ばれています。尾鉱はパイプラインを使用して輸送され、最終的に深海に沈むように排出されます。実際には、棚外深度に近接する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、尾鉱製品による被覆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。^{[ 30 ]}尾鉱製品の密度と温度が制御されていない場合、長距離を移動したり、表面に浮上したりする可能性があります。

この方法はリヒール島の金鉱山で使用されており、その廃棄物処理は環境保護主義者から非常に有害であると見なされているが、所有者は有害ではないと主張している。^{[ 23 ]}

オーストラリア、ブラジル、カナダ、中国、デンマーク、イングランド、フランス、ギリシャ、ロシア、アメリカ合衆国では、鉱滓の海洋投棄は法律で禁止されている。^{[ 31 ]}インドネシア、ノルウェー、パプアニューギニアでは合法である。^{[ 31 ]} 2026年、ノルウェーでは、レッパルフィヨルド紛争中の抗議活動で活動家が有罪判決を受けた。6月にはさらに14人の活動家が裁判にかけられ、8月には他の活動家が裁判にかけられる予定である。^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

チリでは、1978年の設立から2010年まで、鉱滓を合法的に海に投棄していたのはPlanta de Pellets社のみであった。 ^{[ 31 ]} 2014年には、Planta de Pellets社とノルウェーのSydvaranger社が世界で唯一、鉄鉱石の鉱滓を海に投棄していた。^{[ 35 ]}しかし、Planta de Pellets社は2019年に、2023年末までにこの慣行を終了することを約束した。^{[ 31 ]}

植物安定化は、超蓄積植物を利用して鉱滓を長期的に安定化および封じ込める植物修復の一形態であり、根の近くの土壌に汚染物質を隔離します。植物の存在は風食を軽減したり、植物の根が水食を防いだり、吸着または蓄積によって金属を固定化したり、根の周囲に金属が沈殿して安定化する領域を提供したりできます。汚染物質の生物学的利用可能性が低下し、家畜​​、野生生物、および人間の曝露が減少します。このアプローチは、風や水の拡散を受けやすい乾燥環境で特に有効です。^{[ 41 ]}

オイルサンドから油を抽出する過程で、水、シルト、粘土、その他の溶媒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となる。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 個}の嫌気性従属栄養生物と 10 ^{4 個の}硫酸還元原核生物が存在すると推定した。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、ガスの分析により、それらがメタン生成菌であることが示された。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。^{[ 42 ]}

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存・増殖し、ナフサの分子量を脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、二酸化炭素、メタンに低下させると述べています。これらの古細菌と細菌は、石油精製工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。これらの分解生成物はどちらも有用です。脂肪族炭化水素、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化させ、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。古細菌と細菌が尾鉱内で代謝して気泡を放出するため、間隙水は土壌を容易に通過できます。成熟した微細尾鉱の緻密化を促進するため、尾鉱池では固形物がより早く沈殿し、尾鉱をより早く回収できるようになります。さらに、尾鉱から放出された水は石油精製の工程で使用できます。水の需要を減らすことは、干ばつから環境を守ることにもつながります。^{[ 43 ]}