金の採掘では、最終的に鉱山から出る金属以上のものが生産されます。露天掘り作業では、岩石、スラグ、その他の尾鉱などの固形廃棄物も大量に生成され、これらを管理し封じ込める必要があります。 新しい研究では、この材料の一部を鉱山道の一部に転用できるかどうかをテストしました。 2026年に「Sustainable Chemistry and Pharmacy」誌に掲載された査読済みの研究「固体鉱山廃棄物のセメント質舗装材料への持続可能な価値化：機械的性能と微細構造の洞察」では、鉱山廃棄物のみからパイロット材料を開発し、中国のZipperian Goldでテストしました。 28 日間の使用後、固体-固体複合舗装の 15% セクションは、粒状高炉スラグ ベースに対して 97.19% のたわみを記録しました。 テストトラックは 100 トントラックの移動と季節的な降雨にさらされました。
道路建設における鉱山廃棄物 鉱山由来の材料が注目される理由
山の廃棄物を道路に利用するというアイデアは新しいものではありません。 Journal of Experimental and Theoretical Analysis に掲載された 2025 年のレビュー「道路建設における鉱山廃棄物の持続可能な使用: レビュー」では、世界中で年間 1,000 億トンを超える鉱山廃棄物が生成されていると推定されています。舗装層での廃棄物、スラグ、その他の鉱山副産物を含む材料の使用を検討し、建設材料の需要削減の潜在的な利点を強調します。同時に、廃棄物組成のばらつき、浸出の危険性、および標準化された設計手法の欠如が、広範な採用の障壁となっていると指摘しています。鉱物、道路建設資材としての鉱山尾滓に関する別の 2023 年のレビュー: このレビューでは、鉱山尾滓が道路や路床の基礎から貯水池やアスファルトに至るまでの用途でテストまたは使用されていることが判明しました。また、堆積物が異なれば物理的および化学的性質が非常に異なる物質が生成されることもあり、このアプローチはまだ広く採用されていないことも指摘している。 2026 年の研究では、この研究を活動中の鉱山に適用します。研究者らは、実験室のサンプルに頼るのではなく、爆破スラグと除染廃棄物と追加の固形廃棄物複合材料から作られた複合材料を使用して現場プロットを構築した。 得られた推進材料は完全に鉱山の尾鉱から得られたもので、研究者らは実験室での積載だけでなく、実際の鉱山作業中のその挙動を調べることができました。
フロア変更と 100 トン トラック: 97% の数字が示すもの
舗装変形は、荷重を受けたときに路面がどの程度変形するかを測定します。保証が低いほど変形に対する耐性が高いことを示しており、これは大型トラック輸送ルートでは特に重要です。紫金山鉱山では、研究者らがいくつかの舗装基礎をテストした。埋立地の高さ 670 メートルと 730 メートルの輸送道路上に圃場が建設されます。線路は 100 トントラックの通行にさらされ、28 日間の使用後に現場評価が測定されました。 28 日間の使用後、FCBN-15 として知られる固形廃棄物複合材を 15% 含む舗装は、100 分の 7.62 ミリメートルを記録しました。粒状舗装ベースは、FCBS と指定された 28 日後に 100 分の 271.54 ミリメートルを記録しました。研究者らは、FCBN-15 が FCBS より 97.19% 低いと計算しました。また、研究でテストされた自然舗装と比較して 63.90% の偏差、および自然土壌層と比較して 73.02% の偏差も示しました。これは、廃棄物を利用した道路の寿命が 97% 長くなったり、メンテナンスの必要性が 97% 少なくなったりするという意味ではありません。この研究では、現場での短時間の変形に対する抵抗力を測定しました。ただし、この結果は、この材料が使用条件下で変形に耐えられることを示す現場証拠を提供します。研究者らはまた、パフォーマンスが使用される固形廃棄物の量に依存することも発見しました。 9%配合物は、15%配合物と比較して28日後に著しく高いたわみを示し、湿潤乾燥サイクルを3回以上進めると悪化しました。 15% フォーミュラはフィールド テストで最も低い曲線を示しましたが、コストも高くなりました。 著者らは、長期的な現場評価が依然として必要であるとしながらも、効率と材料コストのバランスとして 9% の計算式を定義しました。
持続可能な鉱物輸送ルート: 炭素排出量とコストは依然として重要
機械のパフォーマンスはトレーニングの一部にすぎませんでした。研究者らは環境的要因と経済的要因も考慮しました。彼らの簡素化されたゆりかごからゲートまでの評価では、総炭素排出量は、9% 固形廃棄物複合材料では 1 平方メートルあたり 7,466 キログラムの CO₂、15% 配合物では 7,495 キログラムと推定されました。 比較すると、セメントで安定化した材料とフライアッシュで安定化した材料は、1 平方メートルあたりそれぞれ 14,043 キログラムと 13,430 キログラムの CO2 を生成しました。コストへの影響はさらに複雑でした。研究者らは材料コストを、3% 配合の場合は 1 平方フィートあたり 3.94 ドル、15% 配合の場合は 6.99 ドルと計算しました。 ９％配合の場合、１平方フィート当たり５．８６ドルのコストがかかるのに対し、セメント安定化ベースの場合は６．９２ドル、フライアッシュ安定化ベースの場合は６．８１ドルである。 著者らは、最も強力な 15% 配合物が自動的に最も安価な選択肢となるのではなく、9% 配合物の方が有効性と材料コストのバランスが取れていると結論付けました。 この研究には浸出試験も含まれていました。 15%配合物の浸出試験では、カドミウム0.007 mg/L、水銀0.00003 mg/L、クロム0.02 mg/Lが測定されました。研究者らは、3 つすべてが評価に使用された IV 地下水基準を満たしていると報告しました。 これらの結果は、試験された材料に関する短期的な環境証拠を提供しますが、各種類の鉱山廃棄物が環境上道路建設に適しているかどうかを決定するものではありません。
鉱山廃道が普及する前に、まだ必要なのはテストです
最大の制限は時間です。 2026 年の調査における現地評価は、使用開始 28 日後に実施されました。つまり、長年にわたるトラックの積み込み、季節の天候、鉱山の操業の変化後に舗装がどのように機能するかを決定するものではありません。 著者自身も、現場評価は短期評価であると述べています。鉱山廃棄物は単一の物質ではないため、この制限は重要です。 その化学組成、粒子サイズ、強度、環境挙動は鉱山ごとに大きく異なる場合があります。 2025 年の道路建設の見直しでも、同様に、材料の変動、侵食、標準設計プロトコルの欠如が未解決の課題として特定されています。臨床検査以外の研究も行われています。 2026 年のレビュー「舗装用途のための鉱山尾鉱のジオポリマー化: 特性、限界、および将来の方向性」では、配置や処理の違いにより、現場の条件によっては実験室のサンプルよりも低い強度が生じる可能性があると指摘されています。また、このような材料をより広範な舗装用途に評価する前に、反復荷重と長期耐久性の研究が必要であることも強調しています。今のところ、紫金山の裁判は普遍的な解決策ではなく、有用な現場証拠を提供している。これは、試験した従来の材料と比較して推定二酸化炭素排出量を削減しながら、鉱山廃棄物を、激しい鉱山交通の下での重大な変形に耐えることができる道路基盤に変えることができることを示しています。 このアプローチが他の鉱山で安全かつ経済的に再現できるかどうかは、その廃棄物の組成、地域の環境要件、実際の交通条件下での長期的なパフォーマンスに依存します。
