尾鉱処理プロセスとは

尾鉱とは、選鉱プロセスにおいて有用成分の含有量が低く、生産用途に供することができない部分であり、産業廃棄物の主要な構成要素です。尾鉱処理は鉱山生産における重要な工程の一つですが、その具体的な処理方法についてご存知でしょうか？

なぜ尾鉱を処理する必要があるのか？

一般的に、選鉱所では尾鉱ダムへの貯蔵により尾鉱を処理しています。しかし、選鉱プロセス後に残存する有毒化学物質、排水、重金属イオンは、鉱山周辺の環境汚染や生態系への損害を引き起こすだけでなく、尾鉱ダムの安全性にも深刻な影響を及ぼします。実際、これらの堆積物から土砂崩れ、泥流、尾鉱ダムの決壊などの隠れた危険要因が誘発されるケースがあります。そのため、尾鉱管理は常に重要な課題として注視されてきました。

尾鉱処理の方法

現在、尾鉱処理手法には主に3つの方向性があります：尾鉱の再選鉱、尾鉱の脱水、および採空区への尾鉱充填です。以下では、これら3つの手法について個別に解説します。

1. 尾鉱の再選別プロセス

尾鉱中の有用成分含有量は比較的低いものの、先進的な技術と合理的なプロセスを用いて尾鉱を再選別することで、より多くの有用成分を回収し、資源の完全なリサイクルおよび廃棄物の削減を実現できます。これにより、最終的な尾鉱排出量が減少し、環境への負荷を軽減します。現在、一般的な尾鉱再処理プロセスには以下が含まれます。

1) フロテーションプロセス

フロテーションプロセスは、コールマナイト、酸化亜鉛、アパタイトなどの鉱物を含有する尾鉱の処理に使用されます。新試薬や新プロセスの開発により、比較的単純なプロセスで生成された尾鉱、特に古い尾鉱も再度フロート処理が可能になりました。この処理を通じて、リサイクル可能な濃縮物製品を得ることができます。

2) 新たな再選別プロセス

新型重力分離装置を用いて、尾鉱中の微粒子鉱物を回収します。開発・改良を経て、従来の多くの新型重力分離装置が、細粒および超微粒子尾鉱の再選別に適用可能となりました。例えば、垂直遠心濃縮機、複合立型振動台、複合力場遠心分離機などが挙げられます。

3) 微生物処理および浸出技術

この技術は主に微生物の生化学的作用を利用して尾鉱の性質を改善し、微生物浸出または微生物鉱化作用により尾鉱中の有害金属イオンを抽出することで、環境汚染を防止します。

2. テール脱水プロセス

分離工程では、スラリーに多量の水が含まれていることが多く、テールの含水率が高すぎると、尾鉱ダム決壊の原因となりやすいです。そのため、選鉱工場において、テールの濃縮および脱水は重要な工程であり、一般的には以下の2つの側面があります。

1) サイクロンを中核とした濃縮プロセス

サイクロンは遠心力を利用した固液分離装置の一種であり、設置面積が小さく、アンダーフロー（底流）の濃度が高いという特徴を有します。この濃縮プロセスでは、主にサイクロンと濃縮機を組み合わせた一連の閉回路プロセスにより、高濃度の濃縮製品を得ます。

2) 圧濾機を用いた尾鉱脱水プロセス

金鉱山の尾鉱処理において、による脱水も採用されています。この手法は、フィルターケーキの含水率が低く、ろ液を再利用できるという特徴を持っています。ただし、単機あたりの処理能力が限られているため、大規模な選鉱尾鉱の分離には適用が困難です。

3) ドライテールディング排出

は、、高効率・高周波、高効率深層円錐などの機器を活用する新技術です。尾鉱中の含水率を15%未満まで低減でき、コスト削減を実現するとともに、環境汚染を効果的に回避します。

3. 採掘跡地への尾鉱充填

採掘跡地への尾鉱充填とは、処理後の尾鉱廃棄物を採掘跡地に再充填する手法であり、地形の保護や尾鉱ダム建設コストの削減を実現します。現在、採掘空洞（ゴアフ）への尾鉱充填には主に以下の2つの方法があります。

1) フルテールセメント充填技術

フルテールセメント充填は、脱水された尾鉱にセメントやフライアッシュなどを混合し、硬度1～2 MPaの充填材を形成する技術です。充填スラリーはパイプラインの自然流下によって充填区域へ送られ、採掘空洞の充填を達成します。

2) 高水固結フルテール充填技術

高水固結フルテール充填は、セメントの代わりに高水材料を結合材として使用するという点を除き、フルテールセメント充填と類似しています。この方法は、アルミン酸塩およびサルフォアルミン酸塩を主成分とする第一材料と、無水石膏、生石灰、凝固剤を主成分とする第二材料をそれぞれパルプ化して輸送し、充填前に混合することで、速い凝固速度という特徴を持ちます。

上記の3点が、尾鉱処理における主要な3つの方向性です。実際の適用にあたっては、選鉱場の規模や投資予算に応じて最適な方法を選択する必要があります。適切な尾鉱処理プロセスを選定するためには、選鉱場設計の資格を有する鉱物処理設備プロバイダーへの相談をお勧めします。