[논문]동해탄광 일대 산성광산배수의 지화학적 특성 및 증발잔류물에 대한 광물학적 연구

김정진; 김수진; 김윤영

동해탄광 일대 산성광산배수의 지화학적 특성 및 증발잔류물에 대한 광물학적 연구
Mineralogy of Evaporation Residues and Geochemistry of Acid Mine Drainage in the Donghae Mine Area 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.36 no.2, 2003년, pp.103 - 109

김정진 (서울대학교 지구환경과학부) , 김수진 (서울대학교 지구환경과학부) , 김윤영 (중앙대학교 산업경영연구소)

초록
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동해탄광 지역의 산성광산배수에는 Ca, SO$_4$, Mg, Al의 함량이 높게 나타난다. 이 일대의 산성광산배수를 증발시켰을 때 생성된 증발잔류물에서는 주로 석고(CaSO$_4$${\cdot}$2$H_2O$)가 생성되었으며 그 외에 소량의 알루노겐(Al$_2$(SO$_4$)$_4$${\circ}$17$H_2O$) 과 헥사하이드라이트(MgSO$_4$${\circ}$6$H_2O$)가 형성되었다. 석고를 형성하는 Ca는 주변의 모암속에 포함된 방해석에서, SO$_4$ 는 폐석에 포함된 황철석에서 기원한 것으로 생각된다. 함수 알루미늄황산염광물인 알루노겐은 침상의 결정으로 나타난다. 하천수의 Al은 모암이나 폐석에 포함된 엽납석, 일라이트, 녹니석과 같은 층상규산염광물의 화학적 용해작용에 의해 부과된 것으로 추정된다. 함수 마그네슘황산염광물인 헥사하이드라이트는 침상이나 섬유상의 결정으로 생성되었으며 Mg의 기원은 모암내의 돌로마이트와 광산폐셔의 주 구성광물인 녹니석으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The mineralogy of material left after evaporation of acid mine drainage water is generally dependent on the chemical composition of the source water. The residues formed by the evaporation of acid mine water in the Dong-hae coal mine area consists mainly of gypsum (CaSO$_4${\circ}$2$H_2O$) with mine. amounts of alunogen (Al$_2$(SO$_4$)$_3$${\circ}$17$H_2O$) and hexahydrite (MgSO$_4$${\circ}$6$H_2O$). Gypsum was identified from both of the bottom precipitates and the evaporation residues of acid mine water. Alunogen, an aluminum sulfate hydrate, was also formed by evaporation and occurred as needle-like crystals. Aluminum is derived from chemical dissolution of alumine-silicate mineral such as pyre-phyllite, illite and chlorite in wasted rocks. Hexahydrite in evaporation residues occured as needle-like, fibrous, and acicular crystals and was associated with gypsum and alunogen.

주제어

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문제 정의

이 연구의 목적은 연구지역의 산성광산 배수에 대한 화학적 특성을 개괄하고 하천수를 증발시켰을 때 생성되는 증발잔류물에 대한 광물학적 특성을 밝히는 것이다.

제안 방법

분석 조건은 CuKa선 을 이용하여 l°/min(연속)로 측정하였다. 또한, 증발잔류물을 구성하는 광물들의 형태를 조사하기 위하여 쌍안실체현미경 관찰을 실시하였다.
산성광산 배수가 흐르는 하천수를 실험실에서 자연증발시킨 후 생성된 증발잔류물에 대한 구성광물감정을하기 위하여 Rigaku Geigerflex RAD3-C를 이용하여 X-선 회절 분석을 실시하였다. 분석 조건은 CuKa선 을 이용하여 l°/min(연속)로 측정하였다.
하천수의 시료는 하천 바닥에 갈색(W612), 붉은색(W639), 흰색(W602)의 침전물이 형성되는 곳에서 채취를 하였다. 채수하기 전에 현장에서 pH, 온도, 전기전도도(EC) 등을 휴대용 Orionl230으로 측정하였다. 분석용 시료는 현장에서 0.
초기 하천수 시료 1000ml를 증발 접시에서 자연증 발시켜 남은 액체의 용랑이 각각 500 ml와 300 ml가 되었을 때 각각 화학분석을 실시하였다(Eble 1).증 발 잔류물은 하천수가 거의 모두 증발했을 때 생성되었다.
태백지역 동해 탄광 일대의 산성광산 배수가 유입되는 하천수에 대하여 야외조사와 화학분석을 하였으며, 증발잔류물에 대한 X-선회절분석과 쌍안실 체현미경 관찰을 수행하였다. 산성광산 배수가 유입되는 하천수를 증발시켰을 때 생성된 증발잔류물에서는 하천수의 화학적 특성에 따라 다른 광물이 형성되었다.
하천수의 화학적 특성을 알아보기 위하 여 양이온은 Perkin-Elmer Optima 3000 XL 유도쌍극자플라즈마 분 광분석(ICP-AES), 음이온은 Dionex 4000 i 이온크로마토그래피(IC)를 이용하여 분석하였다.

대상 데이터

또한, 망간 광물(W612), 질산염 광물(W602)이 생성될 가능성이 있지만 X-선회절분석 결과 그 광물의 회절선은 나타나지 않았다. 본 실험에서 생성된 증발잔류물에는 대부분 석고(CaSO₄・2H₂。)를 포함하고 있으며 그 외 헥사 하이드라이트(hexahydrite: MgSO₄ . 6&0)와 알루노겐(alunogen: A12(SO₄)3 . 17H20)이 포함되었다.
연구지역은 강원도 태백시 소도동 일대(지리적 좌표 : 북위 36°06, ~37°06, 동경 128°54, ~128°58)로서 동해탄광은 1989년부터 1992년까지 석탄산업합리화 사업 의 시행으로 광산들이 모두 폐광되면서 갱 입구가 폐쇄되었으며 채광시버려진 폐석들은 정지 작업만 한 채 산사면에 그대로 방치된 상태로 있다. 이들 폐석에는 다량의 황철석과 석영, 녹니석이 포함되어 있다 (Kim, 2002).
하천수의 시료는 하천 바닥에 갈색(W612), 붉은색(W639), 흰색(W602)의 침전물이 형성되는 곳에서 채취를 하였다. 채수하기 전에 현장에서 pH, 온도, 전기전도도(EC) 등을 휴대용 Orionl230으로 측정하였다.

성능/효과

하천수에 포함된 Ca 성분은 주변 모암에 포함된 방해석으로부터 유래된 것으로 추정되며, SC)4는 황철석의 산화작용에 의해 부가된 것이다. X선 회절분석 결과 모든 시료에서 석고가 나타났으며, 증발 잔류물을 구성하는 광물 중 양적으로 가장 많았다 (Fig. 2).쌍안실체현미경 관찰 결과 증발잔류물에 포함된 석고는 0.

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