น้ำเสียจากกากแร่จากการทำเหมืองแร่ซัลไฟด์ได้รับการอธิบายว่าเป็น "ภาระด้านสิ่งแวดล้อมที่ใหญ่ที่สุดของอุตสาหกรรมเหมืองแร่" ^{[ 5 ]}กากแร่เหล่านี้มีไพไรต์ (FeS ) และเหล็ก(II) ซัลไฟด์ (FeS) ในปริมาณมาก ซึ่งถูกคัดออกจากแร่ทองแดงและนิกเกลที่ต้องการ รวมถึงถ่านหิน แม้ว่าจะไม่เป็นอันตรายใต้ดิน แต่แร่ธาตุเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับอากาศเมื่อมีจุลินทรีย์อยู่ ซึ่งหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสมจะนำไปสู่ การระบาย น้ำเสียจากเหมืองแร่ที่เป็นกรด

คาดว่ามีการผลิตของเสียฟอสโฟยิปซัมระหว่าง 100 ล้านถึง 280 ล้านตัน ต่อปี อันเป็นผลมาจากการแปรรูป หินฟอสเฟตเพื่อผลิตปุ๋ยฟอสเฟต^{[ 6 ]}นอกจากจะไม่มีประโยชน์และมีปริมาณมากแล้ว ฟอสโฟยิปซัมยังมีกัมมันตรังสีเนื่องจากมีธาตุยูเรเนียม ธอร์เรียม และไอโซโทปของธาตุเหล่านี้ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ขึ้นอยู่กับราคาที่สามารถทำได้ในตลาดยูเรเนียมการสกัดยูเรเนียมอาจมีกำไรทางเศรษฐกิจแม้ว่าจะไม่มีแรงจูงใจอื่น ๆ เช่น การลดอันตรายที่โลหะหนักกัมมันตรังสีก่อให้เกิดต่อสิ่งแวดล้อม

กากแร่บอกไซต์เป็นของเสียที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตอะลูมิเนียม ในอุตสาหกรรม การเตรียมการสำหรับกากแร่ประมาณ70 ล้านตัน (150 พันล้านปอนด์)ที่ผลิตได้ในแต่ละปีถือเป็นหนึ่งในปัญหาสำคัญที่สุดในการผลิตอะลูมิเนียม^{[ 7 ]}  

โคลนแดง

กากตะกอนสีแดงซึ่งปัจจุบันมักเรียกว่ากากแร่บอกไซต์ เป็นของเสียจากอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปแร่บอกไซต์เป็นอะลูมินาโดยใช้กระบวนการไบเออร์ประกอบด้วย สารประกอบ ออกไซด์ ต่างๆ รวมถึงออกไซด์ของเหล็กซึ่งให้สีแดง อะลูมินาที่ผลิตทั่วโลกกว่า 97% ผลิตผ่านกระบวนการไบเออร์ สำหรับ อะลูมินาทุกๆ 1 ตัน (2,200 ปอนด์) ที่ผลิตได้ จะมีกากตะกอนสีแดงเกิดขึ้นประมาณ 1 ถึง 1.5 ตัน (2,200 ถึง 3,300 ปอนด์) โดยเฉลี่ยทั่วโลกอยู่ที่ 1.23 การผลิตอะลูมินาประจำปี 2023 มีมากกว่า 142  ล้านตัน (310  พันล้านปอนด์) ส่งผลให้เกิดกากตะกอนสีแดงประมาณ 170  ล้านตัน (370  พันล้านปอนด์) ^{[ 8 ]}

เนื่องจากการผลิตในระดับสูงและความเป็นด่าง สูงของวัสดุ หากไม่จัดเก็บอย่างเหมาะสม อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ดังนั้นจึงมีการลงทุนอย่างมากในการหาวิธีการจัดเก็บและจัดการอย่างปลอดภัย เช่น การใช้ ^{ประโยชน์}จากของเสียเพื่อสร้างวัสดุที่มีประโยชน์สำหรับซีเมนต์และคอนกรีต [ ^{​​9 ]}

ในบางกรณี วัสดุนี้ยังรู้จักกันในชื่ออื่นๆ เช่น กากแร่บอกไซต์ ตะกอนสีแดง หรือกากเหลือจากการกลั่นอะลูมินา แต่ในปัจจุบัน ชื่อ "บอกไซต์แปรรูป" กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำไปใช้ในอุตสาหกรรมซีเมนต์

อันตรายที่ร้ายแรงที่สุดของบ่อเก็บกากแร่คือเขื่อนพังทลาย โดยเหตุการณ์เขื่อนพังทลายที่เป็นข่าวโด่งดังที่สุดในสหรัฐอเมริกาคือเขื่อนกักเก็บกากถ่านหินพังทลายในเหตุการณ์น้ำท่วม Buffalo Creek ใน รัฐเวสต์เวอร์จิเนีย เมื่อปี 1972 ซึ่งคร่าชีวิตผู้คนไป 125 คน นอกจากนี้ยังมีเหตุการณ์เขื่อนพังทลายอื่นๆ อีก เช่นภัยพิบัติทางสิ่งแวดล้อม Ok Tediใน ปาปัว นิวกินีซึ่งทำลายแหล่งประมงของแม่น้ำ Ok Tediโดยเฉลี่ยแล้วทั่วโลกจะมีอุบัติเหตุใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับเขื่อนกักเก็บกากแร่เกิดขึ้นปีละครั้ง^{[ 24 ]}

ภัยพิบัติอื่นๆ ที่เกิดจากการพังทลายของเขื่อนกักเก็บกากแร่ ได้แก่การรั่วไหลของไซยาไนด์ที่ไบอา มาเร ในปี 2000และอุบัติเหตุที่โรงงานผลิตอะลูมินาที่อัจกาในปี 2015 การพังทลายของเขื่อนกักเก็บกากแร่เหล็กที่เหมืองเจอร์มาโนในรัฐมินาสเจไรส์ ประเทศบราซิล ถือเป็นภัยพิบัติทางสิ่งแวดล้อมครั้งใหญ่ที่สุดของประเทศ การพังทลายของเขื่อนทำให้มีผู้เสียชีวิต 19 คนเนื่องจากกากแร่ไหลทะลักลงสู่ปลายน้ำ และส่งผลกระทบต่อ ระบบแม่น้ำโดเซเป็นระยะทางประมาณ 400 กิโลเมตรด้วยสารพิษ และไหลลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติก

เขื่อนเหล่านี้ซึ่งล้อมรอบด้วยอ่างเก็บน้ำ (อ่างเก็บน้ำคือเขื่อน) โดยทั่วไปจะใช้ "วัสดุในท้องถิ่น" รวมถึงกากแร่เอง และอาจถือได้ว่าเป็นเขื่อนดิน [ ^{1 ] ตาม}ธรรมเนียมแล้ว ทางเลือกเดียวสำหรับการจัดเก็บกากแร่คือการกักเก็บกากแร่เหลวด้วยวัสดุดินที่หาได้ในท้องถิ่น^{[ 26 ]}กากแร่เหลวนี้เป็นกระแสน้ำเจือจางของของแข็งในกากแร่ที่ส่งไปยังพื้นที่จัดเก็บกากแร่ นักออกแบบกากแร่สมัยใหม่มีผลิตภัณฑ์กากแร่ให้เลือกหลากหลายขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำที่ถูกกำจัดออกจากกากแร่เหลวก่อนการระบายออก เป็นเรื่องปกติมากขึ้นที่สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บกากแร่จะต้องใช้สิ่งกีดขวางพิเศษ เช่นแผ่นเมมเบรนบิทูมินัส (BGMs) เพื่อกักเก็บกากแร่เหลวและป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบ^{[ 27 ]}การกำจัดน้ำไม่เพียงแต่สามารถสร้างระบบจัดเก็บที่ดีขึ้นได้ในบางกรณี (เช่น การกองแห้ง ดูด้านล่าง) แต่ยังช่วยในการฟื้นฟูน้ำซึ่งเป็นปัญหาสำคัญเนื่องจากเหมืองหลายแห่งอยู่ในพื้นที่แห้งแล้ง อย่างไรก็ตาม ในคำอธิบายเกี่ยวกับการกักเก็บกากแร่ในปี 1994 สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (US EPA) ระบุว่าวิธีการระบายน้ำอาจมีราคาแพงเกินไป ยกเว้นในกรณีพิเศษ^{[ 1 ]}การจัดเก็บกากแร่ใต้น้ำก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน^{[ 1 ]}

บ่อเก็บกากแร่เป็นพื้นที่ของ กาก แร่ ที่ถูกทิ้งจากการทำ เหมือง โดยกากแร่ที่ปนเปื้อนในน้ำจะถูกสูบเข้าไปในบ่อเพื่อให้เกิดการตกตะกอน (หมายถึงการแยก) ของของแข็งออกจากน้ำ โดยทั่วไปบ่อจะถูกกั้นด้วยเขื่อน และเรียกว่าบ่อเก็บกากแร่หรือเขื่อนกักเก็บกากแร่^{[ 1 ]}ในปี 2000 มีการประมาณการว่ามีบ่อเก็บกากแร่ที่ใช้งานอยู่ประมาณ 3,500 แห่งทั่วโลก^{[ 18 ]}น้ำในบ่อมีประโยชน์อยู่บ้างตรงที่ช่วยลดปริมาณกากแร่ละเอียดที่ถูกลมพัดพาไปยังพื้นที่ที่มีประชากรอาศัยอยู่ ซึ่งสารเคมีที่เป็นพิษอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ได้ อย่างไรก็ตาม มันก็เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเช่นกัน บ่อเก็บกากแร่ค่อนข้างอันตรายเพราะดึงดูดสัตว์ป่า เช่น นกน้ำหรือกวางคาริบู เนื่องจากดูเหมือนบ่อน้ำธรรมชาติ แต่จริงๆ แล้วมันอาจมีพิษร้ายแรงและเป็นอันตรายต่อสุขภาพของสัตว์เหล่านี้ได้ บ่อเก็บกากแร่ใช้สำหรับเก็บของเสียที่เกิดจากการแยกแร่ธาตุออกจากหิน หรือกากตะกอนที่ได้จากการทำเหมืองทรายน้ำมันดิน บางครั้งกากแร่จะถูกผสมกับวัสดุอื่นๆ เช่นเบนโทไนต์เพื่อให้ได้สารละลายข้นขึ้น ซึ่งจะช่วยชะลอการปล่อยน้ำเสียสู่สิ่งแวดล้อม

วิธีการนี้มีหลายรูปแบบย่อย ได้แก่ การกักเก็บในหุบเขา เขื่อนวงแหวน การกักเก็บในหลุม และหลุมที่ขุดขึ้นเป็นพิเศษ^{[ 1 ]}วิธีที่พบมากที่สุดคือบ่อในหุบเขา ซึ่งใช้ประโยชน์จากความต่ำของภูมิประเทศตามธรรมชาติบนพื้นดิน^{[ 1 ]}อาจมีการสร้างเขื่อนดินขนาดใหญ่แล้วเติมด้วยกากแร่ เหมืองเปิดที่หมดสภาพแล้วอาจถูกเติมด้วยกากแร่ ในทุกกรณี ต้องคำนึงถึงการปนเปื้อนของแหล่งน้ำใต้ดิน รวมถึงปัญหาอื่นๆ การระบายน้ำเป็นส่วนสำคัญของการกักเก็บในบ่อ เนื่องจากเมื่อมีการเติมกากแร่ลงในสถานที่จัดเก็บ น้ำจะถูกระบายออก โดยปกติจะระบายลงสู่โครงสร้างหอระบายน้ำ น้ำที่ระบายออกจึงสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในรอบการประมวลผล เมื่อสถานที่จัดเก็บเต็มและเสร็จสมบูรณ์แล้ว พื้นผิวสามารถปกคลุมด้วยดินชั้นบนและเริ่มการปลูกพืชใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม เว้นแต่จะใช้วิธีการปิดคลุมที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ น้ำที่ซึมเข้าไปในสถานที่จัดเก็บจะต้องถูกสูบออกอย่างต่อเนื่องในอนาคต

กากแร่แบบเพสต์ (Paste tailings) เป็นการปรับปรุงวิธีการกำจัดกากแร่แบบดั้งเดิม (การเก็บไว้ในบ่อ) กากแร่แบบเดิมที่เป็นสารละลายจะมีปริมาณของแข็งต่ำและมีปริมาณน้ำค่อนข้างสูง โดยปกติจะมีปริมาณของแข็งอยู่ระหว่าง 20% ถึง 60% สำหรับการทำเหมืองหินแข็งส่วนใหญ่ เมื่อนำไปทิ้งในบ่อกากแร่ ของแข็งและของเหลวจะแยกตัวออกจากกัน ในกากแร่แบบเพสต์นั้น ปริมาณของแข็งในสารละลายจะเพิ่มขึ้นโดยใช้สารเพิ่มความข้นแบบเพสต์ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีการแยกตัวของน้ำและของแข็งน้อยที่สุด จากนั้นวัสดุจะถูกนำไปเก็บไว้ในพื้นที่จัดเก็บในรูปของเพสต์ (มีความข้นคล้ายกับยาสีฟัน) กากแร่แบบเพสต์มีข้อดีคือมีประสิทธิภาพมากกว่ากากแร่แบบดั้งเดิม เนื่องจากช่วยให้สามารถนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ได้ในปริมาณมาก นอกจากนี้ยังมีโอกาสการรั่วซึมน้อยกว่าด้วย อย่างไรก็ตาม ต้นทุนในการทำให้ข้นโดยทั่วไปจะสูงกว่ากากแร่แบบดั้งเดิม และต้นทุนในการสูบตะกอนก็สูงกว่ากากแร่แบบดั้งเดิมเช่นกัน เนื่องจากโดยปกติแล้วจำเป็นต้องใช้ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ในการขนส่งกากแร่จากโรงงานแปรรูปไปยังพื้นที่จัดเก็บ กากแร่แบบตะกอนถูกนำไปใช้ในหลายพื้นที่ทั่วโลก รวมถึงเขื่อนซันไรส์ในออสเตรเลียตะวันตกและเหมืองทองคำบูลยานฮูลูในแทนซาเนีย^{[ 28 ]}

ไม่จำเป็นต้องเก็บกากแร่ไว้ในบ่อหรือส่งเป็นสารละลายลงสู่มหาสมุทร แม่น้ำ หรือลำธาร มีการใช้การกำจัดน้ำออกจากกากแร่โดยใช้ตัวกรองสุญญากาศหรือแรงดันเพิ่มมากขึ้น เพื่อให้สามารถกองกากแร่ได้^{[ 29 ]}วิธีนี้ช่วยประหยัดน้ำ ซึ่งอาจลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในแง่ของการลดอัตราการซึมที่อาจเกิดขึ้น พื้นที่ที่ใช้ ทำให้กากแร่มีการจัดเรียงที่หนาแน่นและมั่นคง และขจัดภาระผูกพันระยะยาวที่บ่อทิ้งไว้หลังจากการทำเหมืองเสร็จสิ้น

แม้ว่าการจัดเก็บกากแร่แบบแห้งจะมีข้อดีอยู่บ้าง แต่ระบบเหล่านี้มักมีต้นทุนสูงเกินไป เนื่องจากต้นทุนด้านเงินทุนที่เพิ่มขึ้นในการซื้อและติดตั้งระบบกรอง รวมถึงต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าและวัสดุสิ้นเปลือง (เช่น ผ้ากรอง) ของระบบดังกล่าว

ในขณะที่การกำจัดกากแร่ลงในบ่อเปิดที่หมดแล้วโดยทั่วไปเป็นกระบวนการที่ไม่ซับซ้อน แต่การกำจัดลงในโพรงใต้ดินนั้นซับซ้อนกว่า วิธีการที่นิยมใช้ในปัจจุบันคือการผสมกากแร่ในปริมาณที่กำหนดกับเศษหินและซีเมนต์ เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่สามารถใช้ถมโพรงและช่อง ใต้ดิน ได้ คำที่ใช้เรียกโดยทั่วไปสำหรับสิ่งนี้คือ การถมด้วยวัสดุความหนาแน่นสูง (HDPF) HDPF เป็นวิธีการกำจัดกากแร่ที่มีราคาแพงกว่าการเก็บไว้ในบ่อ แต่ก็มีข้อดีอื่นๆ อีกมากมาย เช่น สามารถเพิ่มความมั่นคงของงานขุดเจาะใต้ดินได้อย่างมาก โดยช่วยให้แรงเค้นในดินส่งผ่านไปยังโพรงได้ แทนที่จะต้องส่งผ่านรอบๆ โพรง ซึ่งอาจเป็นสาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหวจากการทำเหมือง เช่นเดียวกับที่เคยเกิดขึ้นในภัยพิบัติเหมืองบีคอนส์ฟิลด์

โดยทั่วไปเรียกว่าการกำจัดกากแร่ในแม่น้ำ (RTD) ในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่ วิธีนี้ไม่ใช่วิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนัก แต่ในอดีตมีการใช้งานอย่างมาก ส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง เช่นที่บริษัทMount Lyell Mining & Railway Companyในแทสเมเนีย ก่อ ให้เกิดกับแม่น้ำคิงหรือการปนเปื้อนจาก เหมือง Pangunaบนเกาะ Bougainvilleซึ่งนำไปสู่ความไม่สงบในวงกว้างบนเกาะ และในที่สุดก็ต้องปิดเหมืองอย่างถาวร^{[ 24 ]}

ณ ปี 2548 มีเพียงเหมือง 3 แห่งที่ดำเนินการโดยบริษัทระหว่างประเทศที่ยังคงใช้การกำจัดของเสียลงแม่น้ำ ได้แก่เหมือง Ok TediเหมืองGrasberg ^{[ 24 ]}และเหมือง Porgeraซึ่งทั้งหมดตั้งอยู่ในเกาะนิวกินีวิธีนี้ใช้ในกรณีเหล่านี้เนื่องจากกิจกรรมแผ่นดินไหวและอันตรายจากดินถล่มซึ่งทำให้วิธีการกำจัดของเสียแบบอื่นไม่สามารถทำได้จริงและเป็นอันตราย

โดยทั่วไปเรียกว่า STD (Submarine Tailings Disposal) หรือ DSTD (Deep Sea Tailings Disposal) กากแร่สามารถลำเลียงโดยใช้ท่อส่งแล้วปล่อยลงสู่ก้นทะเลลึกได้ ในทางปฏิบัติ วิธีนี้ไม่ใช่วิธีที่เหมาะสม เนื่องจากความใกล้ชิดกับระดับความลึกนอกไหล่ทวีปนั้นหายาก เมื่อใช้ STD ความลึกของการปล่อยมักจะค่อนข้างตื้น และอาจก่อให้เกิดความเสียหายอย่างกว้างขวางต่อพื้นทะเลเนื่องจากการปกคลุมด้วยผลิตภัณฑ์กากแร่^{[ 30 ]}หากไม่ควบคุมความหนาแน่นและอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์กากแร่ มันอาจเคลื่อนที่ไปได้ไกล หรือแม้กระทั่งลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ

วิธีนี้ใช้โดยเหมืองทองคำบนเกาะลิฮีร์ การกำจัดของเสียของเหมืองนี้ถูกนักสิ่งแวดล้อมมองว่าก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมาก ในขณะที่เจ้าของอ้างว่าไม่เป็นอันตราย^{[ 24 ]}

การทิ้งกากแร่ลงทะเลเป็นสิ่งต้องห้ามตามกฎหมายในออสเตรเลีย บราซิล แคนาดา จีน เดนมาร์ก อังกฤษ ฝรั่งเศส กรีซรัสเซีย และสหรัฐอเมริกา^{[ 31 ]}แต่เป็นสิ่งที่ถูกกฎหมายในอินโดนีเซียนอร์เวย์และปาปัวนิวกินี^{[ 31 ]} ในปี 2026 ใน นอร์เวย์นักเคลื่อนไหวถูกตัดสินว่ามีความผิดฐานประท้วงในช่วงความขัดแย้งที่ Repparfjordenนักเคลื่อนไหวอีก 14 คนถูกดำเนินคดีในเดือนมิถุนายน และคนอื่นๆ มีกำหนดขึ้นศาลในเดือนสิงหาคม^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

ในประเทศชิลี มีเพียงPlanta de Pellets เท่านั้น ที่ทิ้งกากแร่ลงทะเลอย่างถูกกฎหมายตั้งแต่เริ่มก่อตั้งในปี 1978 จนถึงปี 2010 ^{[ 31 ]}ในปี 2014 Planta de Pellets และSydvarangerในประเทศนอร์เวย์เป็นประเทศเดียวในโลกที่มีการทิ้งกากแร่เหล็กลงทะเล^{[ 35 ]}อย่างไรก็ตาม ในปี 2019 Planta de Pellets ได้ให้คำมั่นว่าจะยุติการปฏิบัติเช่นนี้ภายในปลายปี 2023 ^{[ 31 ]}

การทำให้เสถียรด้วยพืช (Phytostabilisation) เป็นรูปแบบหนึ่งของการบำบัดด้วย พืช (Phytoremediation) ที่ใช้พืชสะสมโลหะหนัก (hyperaccumulator plants)ในการทำให้เสถียรและกักเก็บกากแร่ในระยะยาว โดยการกักเก็บสารมลพิษไว้ในดินใกล้ราก การมีอยู่ของพืชสามารถลดการกัดเซาะจากลม หรือรากของพืชสามารถป้องกันการกัดเซาะจากน้ำ ตรึงโลหะโดยการดูดซับหรือสะสม และสร้างโซนรอบรากที่โลหะสามารถตกตะกอนและคงตัวได้ สารมลพิษจะเข้าถึงได้ยากขึ้น และการสัมผัสของปศุสัตว์ สัตว์ป่า และมนุษย์จะลดลง วิธีการนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการกระจายตัวของลมและน้ำ^{[ 36 ]}

ความพยายามและการวิจัยอย่างมากยังคงดำเนินต่อไปเพื่อค้นหาและปรับปรุงวิธีการกำจัดกากแร่ที่ดีขึ้น การวิจัยที่เหมืองทองคำ Porgera มุ่งเน้นไปที่การพัฒนากระบวนการผสมกากแร่กับหินเหลือทิ้งขนาดใหญ่และโคลนเหลือทิ้งเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่สามารถจัดเก็บไว้บนพื้นผิวในกองขยะหรือที่เก็บของที่ดูธรรมดา ซึ่งจะช่วยให้ยุติการกำจัดกากแร่ลงแม่น้ำได้ ยังคงมีงานอีกมากที่ต้องทำ อย่างไรก็ตาม การกำจัดร่วมกันได้รับการนำไปใช้ประสบความสำเร็จโดยผู้ออกแบบหลายราย รวมถึงAMECตัวอย่างเช่น ที่เหมือง Elkview ในบริติชโคลัมเบีย

ระหว่างการสกัดน้ำมันจากทรายน้ำมัน จะเกิดกากตะกอนซึ่งประกอบด้วยน้ำ ตะกอนดินเหนียว และตัวทำละลายอื่นๆ ของแข็งนี้จะกลายเป็นกากตะกอนละเอียดที่สมบูรณ์โดยแรงโน้มถ่วง Foght et al (1985) ประมาณการว่ามีจุลินทรีย์ เฮเทอโรโทรฟแบบ ไม่ใช้ออกซิเจน 10³ ^ตัวและจุลินทรีย์โปรคาริโอตที่ลดซัลเฟต^{10⁴ ตัว}ต่อมิลลิลิตรในบ่อกากตะกอน โดยอิงจากวิธีการหาจำนวนที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดแบบดั้งเดิม Foght ได้จัดตั้งการทดลองกับบ่อกากตะกอนสองบ่อ และการวิเคราะห์อาร์เคียแบคทีเรียและก๊าซที่ปล่อยออกมาจากบ่อกากตะกอนแสดงให้เห็นว่าพวกมันเป็นเมทาโนเจนเมื่อความลึกเพิ่มขึ้น โมลของ CH₄ ปล่อยออกมากลับลดลง^{[ 37 ]}

Siddique (2006, 2007) ระบุว่าจุลินทรีย์ผลิตมีเทนในบ่อกากแร่ดำรงชีวิตและขยายพันธุ์โดยการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งจะลดน้ำหนักโมเลกุลของแนฟทาไปเป็นไฮโดรคาร์บอนแบบอะลิฟาติกและอะโรมาติก คาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน อาร์เคียและแบคทีเรียเหล่านี้สามารถย่อยสลายแนฟทาซึ่งถือเป็นของเสียในกระบวนการกลั่นน้ำมันได้ ผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายแล้วทั้งสองอย่างมีประโยชน์ ไฮโดรคาร์บอนแบบอะลิฟาติกและอะโรมาติก และมีเทนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในชีวิตประจำวันของมนุษย์ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ จุลินทรีย์ผลิตมีเทนเหล่านี้ช่วยเพิ่มสัมประสิทธิ์การใช้ประโยชน์ นอกจากนี้ จุลินทรีย์ผลิตมีเทนเหล่านี้ยังเปลี่ยนโครงสร้างของบ่อกากแร่และช่วยให้น้ำในรูพรุนสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในการแปรรูปทรายน้ำมันได้ เนื่องจากอาร์เคียและแบคทีเรียเผาผลาญและปล่อยฟองอากาศภายในกากแร่ น้ำในรูพรุนจึงสามารถไหลผ่านดินได้ง่าย เนื่องจากช่วยเร่งการอัดแน่นของกากแร่ละเอียดที่สุกงอม บ่อกากแร่จึงช่วยให้ของแข็งตกตะกอนได้เร็วขึ้น ทำให้สามารถนำกากแร่กลับมาใช้ใหม่ได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ น้ำที่ปล่อยออกมาจากกากแร่ยังสามารถนำไปใช้ในกระบวนการกลั่นน้ำมันได้ การลดความต้องการน้ำยังช่วยปกป้องสิ่งแวดล้อมจากภัยแล้งได้อีกด้วย^{[ 38 ]}

เมื่อเทคนิคการทำเหมืองและราคาแร่ดีขึ้น การนำกากแร่กลับมาแปรรูปใหม่โดยใช้วิธีการใหม่ หรือด้วยวิธีการเดิมอย่างละเอียดถี่ถ้วนมากขึ้น เพื่อกู้คืนแร่ธาตุเพิ่มเติมจึงไม่ใช่เรื่องแปลก กองกากแร่ขนาดใหญ่ของKalgoorlie /Boulder ในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลียได้รับการแปรรูปใหม่อย่างมีกำไรในช่วงทศวรรษ 1990 โดย KalTails Mining ^{[ 39 ]} แม้ว่าการแปรรูปกากแร่ใหม่จะให้มูลค่าโลหะเพิ่มเติมและลดความเสี่ยงต่อการระบายน้ำเสียจากเหมืองที่เป็นกรดในบางกรณี แต่ปริมาณของเสียจากแร่ก็ไม่ได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้จำเป็นต้องหา วิธี เพิ่มมูลค่าให้ กับกากแร่ส่วนใหญ่ ซึ่งก็ คือ แร่ที่ไม่ใช่แร่หลัก เส้นทางการเพิ่มมูลค่าที่สำคัญคือการนำไปใช้ในวัสดุก่อสร้าง ซึ่งเป็น สินค้า ที่มี ความต้องการแร่ธาตุสูงที่สุด^{[ 40 ]} กำลังมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น กระบวนการทำให้เป็นเม็ดเพื่อใช้เป็นมวลรวมในคอนกรีต^{[ ​​41 ] [ 42 ]}

เครื่องจักรที่เรียกว่าโรงงานแปรรูป PET4K ถูกนำมาใช้ในหลายประเทศในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาเพื่อบำบัดกากแร่ที่ปนเปื้อน^{[ 43 ]}