鉱物の溶解速度を考慮した岩盤掘削ずりの埋立合理化に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550491
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 五十嵐 敏文 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90301944)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朝倉 國臣 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20002305)
• Keywords: 黄鉄鉱 / 方解石 / 溶解・沈殿 / 溶出試験 / pH緩衝機能 / 酸化・還元 / バッチ法 / カラム法

Research Abstract

黄鉄鉱が還元環境から酸化環境に曝されると,酸化が進行し水との接触により酸性の硫酸を生ずる。一方,方解石は溶解すると弱アルカリ性を呈することから,それらを混合することにより溶出水pHを制御できると予想される。そのため,黄鉄鉱と方解石の両方を含む岩石試料に対する溶出試験,黄鉄鉱を含有する粉砕岩石と方解石を含有する粉砕岩石との混合粉砕岩石試料に対する溶出試験を実施した。その際,バッチ法とカラム法の両方の試験を実施した。その結果,黄鉄鉱と方解石の両方を含む岩石試料でもそれらの混合粉砕試料でも黄鉄鉱含有量と方解石含有量との比率によって溶出水pHを制御できることが明らかになった。しかし,石膏の沈殿が生成する条件では,方解石の溶解反応が抑制されpH緩衝機能を発揮できなくなることがわかった。地下水の流動を模擬したカラム試験でも,黄鉄鉱の酸化・溶解にともなう酸性化が方解石の溶解によるpH緩衝機能によって抑制されることが明らかになった。とくに,試験初期にイオン濃度の高い溶出水が流出するが,その際石膏が長期にわたり安定に存在しない条件とすることが重要であることがわかった。
以上の結果から,黄鉄鉱の酸化・溶解に起因する酸性化現象は天然中の方解石を利用することで抑制できるが,石膏の生成が方解石の溶解を抑制するために,石膏の生成を防止すべく適度の水が流動し,高濃度のカルシウムイオンや硫酸イオンが希釈されるような条件とすることが重要であると判明した。

Research Products

• [Publications] 五十嵐敏文, 丸山悠, 朝倉國臣, 服部修一: "黄鉄鉱起因酸性水の抑制のための方解石含有岩石の利用に関する実験的研究"応用地質. 44・4. 234-242 (2003)
• [Publications] 斉藤綾佑, 五十嵐敏文, 朝倉國臣: "黄鉄鉱含有掘削ずり浸出水の酸性化対策-カラム法に基づく溶出水の水質性状-"日本応用地質学会平成15年度研究発表会講演論文集. 247-250 (2003)
• [Publications] 斉藤綾佑, 五十嵐敏文, 朝倉國臣: "カラム試験による粉砕岩石試料からの各種成分の溶出"資源・素材学会北海道支部平成15年度春季講演会講演要旨集. 13-14 (2003)
• [Publications] 斉藤綾佑, 五十嵐敏文, 朝倉國臣: "カラム試験による黄鉄鉱含有粉砕岩石試料からの各種成分の溶出"土木学会第58回年次学術講演会講演概要集(部門VII). 13-14 (2003)