• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.473-482
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• 2009

본 연구에서는 여러 몰비의 망간과 철을 함유한 용액을 사용하여 담체인 모래 표면에 이들 산화물들이 동시에 코팅된 산화철 및 산화망간 코팅사(IMCS)를 제조하였으며, X-선 회절분석을 통하여 제조한 IMCS 표면의 광물종 규명과 이들에 의한 As(III) 산화 및 As(V) 흡착능을 평가하였다. 망간과 철을 동시에 코팅한 IMCS들에서의 철 및 망간의 총량은 단일금속용액으로 코팅시킨 담체(ICS 혹은 MCS)에 비하여 감소하였지만 코팅된 철산화물은 goethite와 magnetite의 혼합물 그리고 망간 산화물은 ${\gamma}-MnO_2$로서 매우 유사하였다. IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 코팅된 망간보다는 철 함량에 의해 크게 영향을 받았다. 그리고 IMCS에 의한 As(V) 흡착량은 1가 및 2가 이온들로 이루어진 이온세기 화학종으로 이온세기를 고정하였을 때에는 큰 영향을 받지 않았으나 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 화학종을 사용한 경우에는 크게 억제되었다. 망간만 코팅시켜 얻은 MCS의 경우, NaCl 및 $NaNO_3$와 같은 1가 이온세기 화학종이 존재하는 경우는 $PO_4\;^{3-}$와 같은 3가 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 2배 이상의 산화효율을 나타내었다. 이에 반해 망간과 철이 함께 코팅된 7:3, 5:5, 3:7 몰비의 경우에는 $PO_4\;^{3-}$를 이온세기 화학종으로 사용한 경우가 다른 이온세기 화학종이 존재하는 경우에서 보다 오히려 As(III) 산화력이 높게 나타났는데 이것은 $PO_4\;^{3-}$가 As(V)와 IMCS 표면에 대한 경쟁흡착을 함에 따른 결과로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제56권3호
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• pp.301-310
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• 2023

페리하이드라이트는 산상광산배수를 포함한 자연 환경에서 쉽게 관찰되는 산화철 광물로 결정도가 낮고 높은 비표면적을 갖고 있어 다른 이온과의 반응성이 매우 우수하여 환경유해물질과의 반응을 통하여 이의 제거가 가능하다. 그러나 페리하이드라이트는 준안정성 광물이기 때문에 표면적이 작고 결정도가 높은 다른 광물로의 상변화로 흡착된 이온들의 방출 가능성도 존재한다. 본 연구에서는 비산염, 크롬산염, 셀레늄산염의 페리하이드라이트에 대한 흡착 특성과 광물상 변화까지 고려한 페리하이드라이트의 산화음이온 제거 효능을 연구하였다. 실험 시 pH 4와 8에서 연구에 사용된 산화음이온들의 흡착은 pH 8에서 셀레늄산염을 제외하고 Langmuir와 Freundlich 두 흡착 모델과 잘 일치하였다. 각 산화음이온의 흡착량은 pH에 따른 표면 전하의 차이로 인하여 pH 4의 경우 pH 8보다 더 높았다. 흡착 량은 비산염, 크롬산염, 그리고 세레늄산염의 순서를 보여주었다. 이러한 흡착모델과 흡착량은 각 산화음이온의 흡착 시 페리하이드라이트 표면에서 일어나는 서로 다른 흡착 기작을 잘 대변한다. 이러한 흡착 특성은 광물상의 변화와도 밀접한 연관성이 있었다. pH 4에서는 침철석 혹은 적철석으로의 상변화를 보여주었으나, pH 8에서는 적철석으로의 상변화만이 관찰되었다. 산화음이온 종 중 비산염은 가장 높은 흡착력을 보여주며, 흡착 후 페리하이드라이트의 실험 기간 내 거의 상변화를 일으키지 않았다. 이와 달리 크롬산염과 셀레늄산염은 비산염에 비하여 광물상 변화가 더 빨랐으며 세 산화음이온 중 셀레늄산염의 지연 효과가 가장 낮았다. 페리하이드라이트는 비산염에 대하여 높은 흡착 능력과 낮은 상변화로 인하여 효과적인 제거가 가능하지만 다른 두 산화음이온 종은 낮은 흡착량과 추가적인 광물상 변화로 비산염에 비하여 제거 효과가 떨어지고 크롬산염의 경우 낮은 pH 환경에서 낮은 농도의 경우에에만 효율적인 제거가 가능할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제35권3호
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• pp.211-220
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• 2002

중국 북경에서 북북동쪽으로 800 km에 위치한 길림싱의 쇼시난차 동-급 광상은 섬록암에 배태되어 있다. 쇼시난차 동-금 광상의 광석은 망상세맥상으로 산출되며, potassic 및 phyllic변질대에 농집되어 있다. 쇼시난차 동-금 광상의 남측 및 북측광체의 품위는 각각 0.8% Cu, 3.64 g/t Au 및 0.63% Cu, 3.80 g/t Au이다. 본 광상의 열수변질 작용은 암주에 집중되어 있고, 암주의 정치와 폭넓게 관련되어있는 것으로 사료된다. 초기 열수변질 작용은 K-변질작용이 지배적이며, 시간이지나면서 프로필라이트화 작용으로 전환되는 양강을 보인다. 본 광상에서는 적철석과 수반된 휘동석이 채광품위의 동을 산출하고 있으며, 황동석, 반동석, 석영, 녹염석, 녹니석 및 방해석의 광물조합이 전형적으로 관찰된다. 상기 광물조합외에 본 연구에서 인지된 기타 광물들에는 황철석, 백철석, 자연금, 에렉트럼, hessite, hedleyite, volynskite, galenobismutite, covellite및 goethite등이 있다. 유체포유물 자료에 의하면, 본 동-금 광상은 시간이 지나면서 희석되고 차가운 천수의 혼입에 의한 냉각작용의 결과로 형성되었음을 지시하고 있다. 광화시기별로 보면, 광화 2기 초기에는 약 497$^{\circ}C$에서 비등현상이 발생하고 시간이 지나면서 균질화 온도가 10$0^{\circ}C$정도 낮은 암염을 배태하고 있는 제3형 유체포유물이 포획된다. 그리고, 광화 2기 맥내 제 3형 유체포유물의 염농도는 383$^{\circ}$~459$^{\circ}C$의 균질화 온도에서 54.7~66.9 wt.%의 상당염농노에 해당되며, 1 km이하의 생성심도를 지시하고 있다 광화 3기맥의 제 1형의 함동 유체는 168$^{\circ}$~3$65^{\circ}C$의 균질화온도와 1.1~9.0 wt.% 상당 염농도를 보이며, 해당 유체포유물들은 심하게 균열된 각력암을 배태하고 있는 석영맥내에 포획되어 있다. 이는 비등증거를 강하게 지시하고 있으며 50~80 bar의 정수압에 해당된다. 본 광상의 황화물의 $\delta$$^{34}$ S 값은 후기로 가면서 미약하게 증가하는 경향을 보이며, 계산된 $\delta$$^{34}$ $S_{H2S}$값은 0.8~3.7$\textperthousand$에 해당한다. 산소분압이 감소했으리라는 광물학적 증거는 없으며, 광화유체의 산소분압은 자철석과의 반응을 통해서 완충되었으리라 사료된다. 이와같은 사실을 종합해 본 결과, 황화물이 $\delta$$^{34}$ $S_{H2S}$값은 쇼시난차 동-금 광상의 함동금 열수유체에 두 가지 정도의 황source가 병합되었으리라 추정할 수 있다. 첫번째 source는 동위원소적으로 가벼운 1~2$\textperthousand$의 $\delta$$^{34}$ S값을 지닌 광화작용과 관련된 중생대 화강암이다. 이는 본 광상지역의 모암으로서의 섬록암이 plagiogranite를 관입하고 있다는 사실로부터 추론 가능하다. 그리고, 두번째 source는 >4.0$\textperthousand$의 $\delta$$^{34}S$ 값을 지닌 동위윈소적으로 더욱 무거운 source로서, 산출이 미약하여 지질도상에는 기재되어 있지 않지만 국부적인 반암의 존재를 상정할 수 있다. 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권3호
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• pp.304-314
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• 2010

본 연구는 산성광산배수 (AMD)의 처리 과정에서 생성되는 부산물 ochre의 이화학성, 광물학적 특성 및 환경 분야 활용 가능성을 확인하기 위해 수행하였다. 이를 위하여 적극적 처리법인 물리 화학적 정화 처리시설에서 생성된 ochre-H와 수동적 처리법인 자연 정화 처리시설에서 생성된 ochre-D, ochre-S의 특성을 비교 분석하였다. Ochre-H는 광물 내 침철석 (goethite) 함량 및 철 성분 함량이 다른 시료에 비해 상대적으로 낮게 나타났지만, 소석회 내 칼슘 이온의 인 흡착 능력과 상대적으로 높은 흡착 표면적 등이 장점으로 작용할 수 있다. 또한 환경 생태계의 중금속 오염 가능성이 희박하고 물리 화학적 정화 처리시설에서 균일한 특성의 ochre를 대량 생산할 수 있으므로 실용적이며, 경제성이 높을 것으로 판단된다. Ochre-H의 인 흡착 특성은 Freundlich 흡착등온식모델에 적합하였다. 또한 ochre의 흡착 특성이 단분자층 흡착이 아닌 여러 분자층으로 흡착되어 매우 높은 흡착량을 가지기 때문에 인 출현곡선 (BTC)은 1이 아닌 0.3~0.4 상대농도 범위에서 평형에 도달하였다. 실제로 물 중 인 제거 능력을 평가한 실험에서 인 농도 외에 다른 오염원이 존재할 것으로 예상되는 수질 시료의 경우를 제외한 나머지 시료에서는 수질 및 수생태계 생활환경기준상의 인 농도 I 등급 기준치 이하로 검출되어 정화능력이 우수함을 확인하였다. 또한 정화 처리 과정 중 ochre내의 철 성분이 수질 내로 용출되는 양은 많지 않은 것으로 나타났다. 실험을 통하여 확인한 ochre의 높은 인 제거능력을 이용하여 부영양화 현상에 대한 정화제로 환경 분야에 적용하기 위해서는 오염원이 유입되는 하천 등의 위치를 정확히 파악한 후, 현장에 필터 형태의 pilot을 제작하여 설치하는 것이 중요하며, 또한 슬러지의 일종인 ochre 내 철 등으로 인한 수질오염의 발생 여부를 확인하여 유해하지 않음이 검증되어야 한다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.363-373
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• 2013

본 연구에서는 폐광된 전남 광양 본정광산의 토양, 산성광산배수 및 수계에 형성된 하상퇴적물에 대해서 거리에 따른 Au 및 중금속의 분포 및 거동특성을 파악하고자 하였다. AMD와 하상퇴적물로부터 Au의 화학적 존재형태 및 지구화학적 특성을 확인하기 위해 왕수분해, 연속추출, XRD 및 이화학 분석을 실시하였다. 폐석적치장 토양과 하상퇴적물에 대한 XRD분석을 실시한 결과 토양에서는 석영, 고령석, 하상퇴적물에서는 석영, 침철석이 관찰되었다. 거리에 따른 산성광산배수의 물리화학분석을 실시한 결과 수계의 pH와 Eh 범위는 각각 3.00에서 3.19, 396에서 450 mV를 나타나고 있다. 산성광산배수의 Au 함량은 0.68~0.97 mg/L 범위로 상류에서 하류로 갈수록 감소하는 경향을 보이며, 하류에서는 불검출로 나타났다. 이는 수계의 Au 함량이 환경적 영향(pH, 산화환원전위, 침전, 흡착)을 받기 때문이다. 거리에 따른 하상퇴적물의 Au 함량은 13.76~22.85 mg/kg의 범위를 보인다. 연속추출을 통한 하상퇴적물의 Au 존재형태는 이온교환성 형태 10.84%, 탄산염 결합형태 11.09%, 철-망간 수산화물 형태 25.53%, 유기물-황 결합형태 26.62% 및 잔류성 형태 24.61%로 나타난다.

• 보존과학회지
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• 제26권3호
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• pp.269-276
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• 2010

법주사 철확의 부식상태 및 미세조직 분석을 통해 제작기법을 추정하고자 광학현미경, SEM-EDS, 미소경도계, XRD를 이용하여 자연과학적 연구를 실시하였다. 표면층의 미세조직에서는 페라이트와 일부 펄라이트 조직이 관찰되었다. 내부층에서는 펄라이트 조직과 깃털모양의 흑연이 관찰되었으며, 중간 경계층에서는 심한 부식현상이 관찰된다. 미소경도는 조직별로 217Hv~698Hv 값의 범위를 가졌으며, 이는 일반적으로 고대 철제유물에서 보이는 경도 값 범위이다. 각 층별 미세조직에 대한 성분분석 결과, 표면층이 내부층에 비해 탈탄이 많이 되었음을 알 수 있었다. 금속 부식화합물의 XRD 동정 결과, 일반적인 금속유물의 부식과정에서 만들어지는 침철석과 적철석이 동정되었다. 결론적으로 법주사의 대형 철확은 주조기술로 제작되었으며, 내부는 흑연을 포함한 회주철 조직을 보이고 있다. 또한 표면층은 사용과정에서 가열과 냉각의 반복으로 탈탄작용이 일어났다. 이러한 연구결과는 대형 철확의 제작기법을 밝히는데 중요한 비교자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 자원환경지질
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• 제31권4호
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• pp.297-310
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• 1998

Geochemical characteristics of environmental toxic elements at the Narim mine area were investigated on the basis of major, minor, rare earth element geochemistry and mineralogy. Ratios of $Al_2O_3/Na_2O$ and $K_2O/Na_2O$ in soils and sediments range from 11.57 to 22.21 and from 1.86 to 3.93, and are partly negative and positive correlation against $SiO_2/Al_2O_3$ (3.41 to 4.78), respectively. These suggested that sediment source of host granitic gneiss could be due to rocks of high grade metamorphism originated by sedimentary rocks. Characteristics of some trace and rare earth elements of V/Ni (0.33 to 1.95), Ni/Co (2.00 to 6.50), Zr/Hf (11.27 to 53.10), La/Ce (0.44 to 0.55), Th/Yb (4.07 to 7.14), La/Th (2.35 to 3.93), $La_N/Yb_N$ (6.58 to 13.67), Co/Th (0.63 to 2.68), La/Sc (3.29 to 5.94) and Sc/Th (0.49 to 1.00) are revealed a narrow range and homogeneous compositions may be explained by simple source lithology. Major elements in all samples are enriched $Al_2O_3$, MgO, $TiO_2$ and LOI, especially $Fe_2O_3$ (mean=7.36 wt.%) in sediments than the composition of host granitic gneiss. The average enrichment indices of major and rare earth elements from the mining drainage are 2.05 and 2.91 of the sediments and are 2.02 and 2.60 of the soils, normalizing by composition of host granitic gneiss, respectively. Average composition (ppm) of minor and/or environmental toxic elements in sediments and soils are Ag=14 and 1, As=199 and 14, Cd=22 and 1, Cu=215 and 42, Pb=1770 and 65, Sb=18 and 3, Zn=3333 and 170, respectively, and extremely high concentrations are found in the subsurface sediments near the ore dump. Environmental toxic elements were strongly enriched in all samples, especially As, Cd, Cu, Pb, Sb and Zn. The level of enrichment was very severe in mining drainage sediments, while it was not so great in the soils. Based on the EPA value, enrichment index of toxic elements is 8.63 of mining drainage sediments and 0.54 of soils on the mining drainage. Mineral composition of soils and sediments near the mining area were partly variable being composed of quartz, mica, feldspar, amphibole, chlorite and clay minerals. From the gravity separated mineralogy, soils and sediments are composed of some pyrite, arsenopyrite, chalcopyrite, sphalerite, galena, goethite and various hydroxide minerals.

• 자원환경지질
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• 제42권6호
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• pp.513-525
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• 2009

부영 금-은광상은 백악기 고성층 내에 발달된 NS단층대의 열극을 충진한 석영맥광상이다. 이들 석영맥의 광화작용은 hypogene 시기와 supergene 시기로 구분된다. Hypogene 시기의 광물은 견운모, 황철석, 녹니석 및 녹염석으로 구성된 열수변질광물과 황철석, 자류철석, 섬아연석, 백철석, 황동석, 방연석 및 갈레노비스무타이트로 구성된 황화광물이 관찰된다. Supergene 시기에는 공작석, 침철석, 휘동석 및 섬아연석 산화물 등이 생성되었다. 유체포유물 자료에 의하면, 광화시기의 균일화온도와 염농도는 각각 $112{\sim}340^{\circ}C$, 0.2~7.9 wt.% NaCl 로서 광화유체가 천수의 혼입에 의한 냉각과 희석이 있었음을 지시한다. 황(3.2~3.9‰) 기원은 주로 화성기원과 일부 모암내의 황에서 유래된 것으로 해석된다. 산소(4.3~6.0‰)와 수소(-60~-64‰) 동위원소값의 자료로 볼 때, 이 광상의 광화유체는 천수 기원의 유체가 주종을 이룬 것으로 보이며 광화작용이 진행됨에 따라 기원이 다른 천수의 혼입이 작용한 것으로 해석할 수 있다.

• 보존과학회지
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• 제32권3호
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• pp.403-416
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• 2016

본 연구는 현재 단청시공에 실제 사용되고 있는 국산 천연안료 제품 총 22종을 대상으로 리트벨트법을 활용한 정량 X-선 회절분석을 실시하여 구성성분의 조성과 함량 특성을 밝히고자 하였다. 분석결과, 주보사와 황, 석록, 석청, 호분 등의 제품들은 각각 거의 순수한 진사, 웅황, 공작석, 남동석 및 방해석 또는 아라고나이트로 구성된 것으로 판단된다. 반면, 석간주와 황토, 뇌록, 라피스라즐리, 백토, 꼬막호분 등의 제품들은 각각 적철석, 침철석, 뇌록석, 라주라이트, 고령석 및 포틀랜드석 등이 주구성광물이며, 그 외 석영, 장석, 견운모, 질석 등 일반적인 토양에 풍부한 광물과 방해석, 석고 및 경석고 등과 같이 산업계에서 충진제로 활용되는 광물들이 각 제품에 다양한 비율로 함유되어 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 정량 X-선 회절분석을 통하여 화학조성분석이나 현미경관찰만으로는 획득하기 쉽지 않은 보다 구체적인 안료 제품들의 광물조성 및 그 함량 비에 대한 정보를 획득할 수 있었으며, 추후 이를 천연안료제품의 품질기준 설정에 활용하거나 대체원료수급 및 품질향상을 통한 보존과학연구 등에 다양한 방법으로 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국자기학회지
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• 제3권2호
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• pp.108-114
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• 1993

자기기록매체에 적합한 실리카 피착 ${\gamma}-Fe_{2}O_{3}$ 제조에 있어서 실리카 피착의 효과와 영향에 대하여 검토하였다. 특히 ${\gamma}-Fe_{2}O_{3}$ 제조시 열처리단계에 있어서 실리카 피착의 효과와 분말의 특성과의 상관관계를 조사하는데 연구의 중점을 두었다. 수산화철 표면에 무기물질인 실리카성분을 물유리를 사용하여 피착한 시료와 피복하지않은 시료를 후속 열처리하여 ${\gamma}-Fe_{2}O_{3}$를 제조한후 이들 분말의 특성을 조사하였다. ${\gamma}-Fe_{2}O_{3}$에 피복된 실리카 피착층은 환원 시 과환원과 급속한 산화반응을 억제하는 확산장벽으로 작용하여 최종제품내에 ${\alpha}-Fe_{2}O_{3}$의 혼입을 방지하기 때문에 실리카 피복된 ${\gamma}-Fe_{2}O_{3}$는 높은 자화특성을 나타내었다. 또한 실리카 피척층은 소결 억제제로 작용하여 실리카가 피복된 시료의 경우 침상성이 우수하여 높은 보자력과 비표면적을 나타내었다.