海岸地帯管理ジャーナル

概要

気候変動 2019: 鉱山跡地の修復のための石炭燃焼副産物のリサイクル - メフディ・アザディ - クイーンズランド大学

メフディ・アザディ

鉱山の修復と閉鎖は、 酸性および金属含有排水、自然発火、塩分、粉塵発生、浸食のリスクを高める望ましくない化学的および物理的特性を持つ鉱山廃棄物（残渣、廃棄物、尾鉱）の存在によって妨げられることがよくあります。同時に、発電所から出るさまざまな種類の石炭燃焼副産物は、アルカリ性、ポゾラン結合効果、高い保水能力、および鉱山の修復に有益な粒度分布など、独自の化学的および物理的特性を持っています。多くの石炭火力発電所は鉱山の近くにあります。炭鉱と発電所の距離が比較的短いため、石炭輸送コストが削減されます。また、この技術は、 i)反応性物質のカプセル化とコーティング（酸性鉱山排水と自然発火を防ぐため）、 ii)高価な土壌改良剤の一部の置き換え、iii) 最終空洞と地下作業の埋め戻しと安定化、iv )汚染水の処理など、修復用途のために石炭灰を低コストで鉱山に輸送する機会も提供します。私たちの研究の目的は、 石炭灰を再利用するシナリオをテストすることにより、鉱山廃棄物の物理的および地球化学的安定性を改善し、鉱山閉鎖後の残留リスクを軽減する技術の有効性を 評価する。

状況や用途によっては、石炭火力発電所から発生する石炭燃焼副産物 (CCB) が天然素材の代替品として検討されました。このレビューでは、鉱山現場での CCB の使用に焦点を当てました。CCB のアルカリ性 pH は、酸性鉱山排水の中和作用と、その結果として溶液から金属 (主に金属水酸化物) が沈殿する作用があることがわかっています。石炭燃焼副産物は土壌修復にも使用されており、劣化した土壌の 1 つ以上の物理的、化学的、生物学的特性が改善され、その結果、植生再生の結果が改善されたことが示されています。さらに、フライアッシュは、潜在的に危険な鉱山廃棄物を包み込み、隔離するために作られた人工カバーの材料の 1 つとして使用されています。鉱山の空洞を埋め戻すための CCB の使用は、CCB を大量に使用する機会と見なされました。これらの材料で地下鉱山の空洞を埋め戻すと、酸性鉱山排水を減らし、地盤沈下のリスクを減らし、鉱山火災の可能性を最小限に抑え、制御できる可能性があります。 CCB を積極的に使用することで、本来は「廃棄物」となる物質を別途保管または処分する必要がある場合に、残存する環境負荷を排除または最小限に抑えることができますが、CCB の使用により、有害元素の浸出などの悪影響が生じる可能性があります。

したがって、例えば鉱山の埋め戻しに使用する場合、テスト段階で他の変数との関連で環境への影響の可能性を評価および監視し、そのような材料で埋め戻す前に大規模に使用する必要があります。CCB の実際の使用と環境および健康への潜在的な影響については、十分に調査された情報がまだ不足しており、効果的なガイドラインと規制も鉱山の修復目的での使用を制限する要因となっています。ほとんどの国の政府規制では、CCB は廃棄物ではあるが有害廃棄物とは見なされていません。しかし、鉱山の修復と鉱山の閉鎖に関連する多くの役割と機能において CCB が高い可能性を秘めていることを考えると、より実用的な研究と政府の関与が必要です。 世界の電力需要に対して発電するために石炭が引き続き使用されると、今後数十年間で石炭燃焼副産物 (CCP) が大量に生成されることになります。米国で現在稼働している 600 基の石炭火力発電所から、年間約 1 億 3000 万トンの CCP が生産されており、世界では 5 億トンが生産されていると推定されています。CCP には、ボトムアッシュ、ボイラースラグ、フライアッシュ、流動床灰、排ガス脱硫灰の 5 つの主要な種類があります。ボトムアッシュは、建設プロジェクトの骨材充填材、建設資材 (壁板および乾式壁) の充填材、道路の凍結防止剤として広く使用されているため、通常は廃棄上の問題にはなりません。ボイラースラグは、ボトムアッシュと同様の目的で使用されますが、サンドブラスト用のガラス質砂材として使用できます。フライアッシュは生成される副産物の 70% を占め、これらの灰は、ボイラーの種類と発電所で採用されている排出制御システムに応じて、発電所でいくつかの方法で生成されます。これらのきめの細かい灰材料は、従来の石炭ボイラーからの乾燥フライアッシュ、排ガス脱硫装置またはその他の収集装置（バグハウスまたはスクラバーフィルター）で収集された乾燥灰、またはフライアッシュスラリーを生成する湿式スクラバーシステムで収集されたものである可能性があります。

 

CCB を鉱山の空洞埋め戻しに使用することは、CCB を大量に使用する機会とみなされてきました。このような材料で地下の鉱山の真空を埋め戻すと、酸性の鉱山排水を減らし、地盤沈下のリスクを減らし、鉱山での火災の可能性を緩和および監視することができます。CCB を積極的に使用することで、これらの「廃棄物」材料を別途保管または処分する必要がある場合に、残りの環境負荷を排除または軽減できますが、有害元素の浸出などの副作用が発生する可能性があります。したがって、たとえば鉱山の埋め戻しに使用する場合、テスト段階で他の変数との関連で環境への影響を評価および監視し、このような材料で埋め戻す前に大規模に使用する必要があります。CCB の実際の使用、および環境と健康への潜在的な影響に関する十分に調査された情報がまだ不足しており、鉱山現場の修復目的での使用では、効果的なガイドラインと規制も制限要因となっています。ほとんどの国の政府規制では、CCB は廃棄物ではあるものの、有害廃棄物とはみなされていません。しかし、鉱山の修復や閉鎖に関連する多くの役割や機能において CCB が持つ高い可能性を考えると、より実践的な研究と政府の関与が必要です。