資源開発に伴う酸性汚濁水の発生防止と汚染土壌の復元

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450380
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 恒川 昌美 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40002026)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広吉 直樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50250486) ; 平島 剛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00175556)
• Keywords: 黄鉄鉱 / 黄銅鉱 / 石炭ズリ / 鉄酸化細菌 / 硫酸還元菌 / 腐植物質 / ドデシル硫酸ナトリウム

Research Abstract

鉱山や炭鉱の開発に伴い、硫化鉱を含む岩盤中の浸透水や坑水から重金属を含む酸性汚濁水が発生するようになる。この汚濁水は操業中および休閉山後も継続して処理する必要がある。そのため、これら酸性汚濁水の発生を防止し、汚染土壌を復元することは国際的にも重要な課題となっている。この有効な防止・復元技術を確立するためには、酸性汚濁水の発生機構を十分に解明する必要がある。そこで昨年度は、汚濁水発生の主な要因とされている黄鉄鉱の酸性環境下での溶解機構について調べるとともに、それに対する微生物の関与について検討した。また、黄鉄鉱の酸化溶解を抑制する要因について検討し、あわせて抑制物質を探索した。本年度は、引き続き黄鉄鉱の酸化溶解を抑制する物質について検討を進め、さらに鉱滓堆積場でのフィールド調査および石炭ズリ、銅鉱石の浸出実験を行った。主な成果は、以下のようである。
1) 黄鉄鉱の酸性環境中での溶解を抑制する物質として、腐植物質(フルボ酸、フミン酸)や木酢液、タンニン酸などがある。いずれも黄鉄鉱溶解の抑制効果は低pHになるほど大きくなる。木酢液とタンニンは、弱酸性領域においても強力な抑制効果を発揮する。腐植物質とタンニン酸は枯葉など植物系廃資源のなかに豊富に含まれている成分であり、環境浄化システムを構築するうえでこのような廃棄物の活用が期待される。
2) 鉱滓堆積場で鉛直方向に採取した試料について化学分析と棲息微生物の調査をしたところ、堆積場は全体的に石英に富んだ層からなるが、覆土されている上層部と鉱滓に富む深層部とでは重金属、硫酸塩等の分布が異なる。重金属を固定安定化する硫酸還元菌は上層部の方に棲息する。
3) 高硫黄石炭ズリからの鉄の溶出は、鉄酸化細菌が存在すると、速度が速く、溶出量も多くなる。しかし、ドデシル硫酸ナトリウムの添加により鉄酸化細菌の鉄酸化能が十分阻害されるため、全鉄溶出量は低下し、溶存鉄の大部分が鉄(II)イオンとして存在するようになる。
4) 常温、大気下にある硫酸溶液中においては、鉄(III)イオンより鉄(II)イオンの方が黄銅鉱浸出に対して有効に作用する。

Research Products

• [Publications] Keiko Sasaki: "The role of sulfur-oxidizing bacteria, Thiobacillus thiooxidans, in pyrite weathering" Colloids and Surfaces. A134(3). 269-278 (1998)
• [Publications] 広吉直樹: "低品位銅鉱のリーチング" 資源処理技術. 45(4). 263-268 (1998)
• [Publications] Naoki Hiroyoshi: "Ferrous promoted chalcopyrite leaching -Ferric formation and its effects on the leaching-" J.Min.Mater.Process.Inst.Japan. 114(11). 795-800 (1998)