서보광산 폐광석 내 2차 광물에 의한 중금속 고정화

강민주(Min-Ju Kang),이평구(Pyeong-Koo Lee),최상훈(Sang-Hoon Choi),신성천(Seong-Cheon Shin) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.3

서보광산의 폐광석에 대한 황화광물의 산화작용과 용해된 금속이온들의 이동을 제한하는 메카니즘을 밝히고자 광물학적 연구를 수행하였다. 광물학적 연구를 위해서 반사현미경 관찰, XRD 분석, SEM/EDS 분석을 실시하였다. 폐광석에 대한 광물학적 연구를 통애 앵글레사이트(anglesite), 코벨라이트(covellite), 침철석(geothite), 자연황(native sulfur), 엔소타이트(nsutite)등의 2차광물을 확인하였으며, 이들 2차광물둘은 용해된 비소, 구리, 철, 망간, 납, 아연의 확산을 제어한다. 용해된 비소, 구리, 철, 망간, 납, 아연은 철수산화광물과 망간수산화광물에 흡착되거나 공침되기도 한다. 철수산화광물은 결정도가 낮은 것과 높은 것(침철석)으로 분류된다. 비소는 결정도가 낮은 철수산화광물에서 9-24 wt%가 검출되며, 결정도가 더 높은 철수산화광물(침철석 등)에서는 상대적으로 낮은 하량(0.6-7.7wt%)이 검출되었따. 이것은 결정도가 낮은 철수산화광물에 흡착되었던 비소가 철수산화광물의 결정도가 높아지면서 비소를 방출하기 때문이거나 비표면적의 차이가 기인한 것으로 해석된다. 폐광석으로부터 용해된 중금속과 미량금속원소들은 침점(Fe, Mn, Cu, Pb), 공침(Fe, Mn) 및 흡착(As, Cu, Pb, Zn) 등의 화학반응을 통하여 다시 고정화 됨으로써, 현장에서 자연적으로 정하되고 있다. 이러한 광물학적 연구결과들은 광산 폐기물의 지화학적 환경 영향평가에 이용할 수 있고 가능한 광산복원 계획을 세우는 데 유용한 자료로 사용될 수 있다. The main purposes of this study are to utilize mineralogical studies such as optical microscope, XRD and SEM/EDS analyses to characterize the oxidation of sulfide minerals and the mechanisms controlling the movement of dissolved metals from waste rocks at the abandoned Seobo mine. Mineralogical research of the waste rocks con-firms the presence of anglesite, covellite, goethite, native sulfur and nsutite as secondary minerals, suggesting that these phases control the dissolved concentrations of As, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn. The dissolved metals are precipi-tated, adsorbed and/or coprecipitated with(or within) Fe(Mn)-hydroxides and Mn(Fe)-hydroxides. The main phases of secondary mineral, Fe-hydroxide, can be classified as amorphous or poorly crystalline and more crystallized phases(e.g. goethite) by crystallinity. Amorphous or poorly crystalline Fe-hydroxide has relatively high As con-tents(9-24 wt%). This poorly crystalline Fe-hydroxide changes toward more crystallized phase(e.g. goethite) which contains relatively low As(0.6-7.7 wt%). These results are mainly due to the progressive release of As with the crystallization evolution of the As-trapping poorly crystalline Fe-hydroxides. It is also attributed to the differences of specific surface areas between the poorly crystalline Fe-hydroxides and well crystallized phases. The dissolved metals from waste rocks at Seobo mine area are naturally attenuated by a series of precipitation(as Fe, Mn, Cu, Pb), coprecipitation(Fe, Mn) and adsorption(As, Cu, Pb, An) reactions. The results of mineralogical researches per-mit to assess the environmental impacts of mine waste rocks in the areas, and can be used as a useful data to lay available mine restoration plan.

만장광산에서 산출되는 황동석의 산화과정과 중금속 거동 특성

이평구,이인경,최상훈,김지수 대한자원환경지질학회 2004 자원환경지질 Vol.37 No.3

만장광산 폐광석 내의 황동석 풍화과정과 용해된 금속이온의 거동을 밝히고자 광물학적 연구를 수행하였다. 광물학적 연구는 반사현미경 관찰, XRD 분석, SEM/EDS 분석을 실시하였다. 현미경 관찰 결과 황동석의 풍화는 주로 입자내의 균열부와 입자 가장자리를 따라 진행되고 있으며, 풍화정도에 따라 4단계로 구분할 수 있었다. 2차 광물에 대한 광물학적 연구결과 침철석, 코벨라이트, 구리탄산염광물(남동석, 공작석), 브로칸타이트 등이 인지되었다. 철수산화광물은 구리와 비소를 흡착하고 있으며, 흡착된 비소의 함량은 결정도가 낮은 경우 상대적으로 높았다. 산화환경에서 황동석의 풍화작용은 입자 내부의 균열부에서 우세하였으나, 코벨라이트와 브로칸타이트로의 치환반응은 입자내부에서 우세하였다. 황화광물의 풍화로 용해된 금속이온(구리, 철, 비소)은 철수산화광물에 흡착, 혹은 구리탄산염광물로 침전 등을 통해 자연적으로 고정화되어지고 있음이 확인된다. In order to charaterize weathering of chalcopyrite and behavior of dissolved metal ions in waste rocks from Manjang Cu mine, mineralogical studies such as refractive microscope, XRD and SEM/EDS analyses carried out. The weathering was mainly occurred in fractures and edge of the chalcopyrite within the mine waste rocks. The weathering process can be seen to reflect four stages based on the weathering degree of chalcopyrite. The main secondary minerals are goethite, covellite, azurite, malachite and brochantite. Dissolved Cu and As were mainly adsorbed Fe-hydroxide. Poorly crystalline Fe-oxide contains relatively high As contents. In oxdizing condition, the weathering of chalcopyrite mainly occurs along the fracture, while the replacement of chalcopyrite observed mainly in the grain and produced covellite and brochantite. The dissolved metals (Cu, Fe, As) in waste rocks from the abandoned Manjang mine area could attenuate naturally by precipitation, adsorption and replacement reaction.

폐광산 지역 폐광석 및 광미에서 비소의 고정 메커니즘과 용출특성

강민주,이평구,Kang Min-Mu,Lee Pyeong-Koo 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.5

EPMA분석결과, 철망간-(산)수산화광물과 결정질 철-(산)수산화광물에서 각각 $0.3-11.0wt.\%$와 $2.1-7.4wt.\%$인 적은 양의 As가 검출되었다. 비정질 철-(산)수산화광물에는 $28-36wt.\%$ 범위의 다량의 As가 인지되었고 $As_2O_5-SO_3-Fe_2O_3$ 다이어그램에 도식한 결과 스코로다이트에 근접하였다. 용해된 As는 철망간-(산)수산화광물과 철-(산)수산화광물에 흡착되고 스코로다이트와 같은 2차광물로 침전되어 저감되고 있었다. 용출실험은 산성환경에서 As와 Fe의 용출특성을 알아보고자 실시하였다. 반응용액의 pH 3과 5에서 용출된 As의 함량은 청양광산의 광미의 경우, 7일 이후에 뚜렷이 증가하였으며(전체 함량의 최대 $2.4\%$), 이는 As를 함유한 2차 광물들의 용해에 인한 것으로 판단된다. 반면에 서보광산의 광미에 함유된 As는 거의 용출되지 않았다(전체 As함량의 $0.0-0.1\%$). pH 1의 용출실험결과, 서보광산과 청양광산의 광미는 각각 $1.1-4.2\%$와 $1.5-14.4\%$의 As가 용출되었으며 As와 Fe는 밀접한 상관관졔가 있는 것이 관찰되었다. 용출실험에서 kinetics 문제는 우기에 As 농도를 증가시킬 수 있는 중요한 요인이 된다. 청양광산의 광미에 함유된 As는 지표수와 지하수의 수질에 악영향을 미칠 수 있다. 반면에 서보광산의 광미의 경우, As의 이동은 2차 광물의 침전과 흡착을 통해서 제어되는 것으로 나타났다. EPMA determined that Fe(Mn)-(oxy)hydroxides and well-crystallized Fe-(oxy)hydroxides and could contain a small amount of As $(0.3-11.0\;wt.\%\;and\;2.1-7.4\;wt.\%\;respectively)$. Amorphous crystalline Fe-(oxy) hydroxide assemblages were identified as the richest in As with $28-36\;wt.\%$. On the ternary $As_2O_5-SO_3-Fe_2O_3$ diagram, these materials were interpreted here as 'scorodite-like'. Dissolved As was attenuated by the adsorption on Fe-(oxy) hydroxides and Fe(Mn)-(oxy) hydroxides and/or the formation of an amorphous Fe-As phase (maybe scorodite: $FeAsO_4\cdot2H_2O$). Leaching tests were performed in order to find out leaching characteristics of As and Fe under acidic conditions. At the initial pHs 3 and 5, As contents dissolved from tailings of the cheongyang mine significantly increased after 7 days due to the oxidation of As-bearing secondary minerals (up to ca. $2.4\%$ of total), while As of Seobo mine-tailing samples was rarely released (ca. $0.0-0.1\%$ of total). Dissolution experiments at an initial pH 1 liberated a higher amount of As (ca. $1.1-4.2\%$ of total for Seobo tailings, $1.5-14.4\%$ of total for Cheongyang tailings). In addition, good correlation between As and Fe in leached solutions with tailings was observed. The kinetic problems could be the important factor which leads to increasing concentrations of As in the runoff water. Release of As from Cheongyang tailings can potentially pose adverse impact to surface and groundwater qualities in the surrounding environment, while precipitation of secondary minerals and the adsorption of As are efficient mechanisms for decreasing the mobilities of As in the surface environment of Seobo mine area.

제2차 세계대전 시기 일본의 인도차이나 광물자원 동원 전략과 현실

정재현 고려대학교 역사연구소 2024 사총 Vol.112 No.-

1940년 9월에 인도차이나를 ‘대동아공영권’에 편입시킨 일본은 전쟁 수행을 위해 인도차이나의 자원을 동원하고자 하였다. 특히 광물은 일본이 인도차이나에서 확보하고자 했던 주요 자원이었다. 이를 위해서 일본은 두 가지 전략을 사용하였다. 하나는 인도차이나의 생산물을 매입할 수 있는 우선적 권리를 획득하는 것이었고, 다른 하나는 일본 기업이 인도차이나의 광산 개발에 직접 참여하는 것이었다. 그 결과 인도차이나의 광물자원 수출이 점점 더 일본에 집중되었고, 그전까지 프랑스 기업들이 독점하던 인도차이나 광업에 일본 기업들의 침투가 가속하였다. 그러나 인도차이나는 결국 일본이 전쟁을 치르는 데 필요한 광물자원의 핵심 공급원이 되지 못하였다. 여전히 인도차이나에 대한 행정권을 지닌 프랑스 식민당국은 일본 기업들의 활동을 견제하였으며, 프랑스 기업들은 인도차이나의 주요 광산들에 대한 소유권과 경영권을 유지하였다. 일본 기업들의 광산 개발 사업 투자는 제한적이었으며, 이들의 활동이 집중되었던 미개발 자원의 개발은 불리한 채굴 조건에 부딪혀서 어려움을 겪었다. 마지막으로 태평양전쟁이 점차 일본에 불리하게 흘러가면서 인도차이나 광물의 일본 수출길이 막혀버렸다. After incorporating Indochina into the ‘Greater East Asia Co-Prosperity Sphere’ in September 1940, the Japanese sought to mobilize Indochina’s resources for their war effort. Minerals were particularly targeted as a key resource. To secure mineral resources from Indochina, the Japanese employed two strategies: acquiring preferential rights to purchase Indochina’s mineral outputs and facilitating the participation of Japanese companies in the mining process. Consequently, Indochina’s mineral exports became increasingly concentrated in Japan, and Japanese companies accelerated their penetration into Indochina’s mining industry, which had previously been dominated by French companies. Despite these efforts, Indochina did not become a principal source of the mineral resources needed by Japan to wage the war. The French colonial authorities, who still maintained administrative control over Indochina, kept a check on the activities of Japanese companies, and French companies retained ownership and control of the major mines in Indochina. Japanese investment in the mining was limited, and the exploitation of untapped resources was hindered by unfavorable mining conditions. Ultimately, as the Pacific War turned increasingly against Japan, the export of Indochinese minerals to Japan was obstructed.

반응경로 모델링을 이용한 결정질암 지하수의 지구화학적 진화경로 예측

성규열,박맹언,고용권,김천수 韓國海洋大學校 附設 海洋科學技術硏究所 2002 硏究論文集 Vol.11 No.1

화강암지역에서 산출되는 국내 지하수의 화학조성은 주로 Ca-HCO_3와 Na-HCO_3, 형에 속하며, 일부는 Ca-(CI+SO_4) 또는 Na-(CI+SO_4)형의 특성을 나타낸다. 회장암 지역의 용출수는 Ca-HCO_3형에, 지하수는 Na-HCO_3 형에 도시된다. 빗물-화강암 반응에 대한 반응경로 모델리 결과는 초기 Ca-CI형에서 시작하여 Ca-HCO_3을 거친 후, 최종적으로 Na-HCO_3형으로 진화하는 경향을 보인다. 빗물-회장암 반응 역시 빗물-화강암 반응에서와 유사하게 진화되는 경향을 보이며, 모델링 결과는 현장자료와 잘 일치된다. 빗물-화강암/회장암 반응경로 모델링 결과, 반응이 진행됨에 따라 수소이온 활동도는 점차 감소(pH는 증가)하며, 양이온의 농도는 pH의 변화에 따른 모암을 구성하는 광물들의 순차적 용해, 2차 생성광물의 침전 및 재용해 등에 의해 다양한 농도변화를 보여준다. 빗물-화강암의 반응비에 따라 깁사이트, 적철석, 망간산화물, 카오리나이트, 실리카, 녹니석, 백운모, 방해석, 로몬타이트, 프레나이트, 아날심의 순으로 침전이 발생하며, 빗물-회장암의 반응에서도 이와 동일한 침전순서를 보이지만 실리카의 침전이 없고 아날심 대신 파라고나이트가 침전된다. 빗물-화강암 반응에서는 실리카가 가장 우세한 광물이며, 빗물-회장암 반응에서는 카오리나이트가 가장 우세한 광물이며, 전체적인 2차 생성광물의 침전량은 화강암보다 회장암 반응이 더 우세하다. The chemical compositions of groundwaters from the granite areas mainly belong to Ca-HCO_3 and Na-HCO_3 type, and some of these belong to Ca-(CI+SO_4) type. Spring water and groundwaters from anorthosite areas belong to Ca-HCO_3 and Na-HCO_3 type, respectively. The result of reaction path modeling shows taht the chemical compositions of aqueous solution reacted with granite evolve from initial Ca-CI type, via Ca-HCO_3 type, to Na-HCO_3 type. The result of rain water-anorthosite interaction is similar to evolution path of granite reaction and both of these results agree well with the field data. In the reaction path modeling of rain watergranite/anorthosite reaction, as a reaction is progressing, the activity of hydrogen ion decreases(pH increases). The concentrations of cations are controlled by the dissolution of rock-forming minerals and precipitation and re-dissolution of secondary minerals according to the pH. The continuous addition of granite causes the formation of secondary minerals in the following sequence; gibbsite plus hematite, Mn-oxide, kaolinite, silica, chlorite, muscovite (a proxy for illite here), calcite, laumontite, prehnite, and finally analcime. In the anorthosite reaction, the order of precipitation of secondary minerals is the same as with granite reaction except that there is no silica precipitation and paragonite precipitates instead of analcime. The silica and kaolinite are predominant minerals in the granite and anorthosite reactions, respectively. Total quantities of secondary minerals in the anorthosite reaction are more abundant than those in the granite reaction.

반응경로 모델링을 이용한 결정질암 지하수의 지구화학적 진화경로 예측

성규열,박명언,고용권,김천수 대한자원환경지질학회 2002 자원환경지질 Vol.35 No.1

화강암지역에서 산출되는 국내 지하수의 화학조성은 주로 Ca-HCO$_{3}$와 Na-HCO$_{3}$, 형에 속하며, 일부는 Ca-(C1+SO$_{4}$)또는 Na-(Cl+SO$_{4}$)형의 특성을 나타낸다. 회장암 지역의 용출수는 Ca-HCO$_{3}$ 형에, 지하수는 Na-HCO$_3$ 형에 도시된다. 빗물-화강암 반응에 대한 반응경로 모델링 결과는 초기 Ca-Cl형에서 시작하여 Ca-HCO$_{3}$을 거친 후, 최종적으로 Na-HCO$_{3}$형으로 진화하는 경향을 보인다 빗물-화장암 반응 역시 빗물-화장암 반응에서와 유사하게 진화되는 경향을 보이며, 모델링 결과는 현장자료와 잘 일치된다. 빗물-화장암/회장암 반응경로 모델링 결과, 반응이 진행됨에 따라 수소이온 활동도는 점차 감소(pH는 증가)하며, 양이온의 농도는 pH의 변화에 따른 모암을 구성하는 광물들의 순차적 용해, 2차 생성광물의 침전 및 재용해 등에 의해 다양한 농도변화를 보여준다 빗물-화강암의 반응비에 따라 깁사이트, 적철석, 망간산화물, 카오리나이트, 실리카, 녹니석, 백운모, 방해석, 로몬타이트, 프레나이트, 아날심의 순으로 침전이 발생하며, 빗물-회장암의 반응에서도 이와 동일한 침전순서를 보이지만 실리카의 침전이 없고 아날심 대신 파라고나이트가 침전된다. 빗물-화강암 반응에서는 실리카가 가장 우세한 광물이며, 밋물-회장암 반응에서는 카오리나이트가 가 장 우세한 광물이며, 전체적인 2차 생성광물의 침전량은 화강암보다 회장암 반응이 더 우세하다 The chemical compositions of groundwaters from the granite areas mainly belong to Ca-HC0$_{3}$ and Na-HC0$_{3}$type, and some of these belong to Ca-(CI+S0$_{4}$) and Na-(CI+S0$_{4}$) type. Spring waters and groundwaters from anorthosite areas belong to Ca-HC03 and Na-HC03 type, respectively. The result of reaction path modeling shows that the chemical compositions of aqueous solution reacted with granite evolve from initial Ca-CI type, via CaHC0$_{3}$ type, to Na-HC0$_{3}$ type. The result of rain water-anorthosite interaction is similar to evolution path of granite reaction and both of these results agree well with the field data. In the reaction path modeling of rain watergranite/anorthosite reaction, as a reaction is progressing, the activity of hydrogen ion decreases (pH increases). The concentrations of cations are controlled by the dissolution of rock-forming minerals and precipitation and re-dissolution of secondary minerals according to the pH. The continuous addition of granite causes the formation of secondary minerals in the following sequence; gibbsite plus hematite, Mn-oxide, kaolinite, silica, chlorite, muscovite (a proxy for illite here), calcite, laumontite, prehnite, and finally analcime. In the anorthosite reaction, the order of precipitation of secondary minerals is the same as with granite reaction except that there is no silica precipitation and paragonite precipitates instead of analcime. The silica and kaolinite are predominant minerals in the granite and anorthosite reactions, respectively. Total quantities of secondary minerals in the anorthosite reaction are more abundant than those in the granite reaction.

암반풍화도에 따른 지질공학적 특성 저감효과

이창섭(Chang-Sup Lee),조태진(Taechin Cho) 한국암반공학회 2005 터널과지하공간 Vol.15 No.6

풍화작용은 심부에서 생성된 암석이 지표에서 파괴되고 변질되어 현재의 환경조건과 평형을 이루는 산물을 형성하는 과정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 분포면적이 넓은 화강암질암의 풍화단계별 시료를 채취하여 편광현미경관찰, X-선 회질분석, 전자현미경관찰, 화학분석, 물성시험등을 수행하였다. 실험결과에 의가하여 풍화에 의해 형성되는 2차광물, 특히 점토광물의 형성과정을 확인하였고, 풍화에 따른 암석의 공학적인 성질변화와 물성저하의 메카니즘을 규명하였다. Weathering is defined as a process by which surface rock, once formed in the deep ground, is broken down and altered to keep the equilibrium with the ambient environment. In this study granitic rock samples of different weathering grades were collected in the field and the microscopic observation, X-ray diffraction analysis, electron microscopic observation, chemical analysis, and rock property tests were carried out. Formation of secondary minerals, especially clay minerals, by weathering was identified and the mechanism for the change of engineering properties such as rock strength degradation was analyzed. Tunnel model test, Failure behaviour, Shallow tunnel, Unsupproted tunnel length

탄산화 양생 조건이 습식 콘크리트 2차제품의 역학적 특성에 미치는 영향에 관한 실험적 연구

김영진(Kim, Young-Jin),이영도(Lee, Young-Do),류동우(Ryu, Dong-Woo) 대한건축학회 2022 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.42 No.2

Geochemical modeling study on the potential role of basalt as a caprock

최병영(Byoung-Young Choi),정종옥(Jong Ok Jeong),박진영(Jinyoung Park) 대한지질학회 2022 지질학회지 Vol.58 No.3

저속 비대선의 유탄성 응답에 대한 분할모형 시험

김유일,박성건,강중규 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.11

Unlike high speed slender container carrier, the springing response of low speed blunt ship is known to be influenced by the nonlinear excitation of the incoming wave. The main driving force is second order diffraction force which is induced by the interaction between incoming wave and blunt bow of the ship leading the wave pile-up and reflection. Currently available numerical codes are not able to handle this nonlinear phenomenon so that experimental approach was taken in this study. The partitioned hull with given stiffness of 400K ore carrier was tested in model basin to see the effect of the hydroelasticity on the fatigue damage of the ship. It turned out that the influence of the hull flexibility on the fatigue strength of the ship was more than expected and the effect depends on the sea state the ship is exposed to.