최근 들어 산을 이용하여 사문석군 광물의 구성 원소를 용출하여, 실리카 및 황산마그네슘 합성과 같은 유용자원을 회수하거나 이산화탄소와의 반응으로 탄산염광물을 형성이 하는 연구가 시도되었다. 따라서 본 연구에서는 사문석군 광물의 광물학적 특성을 알아보고, 이를 이용한 자원회수 및 광물탄산화에 대해 연구하고자 하였다.
분석시료는 캐나다 LAB Chrysotile 광산(CS)과 홍성 구항면(...
최근 들어 산을 이용하여 사문석군 광물의 구성 원소를 용출하여, 실리카 및 황산마그네슘 합성과 같은 유용자원을 회수하거나 이산화탄소와의 반응으로 탄산염광물을 형성이 하는 연구가 시도되었다. 따라서 본 연구에서는 사문석군 광물의 광물학적 특성을 알아보고, 이를 이용한 자원회수 및 광물탄산화에 대해 연구하고자 하였다.
분석시료는 캐나다 LAB Chrysotile 광산(CS)과 홍성 구항면(HS)에서 채취한 사문암을 사용하였다. 75 ㎛ 이하의 크기로 분쇄한 사문암을 1 M의 염산, 황산, 질산으로 각각 용해시켜 잔류물을 추출하고(step 1), 추출하고 남은 용액에 NH4OH을 주입하여 pH=8.6까지 상승시켜 형성된 침전물을 회수하였다(step 2). 이후 광물탄산화 실험은 침전물이 제거된 상층액에 CO2를 주입한 후, pH=9.5까지 상승시켜 형성된 침전물을 회수하였다(step 3). XRD, PLM, SEM-EDS, XRF 분석을 통해 사문암의 광물학적 특성을 확인한 후, 각 실험에서 회수된 잔류물과 침전물은 광물학적 특성을 확인하기 위해 XRD, TEM-EDS 분석을 실시하였고, 용출액과 침전물을 추출한 상층액에 함유된 원소(Si, Mg, Fe)의 농도 변화는 ICP-AES 분석을 통해 확인하였다.
CS는 ortho-chrysotile이, HS는 antigorite와 magnetite가 함께 산출되며, 주로 SiO2(45.1 wt. %), MgO(41.9 wt. %), Fe2O3(11.1 wt. %)으로 구성되었다. 용출액 내 이온의 농도는 Mg이온이 각각 평균 1257 ㎎/L(CS), 2386 ㎎/L(HS)로 가장 높았으며, Si, Fe는 Mg의 약 10% 정도로 용출되었다. 산과 반응한 크리소타일과 안티고라이트는 비정질실리카로 변하였으며(step 1), pH=8.6에서 회수된 붉은색 침전물은 Fe, Si, O로 구성된 비정질광물로 1~20 nm 크기를 가진 구형의 나노물질로 관찰되었다(step 2). CO2 반응과 함께 pH=9.5에서 회수된 흰색의 침전물은 nesquehonite[Mg(HCO3)(OH)·2(H2O)]와 lansfordite[MgCO3?H2O]로 0.5~6 ㎛ 크기를 지닌 주상의 결정질광물이었다(step 3).
사문석군 광물의 산 처리/pH 조절을 통해 형성된 잔류물, 침전물은 실리카와 철산화물과 같은 나노물질이었으며, pH 상승/CO2 반응으로 탄산염광물이 형성됨을 확인하였다. 이는 사문석군 광물로부터 유용자원 회수를 통해 다른 광물을 합성할 수 있는 전구체로 이용될 수 있을 것이며, 대기 중 이산화탄소를 이용하여 탄산염광물 형성을 통한 이산화탄소 고정에 응용될 수 있을 것으로 사료된다.
최근 들어 산을 이용하여 사문석군 광물의 구성 원소를 용출하여, 실리카 및 황산마그네슘 합성과 같은 유용자원을 회수하거나 이산화탄소와의 반응으로 탄산염광물을 형성이 하는 연구가 시도되었다. 따라서 본 연구에서는 사문석군 광물의 광물학적 특성을 알아보고, 이를 이용한 자원회수 및 광물탄산화에 대해 연구하고자 하였다.
분석시료는 캐나다 LAB Chrysotile 광산(CS)과 홍성 구항면(HS)에서 채취한 사문암을 사용하였다. 75 ㎛ 이하의 크기로 분쇄한 사문암을 1 M의 염산, 황산, 질산으로 각각 용해시켜 잔류물을 추출하고(step 1), 추출하고 남은 용액에 NH4OH을 주입하여 pH=8.6까지 상승시켜 형성된 침전물을 회수하였다(step 2). 이후 광물탄산화 실험은 침전물이 제거된 상층액에 CO2를 주입한 후, pH=9.5까지 상승시켜 형성된 침전물을 회수하였다(step 3). XRD, PLM, SEM-EDS, XRF 분석을 통해 사문암의 광물학적 특성을 확인한 후, 각 실험에서 회수된 잔류물과 침전물은 광물학적 특성을 확인하기 위해 XRD, TEM-EDS 분석을 실시하였고, 용출액과 침전물을 추출한 상층액에 함유된 원소(Si, Mg, Fe)의 농도 변화는 ICP-AES 분석을 통해 확인하였다.
CS는 ortho-chrysotile이, HS는 antigorite와 magnetite가 함께 산출되며, 주로 SiO2(45.1 wt. %), MgO(41.9 wt. %), Fe2O3(11.1 wt. %)으로 구성되었다. 용출액 내 이온의 농도는 Mg이온이 각각 평균 1257 ㎎/L(CS), 2386 ㎎/L(HS)로 가장 높았으며, Si, Fe는 Mg의 약 10% 정도로 용출되었다. 산과 반응한 크리소타일과 안티고라이트는 비정질실리카로 변하였으며(step 1), pH=8.6에서 회수된 붉은색 침전물은 Fe, Si, O로 구성된 비정질광물로 1~20 nm 크기를 가진 구형의 나노물질로 관찰되었다(step 2). CO2 반응과 함께 pH=9.5에서 회수된 흰색의 침전물은 nesquehonite[Mg(HCO3)(OH)·2(H2O)]와 lansfordite[MgCO3?H2O]로 0.5~6 ㎛ 크기를 지닌 주상의 결정질광물이었다(step 3).
사문석군 광물의 산 처리/pH 조절을 통해 형성된 잔류물, 침전물은 실리카와 철산화물과 같은 나노물질이었으며, pH 상승/CO2 반응으로 탄산염광물이 형성됨을 확인하였다. 이는 사문석군 광물로부터 유용자원 회수를 통해 다른 광물을 합성할 수 있는 전구체로 이용될 수 있을 것이며, 대기 중 이산화탄소를 이용하여 탄산염광물 형성을 통한 이산화탄소 고정에 응용될 수 있을 것으로 사료된다.
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