Formation of Alunite and Schwertmannite under Oxidized Condition and Its Implication for Environmental Geochemistry at Dalseong mine

Sulfates such as alunite and schwertmannite formed under oxidation condition play a important role in geochemical processes taken place at waste dumps and a creek from Dalseong mine, Daegu. Water chemistry shows pH decreases from upstream toward downstream creek, mainly due to formation of schwertmannite that is the most abundant phase along the creek. The removal of Al from the creek is preferentially attributed to formation of Al-bearing minerals and Al-sulphates. Among them, alunite is the most important Al-sink phase that occurs at higher pH than $pK_1$, Al hydrolysis constant. With high saturation index, alunite formed at the creek has a spherical form, commonly associated with schwertmannite. Secondary minerals formed on the surface of altered or weathered surfaces of heavy metals from the wasted dump that underwent severe oxidation, where alunite has characteristic habits which are spheric, radiating, and botrytis-like aggregates. Natroalunite occurs in association with alunite, or as mixtures of both of them. Because the pH decreases with distance due to formation of schwertmannite, although total contents of dissolved ions slowly lessen at least in the AMD, it is expected that the minerals precipitated at the creek can be exposed to subsequent dissolution, which may induce possible environmental problems.

산화환경하에서 명반석, 슈베르트마나이트의 형성특징과 환경지구화학적 의미: 달성광산

대구광역시에 위치한 달성광산의 폐광석과 하천수에 형성된 황산염 광물인 명반석과 슈베르트마나이트의 특징과 수질변화를 통하여 산화환경하에서의 환경지구화학적 의미를 고찰하였다. 산성광산배수는 하류로 갈수록 pH가 감소하는 특징을 보이는데, 이는 슈베르트마나이트의 형성에 크게 영향을 받는다. Al광물들의 침전작용에 의하여 하천수로부터 Al이 제거되는데, 그 중에서 가장 중요한 Al-황산염광물인 명반석은 Al의 가수분해 상수인 $pK_1$ 이상의 높은 pH환경에서 잘 형성된다. 명반석은 SEM하에서 뚜렷한 구상의 결정체로서 슈베르트마나이트와 수반되고, 높은 포화지수를 나타낸다. 지표환경에 노출된 폐금속광석에서는 산화작용으로 인하여 다양한 이차광물이 기존의 광물표면에 성장하거나, 피복 되어 있다. 명반석은 특징적으로 구형, 싸리버섯 같은 정벽(botrytis-like habit), 또는 방사상의 결정집합체로 나타난다. 또한, natroalunite를 수반하거나, 이 둘의 물리적 혼합체(mixture)를 형성한다. 본 산성광산배수의 유해성분들이 하천을 따라 다소 저감되기는 하나, 슈베르트마나이트가 지속적으로 형성되므로 하류로 갈수록 pH가 감소한다. 그러므로 하상침천물은 쉽게 다시 용해될 수 있다. 따라서, 본 AMD에서 자연저감효과는 미미하며, 여전히 잠재적인 위해 요소를 가지고 있다.