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문제 정의
- 이러한 미세입자와 물의 혼합물의 거동은 기존 점토광물에서 많이 활용하고 있는 물성인 산도, 점도 및 탁도를 파악함으로써 예측할 수 있을 것으로 사료된다. 그러므로 본 연구는 파쇄된 작은 입자로서의 망간단괴와 집광과정에서 유입될 수 있는 해저 퇴적물의 물성을 분석하고 심부시추 시 사용되는 이수제의 물성과 비교하여 양광과정에 미치는 영향을 파악하고 망간단괴의 회수과정에 대한 기본 자료를 제공하고자 한다.
- 망간단괴와 해저퇴적물의 물리적 특성을 파악하기에 앞서 이들 시료의 입도분포를 파악하였다. 시료에 따라 유기물제거 및 생규소 제거처리를 하여 함께 입도분석을 하였으며, 입도분석 방법은 피펫법과 레이저 회절 입도분석기 (LPA)를 함께 사용하였다.
제안 방법
- 또한 이들의 물성을 비교하고자 이수로 많이 사용되고 있는 Na-벤토나이트를 함께 분석하였다. Na-벤토나이트는 국내 Siid-Chemie사에서 제조판매하고 있는 제품을 이용하였다.
- 에서 제조한 Model 301이다. 망간단괴 분말의 점도는 시료 3 g과 증류수 27 mL를 섞은 10% 농도의 혼탁액을 만들어 5 분간 분산시 킨 후에 2분 후와 1 h 후에 측정하였으며, 퇴적물과 이수의 점도는 시료 2.5 g과 증류수 47.5 mL를 섞어 5% 농도의 혼탁액을 만들어 5 min간 분산시킨 후에 초기점도를 측정하고, 5 min, 10 min 및 30 min 후의 점도를 각각 측정하였다. 실험에 사용된 기기는 Brookfield DV II+ Viscometer, USA이다.
- 자체 충돌에 의한 분쇄실험은 회전밀(rotary mill)과 진동밀(vibrating mill)의 분쇄매체인 볼(ball) 또는 로드(rod)를 제거한 용기와 동력만을 활용하였다. 망간단괴의 용적비와 분쇄시간을 달리하여 각각 실험을 실시한 후 분쇄된 시료는 표준체를 사용하여 4 —1.41 mm, 1.41 —0.71 mm, 0.71—0.35 mm, 0.35-0.088 mm와 0.088 mm 이하의 분말까지 입도별로 분리하였다. 입도별 분리시료 중 0.
- 분말시료들에 대한 물리적 특성은 일반적인 점토에서 측정되는 기본 물성인 산도(pH), 점도 (viscosity) 및 탁도(turbidity)를 측정하였다. 산도 (pH)는 시료 각 4 g씩 과 증류수 36 mL를 섞어서 10% 농도의 혼탁액을 제조하여 초기 산도를 측정하고 산도 값이 안정화되기를 기다려 다시 측정하였으며 24 h 후 최종 산도를 측정하였다.
- 분화율은 양광과정의 양광관 내에서 서로 부딪히거나 관 내벽에 부딪혀 깨어지는 현상과 분쇄기를 이용한 분쇄과정을 재현하여 그 깨어진 정도로 측정하였다. 그러므로 이와 유사한 환경을 만들기 위하여, 폐쇄된 용기 내에 물과 망간단괴를 일정한 용적비로 채우고 흔들어서 분쇄시키는 방법과 죠크러셔(Jaw Crusher) 의한 분쇄법을 사용하였다.
- 산도 (pH)는 시료 각 4 g씩 과 증류수 36 mL를 섞어서 10% 농도의 혼탁액을 제조하여 초기 산도를 측정하고 산도 값이 안정화되기를 기다려 다시 측정하였으며 24 h 후 최종 산도를 측정하였다. 혼탁액을 만들기 위한 증류수의 산도는 5.
- 심해저에서 망간단괴를 집광하고 양광하는 과정에서 발생할 수 있는 다양한 현상들을 고려하여 망간단괴의 분화특성과 분화된 망간단괴의 분말과 해저퇴적물의 물리적 특성을 파악하였다. 이들 자료는 망간단괴의 채광과정에서 어떤 거동을 보일지에 관한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
- 고 . 액상으로서의 거동에 어떤 영향을 미칠지에 대한 기초자료로 물리적 특성을 분석하고 이수제로 사용되는 Na-벤토나이트와 비교하였다. 파쇄된 망간단괴의 입도분포는 평균 4.
- 그러므로 이와 유사한 환경을 만들기 위하여, 폐쇄된 용기 내에 물과 망간단괴를 일정한 용적비로 채우고 흔들어서 분쇄시키는 방법과 죠크러셔(Jaw Crusher) 의한 분쇄법을 사용하였다. 자체 충돌에 의한 분쇄실험은 회전밀(rotary mill)과 진동밀(vibrating mill)의 분쇄매체인 볼(ball) 또는 로드(rod)를 제거한 용기와 동력만을 활용하였다. 망간단괴의 용적비와 분쇄시간을 달리하여 각각 실험을 실시한 후 분쇄된 시료는 표준체를 사용하여 4 —1.
- 5% 농도의 혼탁액을 만들어 흔든 후에, 1 h 동안 적절한 간격으로 측정하였다. 탁도 측정은 2회 수행하였다. 퇴적물 및 이수의 탁도는 시료 0.
- 탁도 측정은 2회 수행하였다. 퇴적물 및 이수의 탁도는 시료 0.05 g과 증류수 30 mL를 섞은 약 0.2% 농도의 혼탁액을 만들어 흔든 후에, 2 h 동안 20 min 간격으로 HACK 2100N Turbidimeter, USA를 사용하여 측정되었다. 이들 분석은 한국지질자원연구원의 장비를 이용하여 시행되었다.
대상 데이터
- Na-벤토나이트는 국내 Siid-Chemie사에서 제조판매하고 있는 제품을 이용하였다. Na-벤토나이트는 Na-스멕타이트를 주구성 광물로 하며, 크리스토발라이트, 석영, 장석을 수반하고 있다(그림.
- 시료에 따라 유기물제거 및 생규소 제거처리를 하여 함께 입도분석을 하였으며, 입도분석 방법은 피펫법과 레이저 회절 입도분석기 (LPA)를 함께 사용하였다. 레이저회절 입도 분석기는 한국지질자원연구원의 Microtrac 사의 S3500 모델을 사용하였으며, 0.2% Calgon 용액을 주입하여 5 mL로 맞춘 후 초음파 세척기를 이용하여 완전히 분산시켜 분석하였다.
- 본 연구에 사용된 망간단괴는 북동태평양 C-C 구역의 우리나라 광구에서 1998년, 2002년 및 2003년도 정밀탐사 시에 자유낙하식 시료 채취기 (Free Fall Grab)와 빔트롤(Beam Trawl)을 이용하여 획득한 것이다. 분화율 측정을 위한 시료는 크기에 따라 분류하여 사용하였으며, 분말시료는 사기유발을 이용하여 분쇄한 후 표준체를 이용하여 200 mesh 이하의 분말 시료만을 선택하였다.
- 획득한 것이다. 분화율 측정을 위한 시료는 크기에 따라 분류하여 사용하였으며, 분말시료는 사기유발을 이용하여 분쇄한 후 표준체를 이용하여 200 mesh 이하의 분말 시료만을 선택하였다. 이 실험에 사용된 망간단괴 시료는 대체로 거친 표면조직을 갖는 타원형 또는 원반형의 단괴들로 우리나라 광구 중 부존율이 높고 가장 우선적으로 개발대상이 될 수 있는 단괴들이다.
- 5 mL를 섞어 5% 농도의 혼탁액을 만들어 5 min간 분산시킨 후에 초기점도를 측정하고, 5 min, 10 min 및 30 min 후의 점도를 각각 측정하였다. 실험에 사용된 기기는 Brookfield DV II+ Viscometer, USA이다. 탁도는 단괴분말시료 0.
- 분화율 측정을 위한 시료는 크기에 따라 분류하여 사용하였으며, 분말시료는 사기유발을 이용하여 분쇄한 후 표준체를 이용하여 200 mesh 이하의 분말 시료만을 선택하였다. 이 실험에 사용된 망간단괴 시료는 대체로 거친 표면조직을 갖는 타원형 또는 원반형의 단괴들로 우리나라 광구 중 부존율이 높고 가장 우선적으로 개발대상이 될 수 있는 단괴들이다. 사용된 단괴시료의 화학분석 결과는 표 1과 같다.
- 해저퇴적물 시료는 2006년도 정밀탐사 기간 동안 다중주상시료채취기 (MC, multiple corer)를 통하여 채취된 시료 중 최상부 암갈색 점토층의 상부 10 cm 시료를 분리하여 채취한 것이다. 이 층은 암갈색(10YR4/3)의 규질연니층으로 함수율이 매우 높은 거의 고화되지 않은 층이다.
이론/모형
- 정도로 측정하였다. 그러므로 이와 유사한 환경을 만들기 위하여, 폐쇄된 용기 내에 물과 망간단괴를 일정한 용적비로 채우고 흔들어서 분쇄시키는 방법과 죠크러셔(Jaw Crusher) 의한 분쇄법을 사용하였다. 자체 충돌에 의한 분쇄실험은 회전밀(rotary mill)과 진동밀(vibrating mill)의 분쇄매체인 볼(ball) 또는 로드(rod)를 제거한 용기와 동력만을 활용하였다.
- 시료에 따라 유기물제거 및 생규소 제거처리를 하여 함께 입도분석을 하였으며, 입도분석 방법은 피펫법과 레이저 회절 입도분석기 (LPA)를 함께 사용하였다. 레이저회절 입도 분석기는 한국지질자원연구원의 Microtrac 사의 S3500 모델을 사용하였으며, 0.
- 2% 농도의 혼탁액을 만들어 흔든 후에, 2 h 동안 20 min 간격으로 HACK 2100N Turbidimeter, USA를 사용하여 측정되었다. 이들 분석은 한국지질자원연구원의 장비를 이용하여 시행되었다.
성능/효과
- 5%의 값을 보이며, 분화시간에 따라 분화율이 증가하는 경향을 잘 보인다. 단괴의 용적율에 따른 분화율의 변화를 살펴보면, 용적율 약 10%에서 평균 26.5%, 용적율 약 18%에서 평균 28.0%, 용적율 약 24%에서 30.2%로 용적율에 따른 분화율의 증가가 뚜렷이 나타난다.
- 그러나 25 min 분화실험의 경우 R-09와 R-10시료가 비정상적으로 작은 값을 보이는데 이는 망간단괴의 조성 또는 핵의 성질에 관련된 것으로 보인다. 이를 제외한 25 min 분화 시 평균 분화율은 27.5%의 값을 보이며, 분화시간에 따라 분화율이 증가하는 경향을 잘 보인다. 단괴의 용적율에 따른 분화율의 변화를 살펴보면, 용적율 약 10%에서 평균 26.
- 자체분화율과 파쇄분화율을 종합적으로 보면 망간단괴는 채광과정에서 0.35 mm 이하의 미립으로 분화되는 양이 전체의 약 30% 정도에 이를 것으로 사료된다. 이러한 분말상태의 망간단괴는 양광과정에서의 거동에도 영향을 줄 뿐 아니라 망간단괴의 회수공정에도 영향을 줄 것으로 생각된다.
- 채광공정의 파쇄기에 의한 파쇄공정에 의한 분화는 입도가 작아질수록 분화양이 적어지는 일반적인 순차파쇄과정을 보이며, 이에 의한 파쇄분화율은 약 3% 정도로 파악된다. 전체적으로 보아 총 분화율은 약 30% 정도일 것으로 사료된다. 즉 전체 채광된 망간단괴 중 약 30%가 0.
- 일부 낮은 용적율에서 높은 분화율을 보이기도 하는데 이는 낮은 용적율에 의한 단괴의 운동성이 좋아 더 잘 분화된 것으로 보인다. 전체적으로 자체분화율은 10%에서 58%까지 매우 넓은 값의 분포를 가지나 회전밀에 의한 자체분화율과 진동밀에 의한 자체분화율이 거의 유사한 평균 약 27%의 값을 보인다.
- 해저퇴적물의 X-선 회절 분석에 의하면 대부분이 석영으로 구성되어있으며, 일라이트, 캐오리나이트, 장석 및 녹니석을 소량 수반하고 있다(그림 1). 화학분석 결과도 SiCh가 52.3%로 매우 높은 함량을 보인다 (표 1).
후속연구
- 그러므로 망간단괴의 분쇄과정에 관한 연구가 빨리 이루어져 분쇄과정과 그 결과에 대한 연구 결과가 축적되어 이후의 채광기술 개발에 활용될 수 있도록 하여야 할 것이다. 망간단괴가 채광과정에서 얼마나 미립의 입도로 분쇄되어지는 가를 나타내는 용어는 기존에 정의된 바가 없어 본 연구에서는 이를 "분화율(shattering ratio)"이라는 용어를 사용하고자 한다.
- 액상 분리공정에서 충분히 회수되지 못하면 이는 채광효율에도 매우 큰 영향을 주게 된다. 그러므로 이들의 회수공정은 필수적으로 고려하여야 할 것이며, 분화율에 관한 정확한 자료는 회수공정의 설계에 유용한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.
- 이들 자료는 망간단괴의 채광과정에서 어떤 거동을 보일지에 관한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
- 이러한 분말이 관내에서 어떠한 거동을 하는가는 큰 단괴로서의 거동과 많은 차이를 보이며, 해저퇴적물의 존재는 양광과정의 또 다른 요인으로 작용할 수 있다. 이러한 미세입자와 물의 혼합물의 거동은 기존 점토광물에서 많이 활용하고 있는 물성인 산도, 점도 및 탁도를 파악함으로써 예측할 수 있을 것으로 사료된다. 그러므로 본 연구는 파쇄된 작은 입자로서의 망간단괴와 집광과정에서 유입될 수 있는 해저 퇴적물의 물성을 분석하고 심부시추 시 사용되는 이수제의 물성과 비교하여 양광과정에 미치는 영향을 파악하고 망간단괴의 회수과정에 대한 기본 자료를 제공하고자 한다.
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