달성광산의 폐금속 광석의 용해메커니즘과 하상 침전물의 형성특징

Dissolution Mechanism of Abandoned Metal Ores and Formation of Ochreous Precipitates, Dalseong Mine

  • 추창오 (안동대학교 지구환경과학과) ;
  • 이진국 (하천환경종합기술연구소) ;
  • 정교철 (안동대학교 지구환경과학과)
  • Choo, Chang-Oh (Dept. of Earth and Environmental Sciences, Andong National University) ;
  • Lee, Jin-Kook (Ecological River Environment Technology Institute) ;
  • Jeong, Gyo-Cheol (Dept. of Earth and Environmental Sciences, Andong National University)
  • 발행 : 2008.12.30

초록

산성광산배수는 물-암석반응의 총체적인 결과를 반영하기 때문에 수질특성과 더불어 하상에 형성되는 이차적 기원의 침전물과도 밀접한 관련성을 가진다. 이를 위하여 달성광산의 산성광산배수의 수질특징과 바닥침전물, 폐금속광물의 변질특징을 분석하였다. 하상에는 pH 5이상에서 백색의 침전물이 형성되고, pH가 $3{\sim}4$로 낮은 환경에서는 슈베르트마나이트가 형성된다. 수질은 계절에 따라서도 다르게 나타난다. 폐수처리장의 2002년 10월 수질의 경우 2003년 3월 수질보다 pH가 더 낮으며, Al, Zn, Cu의 함량은 더 높다. 반면에 2003년 3월의 수질은 pH변동이 심하며 2002년 10월 수질에 비하여 As와 Cl의 함량도 더 높게 나타난다. 흰색의 침전물에 대한 $^{27}Al$ MAS 핵자기공명분석에 따르면 Al은 대부분 팔면체자리에 분포한다. 금속광물들은 반응성이 높은 가장자리나 모서리 부분이 집중적으로 용식되거나, 벽개를 따라 변질 분해된다. 황철석의 용해작용은 특징적으로 에칭홈 또는 모서리 에지 부분에서 집중적으로 일어난다.

The formation of acid mine drainage is closely related to water chemistry and ochreous sprecipitates formed at the bottom of creeks because it is initially derived from the possible water-rock interaction in abandoned waste metals at the mine. According to analyses on water, precipitates, and alteration characters of ore metals in Dalseone mine, whitish precipitates formed at pHs above 5 while schwertmannite formed at pH $3{\sim}4$. Water chemistry vary with seasons. The water chemistry of the treatment site measured ir Octoter 2002 is characterized by lower pH, and higher Al, Zn, Cu contents relative to those in March, 2003. In the latter case, As and Cl contents are very high. $^{27}Al$ MAS NMR data show the presence of predominant octahedral Al in whitish precipitates. Metal ore minerals dissolve at margins, cleavage, or comer of crystals where reactive sites are potential. Pyrite dissolves, forming etch pits or smooth faces on the edge.

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참고문헌

  1. 김영규, 2001, NMR 분광법의 원리와 지구환경과학에의응용, 암석학회지, 10, 233-245
  2. 원종관, 김기태, 1966, 달성광산 부근의 지질과 광화작용 에 대하여, 지질학회지, 2, 52-68
  3. 연규훈, 이평구, 염승준, 최상훈, 2005, 삼산제일광산 광 미 내 유해 미량원소의 오염 및 이동도, 자원환경지 질, 38, 451-164
  4. 이지은, 김영규, 추창오, 2003, 달성 폐광산의 침출수 및 갱내 유출수의 수리지구화학적 특성과 비교. 지질학 회지 39, 519-533
  5. 이진국, 1993, 경상분지 백악기 화강암류의 광화작용 및 관련된 폐금속광산에 대한 환경지화학적 연구. 경북 대학교 박사논문. 200p
  6. 추창오, 이진국, 조현구, 2004, 산화환경하에서 명반석, 슈베르트마나이트의 형성특징과 환경지구화학적 의미 : 달성광산, 한국광물학회지, 17, 37-47
  7. 추창오, 정교철, 이진국, 2007, 달성폐광산 산성광산배수 의 발달특징과 슈베르트마나이트의 역할, 지질공학회 지, 17, 187-196
  8. 한옥희, 2002, 고체 핵자기 공명(Solid-State NMR)을 이용한 세라믹분석, 세라미스트, 5, 44-51
  9. Brown, L. D., Ray, A. S. and Thomas, P. S., 2003, 29Si and 27Al NMR study of amorphous and paracrystalline opals from Australia, Jour. Non-Cryst. Solids, 332, 242-248 https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2003.09.027
  10. Choo, C. O. and Lee, J. K., 2002, Mineralogical and geochemical controls on the formation of schwertmannite and goethite in the wetland at Dalseong tungsten mine, Korea. Geosciences Journal, 6, 281-287 https://doi.org/10.1007/BF03020613
  11. Hiradate, S., 2004, Speciation of aluminum in soil environments: application of NMR technique. Soil Science and Plant Nutrition, 50, 303-314 https://doi.org/10.1080/00380768.2004.10408483
  12. Hiradate, S., 2005, Structural changes of allophane during purification prodedures as determined by soildstate 27Al and 29Si NMR, Clays and Clay Minerals, 53, 653-658 https://doi.org/10.1346/CCMN.2005.0530611
  13. Lee, P. -K., Kang, M. -J., Choi, S. -H. and Touray, J. -C., Sulfide oxidation and the natural attenuation of arsenic and trace metals in the waste rocks of the anandoned Seobo tungsten mine, Korea, Appl. Geochem., 20, 1687-1703
  14. Malmstrm, M. E., Gleisner, M. and Herbert, R. B., 2006, Element discharge from pyritic mine tailings at limited oxygen availability in column experiments, Appl. Geochem., 21, 184-202 https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2005.09.006
  15. Mozgawa, W., Fojud, Z., Handke, M. and Jurga, S., 2001, MAS NMR and FTIR spectra of framework aluminosilicates, Jour. Mol. Structure, 614, 281-287
  16. Paris, M., Fritsch, E. and Aguilar Reys, B. O., 2007, 1H, 29Si and 27Al NMR study of the destabilization process of a paracrystalline opal from Mexico. Jour. Non-Crystal. Solids, 353, 1650-1656 https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.12.111
  17. Polizzotto, M. L., Harvey, C. F., Sutton, S. R. and Fendorf, S., Processes conductive to the release ad trandport of arsenic into aquifers of Bangladesh, PNAS, 102, 18819-18823 https://doi.org/10.1073/pnas.0509539103
  18. Stebbins, J. F., 1995, Nuclear magnetic resonance spectroscopy of silicates and oxides in geochemistry and geophysics. In: Ahrens, T.J.(eds.), Handbook of Physical Constants, 303-332