北大東島のリン鉱山
北大東島のリン鉱山(きただいとうじまのリンこうざん)では、沖縄県北大東村北大東島で1919年から1950年にかけて操業していたリン鉱石の鉱山について述べる。日本国内で数少ないリン鉱石の鉱山であり、採掘から加工、運搬、貯蔵、積み出しに至るリン鉱山の国内に唯一残る遺構として、2017年2月には「北大東島燐鉱山遺跡」として史跡に指定されている。
沖縄本島の東、約360キロメートルのところにある北大東島には、島内の北東部を中心として主にリン酸礬土鉱で形成されたリン鉱床がある。約4800万年前に赤道付近で誕生した北大東島が、フィリピン海プレートの動きに伴ってサンゴ礁を形成しながら北上し、琉球海溝に沈みこむ前に隆起帯に差し掛かり、隆起して島となる中で海鳥が繁殖した。そして海鳥の糞から形成されたグアノから溶出したリン酸が、石灰岩の風化によって形成されたテラロッサと島外からもたらされたと考えられる火山性の軽石由来の砂と反応することによって鉱床が形成されたと考えられている。
1885年に日本領に編入された北大東島は、1891年以降南大東島とともに開拓の試みがなされていたが、当初は失敗が続いていた。1899年に開拓に乗り出した玉置半右衛門が南大東島の開拓に成功するが、北大東島の本格的な開拓開始は遅れた。玉置は1903年になって北大東島も開拓を開始する意志を示した。そのような中で日本のリン資源探査をライフワークとしていた恒藤規隆が、1906年に同じ大東諸島に属する沖大東島でリン鉱石を発見し、開発に乗り出していく。恒藤は北大東島にもリン資源調査のために部下を派遣し、リン鉱石を発見するものの、鉄礬土の含有量が多いため商業化は困難であると判断した。沖大東島のリン鉱山開発に触発された玉置は、北大東島でもリン鉱山の開発に着手するものの、この時は恒藤の見立て通り失敗に終わる。
玉置半右衛門の没後、北大東島、南大東島での事業経営権は鈴木商店系の製糖会社であった東洋製糖へと移った。東洋製糖も第一次大戦中の沖大東島でのリン鉱山事業の盛況ぶりを見て、改めて北大東島でのリン鉱山開発に乗り出すことを決定した。沖大東島のリン鉱山を視察して鉱山設備建設の参考にしながら建設を進め、1919年5月に鉱山の操業を開始する。操業開始当初は経営に苦労するが、北大東島で豊富に産出するリン酸礬土鉱の利用法について研究を重ね、リンの含有量が多い良質な鉱石は純リンの原料として、そしてリン酸礬土鉱についてもリン酸アルミナ肥料の原料として使用できる目途が立った。製品の改良に努めていった結果、北大東島のリン酸礬土鉱の販路は開けていき、鉱山経営も軌道に乗っていった。また鉱石の成分として含まれているアルミニウムの資源化についても研究が重ねられた。
経営が順調に行われるようになる中で、北大東島北西部には東洋製糖の社員、そして鉱夫やその家族らが生活する鉱山町が形成されていく。当初は台湾からの鉱夫も働いていたが、まもなく沖縄県出身の鉱夫がそのほとんどを占めるようになった。最初の頃は単身者が多かった鉱夫であるが、やがて家族を持ち北大東島に定住する者も増えていった。
1927年、昭和金融恐慌の最中に鈴木商店は経営破綻し、東洋製糖の経営も危機に晒されることになる。東洋製糖は大日本製糖に吸収合併され、北大東島、南大東島での事業経営権も大日本製糖へと移った。昭和戦前期、戦時体制が強化されていく中で食糧増産に欠かせないリン鉱石はその増産が急務となり、北大東島のリン鉱山も増産体制が取られていく。また北大東島のリン酸礬土鉱を原料としたアルミニウム製造についての実用化の目途が立ったため、大日本製糖は1937年に日東化学工業を設立し、八戸工場を建設して北大東島のリン酸礬土鉱の処理を行うようになった。北大東島のリン鉱山は1942年には産出量7万トンを超え、ピークに達した。しかし戦況が悪化する中で1943年後半以降は海上輸送が難しくなり、鉱山経営も困難となる。
戦後は沖縄を支配した琉球列島米国軍政府直轄による鉱山経営が行われた。米国軍政府は重機を北大東島に持ち込んでリン鉱石採掘を行ったが、重機による大規模な採掘の結果、リン鉱石の品位が低下して販売不振となり、1950年、閉山に追い込まれた。採掘総量は約77万4000トンであった。その後再開の話も出たものの実現することは無かった。閉山後、鉱夫らが生活していた地域は早い段階でさびれていったが、社員らが生活していた社宅街を中心として鉱山関連の建物は残った。
日本国内のリン鉱山は数少なく、北大東島とともに本格的なリン鉱山があった沖大東島は、戦後米軍の射爆場となって鉱山関連の遺構はほぼ残っていない。日本でほぼ唯一とされる北大東島のリン鉱山遺跡は、2005年から2007年にかけて鉱山関連の建物が登録文化財として登録され、2007年度には経済産業省から近代化産業遺産の認定を受けた。そして2017年には「北大東島燐鉱山遺跡」として史跡に指定された。北大東村ではリン鉱山遺跡の保存、活用が村の地域づくりの一環として進められている。
北大東島は沖縄本島の東約360キロメートルにある、面積約11.94平方キロメートルの島である。島は後述のようにサンゴ礁の一種である環礁が隆起して形成された隆起環礁であり、隆起前は礁湖であった島の中央部が低く盆地状になっている。中央部の低地を囲むように「幕(ハグ)」と呼ばれる堤防状の高地があり、幕の外側も丘陵地帯となっている。中央部の低地は「幕下(ハグシタ)」、幕の外側に広がる環状の丘陵地帯については「幕上(ハグウエ)」と呼ばれている。そして島の周囲は海食崖で取り囲まれている。環状の丘陵地帯である幕上は幅約0.5キロメートルから1.8キロメートルほどあり、同様の地形を有する南大東島よりも広いという特徴がある。また幕上には中央低地を取り囲んでいる幕の他に、海側にも周囲よりも少し高い地域があって、幕と海側の高地との間は比較的平坦ないし谷状の地形となっている。
北大東島のリン鉱床は島内に広く分布している。鉱床はドロマイト化した石灰岩で形成されている大東層の上部の、粘土層、軽石質粘土層である港層と呼ばれる地層内にある。なお港層は長年のリン鉱石採掘の結果、現在ではほとんど確認することができない。鉱床の特徴としては一般的なリン鉱石であるリン酸三石灰の鉱床もあるが、リン酸、礬土、酸化鉄を主成分とするリン酸礬土鉱の鉱床の方が遥かに広い。
リン酸三石灰の鉱床は北西部の島内最高地点である黄金山のものが最も大きく、島の北西端の黒部岬付近とやはり北西部の玉置平にも鉱床があった。玉置平は黄金山の西麓にあり、島内を環状に巡る丘陵地帯である幕上の北西部に位置し、幕上と中央低地帯の幕下との間の高地帯である幕と、幕上の海側にある高地帯に挟まれた、標高約40メートルの南北に細長い平坦な地形である。玉置平のリン酸三石灰の鉱床は、主に後述のリン酸礬土鉱鉱床の下部に、基盤のドロマイト化された石灰岩を覆うように分布していた。リン酸リン酸三石灰鉱は塊状の鉱石、リン酸礬土鉱である粘土の中からは礫状、粒状の鉱石を産出した。塊状のものと礫状、粒状の鉱石は成分的にやや異なり、採掘後水洗を行うことによって礫状、粒状の鉱石は良品となった。
リン酸礬土鉱の鉱床は島内北西部の丘陵地帯全域に広がっていて、中央部の低地内の小丘にも鉱床が存在する。しかし一部を除きリン酸の含有量が少ないため、実際にリン鉱石として採掘されたのは北西部のうち約30万坪の鉱区であった。リン酸礬土鉱は硬質のものと軟質のものに二分されるが、赤褐色ないし黄白色をした塊状ないし粉状をした軟質の鉱石が大部分を占めていた。また軟質の鉱石には約3割の水分が含まれていた。北大東島のリン酸礬土鉱は通常のリン鉱石よりも水分が多い上に吸水性があった。乾燥を行っても空気中から湿気を吸収してしまうため、相当量の水分を含んだ状態で貯蔵、出荷を行なわざるを得ず、出荷時の重量が増大するため商業上の欠点とされた。
島内北西部の鉱区ではリン酸礬土鉱が地表に露出していた。中でも玉置平は優良なリン酸礬土鉱が多量に埋蔵されていて、元来サンゴ礁であったドロマイト化した石灰岩の凹凸を埋めるように産出した。リン酸礬土鉱が充填された凹みの大きさは2メートルから3メートル程度であり、深いものでは30メートル以上あって海水面に達した。また凹みの下部は不規則な形となり、隣と繋がるような場合もあった。リン酸礬土鉱床は露天掘りで採掘され、軟質であるため採掘にダイナマイト等の火薬類を用いる必要性は無く、人力で容易に採掘できた。またリン酸礬土鉱床は上部はリン酸の含有率が25パーセントから35パーセントであったが、中部は約35パーセントとなり、下部は約40パーセントと上部よりも下部の鉱石の品位が高かった。更に下部に行くにつれて酸化鉄の含有量が少なくなってリン酸アルミナとなった。
北大東島のリン酸三石灰鉱は肥料である過リン酸石灰の原料とされた。一方、リン酸礬土鉱は肥料であるリン酸アルミナの原料、主としてマッチに用いられたリンの製造用に販売され、更に後にはアルミニウムの原料としても用いられた。
北大東島のリン鉱石の埋蔵量については、品位の低い鉱石を含めると約1000万トンとの推定がある。1924年に農商務省の大井上技師の調査によれば、リン酸含有量20パーセント以上のリン鉱石埋蔵量は約165万トンと推定された。北大東島におけるリン鉱石の採掘総量は約77万4000トンであり、閉山後の1951年に大日本製糖が行った調査によれば、残存埋蔵量は少なくともリン酸三石灰は約27万トン、その他のリン鉱石約19万トン、計46万トンと推定されている。
北大東島、南大東島はフィリピン海プレートにある大東海嶺上にある。大東海嶺は北大東島、南大東島がある西部では頂部が水深が1500メートルから2000メートルの平坦面となっていて、両島は海嶺の最高地点となる。北大東島、南大東島はともに約5200万年前、現在の場所から約1000キロメートル南方の赤道付近にあって、島弧の一部だったと考えられている。その後プレートの移動に伴って北上しながら徐々に沈降し、環礁を形成していった。
東北帝国大学理学部地質学古生物学教室は、1934年と1936年に北大東島でボーリング調査を行い、432メートルの深さまで掘削した。掘削試料の分析によれば、最も下部の試料は第三紀漸新世、最上部は鮮新世から第四紀更新世のものであると考えられている。最下部のボーリング試料は約2500万年前に堆積したものであり、2500万年の間にプレートの動きに伴う沈降とサンゴ礁の形成に加え、海水面の上下によって陸化や水没を繰り返していたことが判明している。そしてサンゴ礁の成長に伴って形成された石灰岩に、約550万年前と約200万年前にドロマイト化作用が起きたと考えられている。石灰石のドロマイト化作用にはいくつかの種類があるが、北大東島の場合、海水によるドロマイト化作用を受けたものであると考えられている。なお、北大東島のドロマイトは硬く耐久性に優れるため、リン鉱山時代には建物の建材や石垣等に盛んに用いられた。
フィリピン海プレートの動きに乗って北上し、沈降しながらサンゴ礁が形成されていった北大東島は、琉球海溝に沈み込む前に「海溝周辺隆起帯」と呼ばれる隆起帯に差し掛かった。北大東島が隆起帯に入って沈降から隆起に転じた時期については200万年前から160万年前との推定がある。
東北帝国大学の山成不二麿は、北大東島、南大東島の中で北大東島の北西部に位置する黄金山が最初に陸化し、多くの海鳥が飛来して糞が堆積し始めたと推定している。その後隆起が進むにつれて黄金山周辺も陸化していき、島の北西部一帯に海鳥が飛来するようになって鳥糞の堆積も進んでいく。鳥糞の堆積は島の陸化が進んで森林に覆われるようになって、海鳥の飛来が減少するまで続いたと考えられている。なお、リン鉱石の鉱床が含まれている港層が堆積したのは、造礁サンゴに由来する大東層が形成され、約200万年前のドロマイト化が終了した後のことと考えられている。
海鳥の糞が堆積し、固化したものをグアノと呼ぶ。堆積した糞は風化作用を受けて揮発性、可溶性の成分が失われて、まずはリン酸質グアノとなる。更に風化作用が進むとリン酸質グアノ内のリン酸が流出し、基盤の岩石と反応してリン鉱石となっていく。グアノ由来のリン鉱石は基盤の岩石が石灰岩の場合はリン酸石灰鉱、一方、基盤がケイ酸塩岩の場合にはリン酸鉄礬土鉱が形成される。北大東島のリン鉱石は主にリン酸鉄礬土鉱のリン鉱石であり、他にはパラオ諸島のペリリュー島などで見られる。
北大東島のように基盤岩がケイ酸塩岩の場合、リン酸質グアノから流出したリン酸はアルミニウム、鉄系の様々な形態の交代鉱床を形成する。リン酸鉄礬土鉱のリン鉱床は火山島や火山島に発達した環礁、また火山灰に覆われた石灰岩の島や火山の噴出物が流入した島などで形成されると考えられている。北大東島の場合、石灰岩の風化によって形成されたテラロッサと島外からもたらされたと考えられる火山性の軽石由来の砂に、リン酸質グアノから流出したリン酸が反応して形成された交代鉱床であると考えられている。
リン酸三石灰の鉱床は太平洋の島々や北アメリカ大陸、アフリカ大陸などに大規模な鉱床があるのに対して、リン酸鉄礬土鉱のリン鉱床は数少ない上に規模も小さいが、北大東島の鉱床は比較的規模が大きい。
1885年7月15日、沖縄県令西村捨三は政府に大東島を正式に日本領に編入し、沖縄県の管轄にするように求める伺書を提出した。内務卿山縣有朋は1885年8月1日付で伺書の趣旨を認め、大東島を調査して島内に日本領であることを示す国標を設置するよう命じた。8月28日、沖縄県は県属や巡査らを大東島に派遣し、8月29日に南大東島、31日に北大東島を調査し、国標を設置した。なお1885年の沖縄県による調査は主として南大東島の調査に費やされ、北大東島に関しては国標設置のために上陸した程度であった。
1891年10月、アメリカ船籍の船、キットセップが大東諸島付近で遭難して南大東島に乗組員が漂着した。漂着後、船長以下4名がカッターに乗って沖縄本島に辿り着いて救援を要請し、要請を受けた沖縄県は南大東島に救援船を派遣した。キットセップ号の南大東島漂着時、漂着者から島内の中央部に大きな池があり、水は飲用に適するとの報告があった。この島内に飲用に適する池があるとの情報は、南北大東島への移住、開墾の出願が始まるきっかけとなった。
1891年11月20日、古賀辰四郎が大東島の開墾を出願した。同年12月5日には島袋完衛、翌1892年2月は萩野芳蔵、重久善左衛門、9月には服部徹と、大東島の開墾出願者が相次いだ。しかし1891年から92年にかけての出願者は皆、開墾に着手すること自体出来ず、失敗に終わった。1895年10月に出願した広川勇之介もまた失敗した。
7番目の出願者が玉置半右衛門であった。1899年10月に南北大東島の開墾を出願した玉置は、自らの故郷、八丈島で開拓者を募集し、1900年から南大東島の開墾に着手した。玉置三右衛門は自らが経営する玉置商会の社員が島内の経営管理、統治を担い、故郷八丈島出身者を親方、そして主として沖縄県出身の仲間と呼ばれた契約雇用農民を底辺とするピラミッド型の仕組みを作り、医療、日用品等の入手、島内の出入の統制、私設小学校の設立、そして島内流通の大東島紙幣の発行と、玉置商会が島内の全てを支配する体制を固め、サトウキビ栽培、製糖業による開墾、開発に成功する。
しかし北大東島に関しては、玉置半右衛門による南大東島の開墾、開発が進んでもなかなか開発に着手できず、1903年6月の奈良原繁沖縄県知事による大東諸島視察時はまだ無人島であった。北大東島が手つかずのまま放置されているため、玉置のもとで鳥島でアホウドリの羽毛採取に従事し、南大東島の開拓にも携わっていた広川勇之助が開墾権を取得しようと画策した。その動きを察知した玉置は1903年に玉置商会の社員を北大東島へ派遣し、島内にサトウキビを植えて開墾を行う意志を示した。
大東諸島など南海の島々に注目していた人物の一人が恒藤規隆であった。恒藤は日本における土壌調査の創始者とされる人物であり、食糧問題や土壌問題に取り組む中でリン資源の発見、開発をライフワークとするようになった。リン資源探査を進める中で1902年、南鳥島でグアノが発見された。その後恒藤は沖縄や台湾周辺の島々など、南方の島々でのリン資源探査に重点を置くようになった。
恒藤によるリン資源調査の中で、1906年には沖大東島(ラサ島)でリン鉱石を発見した。恒藤は北大東島にもリン資源の調査員を派遣してリン鉱石を発見した。しかし調査の結果、北大東島のリン鉱石は鉄礬土の含有量が多いため資源化は困難であると判断した。恒藤は北大東島のリン鉱石についてリン酸の含有量は決して低くないものの、主として鉄分と酸化アルミニウム分と化合したもので石灰分が少なく品質不良であり、通常の方法では肥料製造に適さないと述べている。
恒藤が有望と判断したのは沖大東島のリン鉱石であった。北大東島とは異なり、沖大東島のリン鉱石については日本領内で最良質のものであり、肥料原料としては無二の逸品で輸入品と遜色ないと極めて高く評価していた。恒藤は沖大東島へ調査員を派遣して資源調査を進めるとともに、資源の権利確保に苦しみながらも企業化を目指して1910年には日本産業商会、そして1911年にはラサ島燐鉱合資会社を設立し、1911年5月にはラサ島鉱業所を創業して鉱山経営開始に漕ぎつける。
沖大東島でのリン鉱石開発の動きに触発され、1908年に玉置商会も北大東島のリン鉱石開発に着手する。1910年には島の北西部の黒部岬、そして玉置平でリン鉱石採掘事業を開始した。しかし恒藤の見立て通り北大東島のリン鉱石は著しくアルミナの含有量が多く、また鉱山経営に不慣れであったことも重なって、1911年には事業中止に追い込まれた。
北大東島でのリン鉱山の開発に失敗した玉置商会は、南大東島と同じくサトウキビ栽培と製糖事業を開始することにした。1911年、島内中央部の池之沢を拠点としてサトウキビの栽培を開始し、翌1912年には製糖業に乗り出した。玉置商会はサトウキビ栽培、製糖事業を会社直営とし、会社直営農場としてサトウキビ栽培は島内各地に広げられていった。
ところで玉置商会の事業を主導していた玉置半右衛門は1910年11月1日に没していた。1911年には長男の玉置鍋太郎が2代目玉置半右衛門を襲名して事業を続けたが、事業が振るわなくなったため、玉置半右衛門の三男の玉置伝は、南北大東島産の砂糖販売を一括で請け負っていた鈴木商店の斡旋を受けて両島の事業の譲渡を行うことになった。
事業の譲渡先は東洋製糖株式会社であった。東洋製糖は台湾で広く砂糖の取引を行い、日本の砂糖流通に大きな影響力を持っていた鈴木商店によって1909年に設立された会社で、台湾で製糖業を展開していた。1916年、玉置商会は東洋製糖に合併された。
南北大東島における事業権はまず東洋製糖によって新たに設立された大東島拓殖会社が握った。翌1917年、国有地であった南北大東島が払い下げられ、1918年には大東島拓殖会社を東洋製糖が合併した。
なお玉置商会から東洋製糖への事業譲渡と南北大東島の払い下げに対し、島民たちは強く反発して「共進会」という組合を結成して反対運動を行った。沖縄県当局や沖縄のマスコミからも事業譲渡と払い下げの動きに対する批判が出されたが、結局、共進会と東洋製糖側との交渉の結果、両者は覚書を取り交わし事態は収拾された。
南北大東島の事業権、所有権を掌握した東洋製糖は、両島での新たな事業展開を進めた。北大東島では1918年にサトウキビ栽培と製糖を、玉置商会時代の直営方式から小作制度へと変更した。これは直営では開墾にかかる経費から苗代などサトウキビの栽培にかかる費用まで会社側が負担せねばならないため、小作制度にする方が会社側にとって利益になったためと考えられる。
そして東洋製糖は北大東島でのリン鉱山開発に再チャレンジした。再チャレンジの背景には第一次世界大戦時の好況に支えられた沖大東島のラサ島鉱業所の発展があった。1918年、ラサ島鉱業所は年間約18万2600トンのリン鉱石を採掘し全盛期を迎えていた。ラサ島鉱業所の発展に刺激を受けた東洋製糖は1918年4月、かつて玉置商会がリン鉱山開発を試みた島の北西部の黒部岬と玉置平で探鉱を開始し、7月に専門家を招いてリン資源の詳細調査を行い、8月には東洋製糖の北大東島の責任者である北大東島出張所長らが沖大東島の視察を行った。
1918年7月の専門家による調査の結果、リン酸三石灰鉱の埋蔵が確認され、更に大量のリン酸礬土鉱が埋蔵されていることが判明した。東洋製糖は1918年11月、本格的なリン鉱山開設工事を開始した。北大東島では島の西部が風下となることが多く、島内北西部のリン鉱山に隣接して港湾設備を設けるのは荷役上から見ても都合が良いという事情もあった。翌1919年5月に鉱山設備がほぼ落成して鉱業所の落成式が行われた。しかしこの本格的な鉱業所開所は鉱量、鉱質について十分な調査検討を行わずに進められたいわば見切り発車であった。
当初、島内北西端の黒部岬付近のリン酸三石灰鉱採掘を中心に進める計画であり、鉱山の各種設備もその計画に沿って建設された。しかしリン酸三石灰鉱の埋蔵量は少量であった上に採掘が難しく、かつ良質な鉱石も少なかった。一方、リン酸礬土鉱の埋蔵量は豊富であったものの、鉄礬土の含有量が多いために肥料である過リン酸石灰製造には不向きであった。玉置商会が挫折したのと同様に、東洋製糖のリン鉱山開発も失敗に終わるかに見えた。
東洋製糖はまず関東酸曹肥料の技師、林隆一と米山兆二にリン酸礬土鉱の利用について研究を依頼した。日本国内にはリン資源が乏しく、沖大東島と第一次世界大戦以降のアンガウル島のリン鉱石を含めても需要の約半分しか供給できず、残り半分は輸入に頼らざるを得なかったため、北大東島のリン酸礬土鉱の利用法が見い出されることに対する期待は大きかった。北大東島のリン酸礬土鉱の利用研究は、工業試験場、理化学研究所、大学や肥料会社などでも進められた。
リン酸礬土鉱の採掘、利用については、1850年代にカリブ海の西インド諸島にあるレドンダ島でリン酸礬土鉱が発見され、1888年にフロリダ州、テネシー州でリン酸三石灰の大鉱床が発見されるまでの約30年間、肥料原料として利用された。またアメリカのペンシルベニア州産のリン酸礬土鉱も肥料原料として利用されたことがあった。その後19世紀末にかけて欧米諸国でリン酸礬土鉱の利用法が研究、公表されたものの、経済的な問題もあって実際に工業化された技術は無かった。北大東島のリン酸礬土鉱の利用法について、アメリカとドイツにもその研究を依頼した。
北大東島のリン酸礬土鉱の利用研究は成功した。鉱石を粉末化し摂氏500度から600度で焙焼して、リン酸をクエン酸などに溶解されるようにしたリン酸アルミナ肥料として商品化する目途が立った。主なリン酸系の肥料である過リン酸石灰は水溶性であるため即効性に優れるものの、リン酸が水に溶解して流失しやすいという欠点があった。一方、リン酸アルミナ肥料は植物の根毛から分泌されるクエン酸などに溶解してから作用するため、即効性では劣るものの水によるリン酸分の流失の恐れが少なく、水田などで利用しやすいというという特徴があった。
リン酸礬土鉱の利用の目途が立ったと判断した東洋製糖は新たに大成化学工業を設立した。大成化学は1920年2月、リン酸礬土鉱を用いた製肥法の特許を取得し、東京府下に工場を設け肥料製造、販売を開始した。リン酸アルミナは当初、製品に欠陥があり、また不況の影響も受けて製造販売ともに振るわなかったが、次第に販路が拓けるようになり、リン酸礬土鉱の需要も増大していった。
また北大東島のリン酸礬土鉱の特徴としてリン酸の含有量が多く、良質鉱では50パーセントを超えるものもあった。また成分的にも電気分解によるリンの分離が比較的容易で電力の消費が少なく済むため、純リンの製造に適していた。そこで1920年6月からはリンの製造業者へのリン酸礬土鉱の販売も始められた。前述のように北大東島のリン酸礬土鉱で製造された純リンは主にマッチの製造に用いられた。
そして北大東島のリン酸礬土鉱の利用法として研究が進められたのがアルミニウム原料としての利用であった。北大東島のリン酸礬土鉱はケイ酸や鉄の含有量が少なく、一般的にアルミニウムの原料とされていたボーキサイトよりもアルミニウム製錬に有利であるとして、アルミニウム製錬の実用化に向けての研究が進められた。
前述のように1918年に東洋製糖が本格的なリン鉱山開発を始めた段階では、島の北西端の黒部岬付近のリン酸三石灰鉱を採掘する予定であった。しかし黒部岬のリン酸三石灰鉱は資源量が少なく、1919年11月に、当時神社が建てられていたため大神宮山と呼ばれていた島内最高地点付近にリン酸三石灰鉱の露頭が発見されたため、神社の移転後に採掘が行なわれるようになった。なお大神宮山は後に黄金山と改名された。
北大東島のリン鉱石採掘はその利用方法が確立された後は、資源量が豊富なリン酸礬土鉱の採掘へとシフトした。北大東島での主要なリン鉱石採掘場となった玉置平には1区から5区の計5つの鉱区が設定され、露天掘りでリン酸礬土鉱の採掘が進められた。年代によって人数の上下はあったが、平均して約300名の鉱夫が採掘に従事していた。なお玉置平は北大東島の開拓開始後、いったんは農地として利用されていたが、リン酸礬土鉱の埋蔵が確認された後に開拓農民を移住させた上で鉱山となった。
1919年の採掘開始から昭和初期にかけては、リン酸の含有量が40パーセント前後の良鉱を採掘対象としていた。露天掘りは階段式の段差を設けながら掘り進められ、鉱夫がツルハシや鍬などの人力で採掘した。採掘自体は比較的容易で火薬類の使用の必要はなかった。しかし採掘場所が深度になるにつれて、鉱夫は深くなった竪坑の底で採掘されたリン鉱石を担ぎ上げねばなければならなくなり、採掘上の困難は増した。採掘現場では海水が染み出すほど深く掘り下げ、土質であるリン鉱石の採掘作業を行うと顔や体は真っ白になった。
採掘作業は請負制であった。そのため採掘現場に隣接して計量所が設けられ、鉱山の係員が目方を計測、記録した。鉱夫一名あたり一日約2トンの鉱石の採掘を行ったが、相当な重労働であった。計量後、鉱石はまず運搬用の軌道の側に積み上げられた。
一方、リン酸三石灰鉱についてはリン鉱石の価格の低迷と採掘が困難となった上に、リン酸礬土鉱に比べて選鉱が困難であったこともあって1926年度には採掘が中止された。リン酸三石灰鉱は土中に混入している塊状、礫状、砂状の鉱石をふるい分け、水洗により選鉱をしていたため、どうしても経費が多くかかることになった。なおリン酸三石灰鉱の採掘は1932年度に再開されている。
北大東島のリン鉱山施設は、先行してリン鉱山開発が進められていた沖大東島のものと類似している。これは1918年のリン鉱山操業開始に際し、北大東島における東洋製糖の責任者である出張所長らが沖大東島の視察を行い、施設整備の参考にしたためであると考えられる。
北大東島の場合、採掘方法が露天掘りであるため鉱山本体に関しては特段設備らしいものを設ける必要が無かった、一方、遠隔地にある北大東島において鉱石中に含まれる水分を減らすことは輸送費軽減に繋がるため、乾燥、貯蔵設備が鉱山設備の中で特に重要視されることになった。
採掘後、計量を終えて軌道脇に積まれた鉱石は、随時ガソリンカーないし牛にけん引されたトロッコによって乾燥場に運ばれた。鉱山開設当初は、塊鉱については乾燥場に積み上げて石炭、薪による火力で乾燥させ、礫、粒、粉鉱に関してはロータリードライヤーで乾燥させた後、ともにトロッコで貯蔵庫に運ばれて貯蔵された。やがてリン酸礬土鉱が採掘する鉱石の主力となると、採鉱所から貯蔵庫までの中間にある比較的平坦な場所に鉱石を広げ、天日による乾燥を行うようになった。鉱石全体を乾燥させるため、牛に引かせた犂で鉱石を何度もすき返した。乾燥が終了すると鉱石はトロッコによって貯蔵庫へと運ばれた。なお採鉱所から乾燥所を経て貯蔵庫まで、トロッコの軌道は地形を考慮して敷設されており、トロッコによる運搬自体は比較的スムーズに行われていた。