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문제 정의
- 현재 적치되어 있는 광물찌꺼기의 양은 약 4000 m3 정도로 추정되고 있다22). 본 연구는 적치된 금풍광산 광물찌꺼기 내 중금속의 광물학적 특성을 조사하고 광물찌꺼기 내에 존재하는 중금속 제거를 목적으로 부유선별 실험을 실시하였다.
제안 방법
- (Potassium Amyl Xanthate)와 Aerofloat 211 각 100g/ton 사용하였고, 기포제로 Dow Froth 250과 Aerofloat 65 각 200m/ton의 비율로 첨가하였다. 200g의 시료를 부선조에 투입하고 광액의 농도가 10%가 되도록 물 조절을 한 후 Denver Sub-A형 부선기를 이용하여 부유선별 실험을 실시하였다. 회수된 부상물과 침강물을 Dry oven에서 105℃로 약 24시간 건조 후 화학분석을 실시하였다.
- Cd과 다른 중금속간의 상태도를 보면 Cd이 Cu, Pb, Zn 등 다른 광물과 같이 고용되어 존재할 가능성을 보여준다. Cd과 다른 중금속간의 상관관계를 알아보기 위해 부유 선별 실험 결과를 가지고 Cd과 Cu, Pb, Zn의 상관관계를 그래프를 그린 후 추세선을 살펴보았다.
- Tetrabromoethane 중액을 사용한 중액선별을 실시하여 부상물과 침강물로 나눈 후 광물학적 분석은 부상물과 침강물에서 실측현미경 관찰과 XRD(PANalytical X'pert PRO, Netherlands)을 실시하였다.
- Tetrabromoethane 중액을 사용한 중액선별을 실시하여 부상물과 침강물로 나눈 후 광물학적 분석은 부상물과 침강물에서 실측현미경 관찰과 XRD(PANalytical X'pert PRO, Netherlands)을 실시하였다. 광물에 포함된 광물의 조성을 연구하기위해 SEM/EDS(JSN-7100F, Japan) 분석을 실시하였다.
- 금풍광산 괄물찌꺼기의 중금속 제거율을 향상시키기 위한 방법으로 Fig. 1에서 볼 수 있는 바와 같이 1단계의 부유선별 실험을 실시하였다. 부유선별 포수제로 각 실험에서 K.
- 금풍광산 광물찌꺼기를 비중 2.96의 Tetrabromoethane 중액을 사용하여 중액선별을 실시한 후 부상물과 침강물로 나누어 X선 회절 분석을 하였다.
- 1에서 볼 수 있는 바와 같이 1단계의 부유선별 실험을 실시하였다. 부유선별 포수제로 각 실험에서 K.A.X.(Potassium Amyl Xanthate)와 Aerofloat 211 각 100g/ton 사용하였고, 기포제로 Dow Froth 250과 Aerofloat 65 각 200m/ton의 비율로 첨가하였다. 200g의 시료를 부선조에 투입하고 광액의 농도가 10%가 되도록 물 조절을 한 후 Denver Sub-A형 부선기를 이용하여 부유선별 실험을 실시하였다.
- 입도분석은 체분석 방법과 입도분석기를 이용하여 광물찌꺼기의 입도분포를 파악하였다. Tetrabromoethane 중액을 사용한 중액선별을 실시하여 부상물과 침강물로 나눈 후 광물학적 분석은 부상물과 침강물에서 실측현미경 관찰과 XRD(PANalytical X'pert PRO, Netherlands)을 실시하였다.
- 45μm 필터로 여과하여 추출하였다. 추출한 용액의 미량원소 분석은 광주과학기술원 환경분석센터 유도결합플라즈마 분광기(ICP-AES, Perkins-Elmer Optima 5300DV, U.S.A.)를 이용하였다.
- 회수된 부상물과 침강물을 Dry oven에서 105℃로 약 24시간 건조 후 화학분석을 실시하였다.
이론/모형
- 금풍광산 광물찌꺼기 내 주요 성분(As, Cd, Cu, Pb, Zn)의 함량을 알아보기 위해 토양오염공정시험법에 의해 왕수분해법이 적용되었다. 광물찌꺼기 시료 3 g에 염산과 질산을 3:1로 혼합한 왕수를 섞어 반응시킨 수 0.
성능/효과
- 2. 금풍광산 광물찌꺼기의 광물학적 분석 결과 휘동석(chalcocite), 유비철석(aresenopyrite), 황철석(pyrite), 섬아연석(sphalerite), 방연석(galena) 등 황화광물이 존재하였다.
- 3. Cd과 다른 중금속(Cu, Pb, Zn)의 상관관계를 찾아본 결과 Zn에서 좋은 양의 상관관계(R2 = 0.9964)를 보이며 Cd이 아연광에 고용되어 있는 것으로 판단할 수 있었다.
- 4. K.A.X. 와 Aerofloat 211을 포수제로 사용한 부유선별 실험 결과 As, Cd, Cu, Pb, Zn 모두 토양오염기준치를 만족하여 금풍광산의 광물찌꺼기 내 중금속 제거의 가능성을 확인하였다.
- K.A.X.를 포수제로 사용한 부유선별에서 Cd의 수치가 1지역의 토양오염 우려기준을 초과하는 높은 농도로 분석되었다. 그래서 Cd이 독립된 광물로 존재하기 보다는 다른 광물에 고용되어 있을 것으로 추정된다.
- ). 광물찌꺼기의 오염정도를 살펴보면 1지역 우려기준과 비교하여 As, Cd, Cu, Pb, Zn 모두가 초과하고 있으며, 특히 As와 Cd은 1지역 대책 기준을 초과하는 심각한 수준으로 나타났다.
- . 금풍광산 광물찌꺼기의 XRF 성분 분석 결과 SiO2이 52.81%, CaO가 17.67%, AI2O3 9.64%로 Si-, Ca-계 화합물이 전체의 약 70% 정도 차지함을 알 수 있었다.17)(Table 1).
- 17)(Table 1). 금풍광산 광물찌꺼기의 주요 화학성분의 함량은 비소(As 106.61 mg/kg), 카드뮴(Cd 18.09 mg/kg), 구리(Cu 286.43 mg/kg), 납(Pb 272.61 mg/kg), 아연(Zn 686.14 mg/kg)으로 높게 나타났다(Table 2.). 광물찌꺼기의 오염정도를 살펴보면 1지역 우려기준과 비교하여 As, Cd, Cu, Pb, Zn 모두가 초과하고 있으며, 특히 As와 Cd은 1지역 대책 기준을 초과하는 심각한 수준으로 나타났다.
- 와 Aerofloat 211를 혼합하여 부유선별 실험 결과 잔류 중금속(As, Cd, Cu, Pb, Zn)이 1지역 우려기준치를 만족하였다. 금풍광산 광물찌꺼기의 중금속 함량이 1지역 우려 기준치를 초과할 정도로 높은 농도를 나타내었고, 특히 비소와 카드뮴의 경우 1지역 대책 기준를 초과하는 심각한 수준이었으나 본 1단계의 부유선별 실험 결과 토양오염기준을 만족하여 금풍광산 광물찌꺼기에 대하여 중금속 제거 가능성을 확인하였다. 금풍광산 광물찌꺼기에서 중금속 제거를 위한 부유선별 최적의 조건을 찾기 위한 실험을 진행 중에 있다.
- 본 연구에 앞서 부유선별 조건을 찾기 위하여 기초 예비 실험 결과 K.A.X.가 가장 좋은 결과를 가져오는 포수제로 확인되었다. 황철석, 황동석, 방연석, 섬아연석 등의 황화광물은 자연부유도가 높고 이들 황화광물은 K.
- 를 포수제로 사용한 부유선별의 화학분석 결과는 Table 3과 같다. 부유선별 실험 결과 As, Cu, Pb, Zn은 각각 19.12 mg/kg, 143.04 mg/kg, 174.17 mg/kg, 199.95 mg/kg로서 1지역 우려 기준을 만족하였다. 그러나 Cd은 4.
- 전자 현미경 관측 및 EDS 분석을 통해 금풍광산의 광물찌꺼기에는 주로 석영(quartz), 섬아연석(sphalerite), 적철석(hematite, Fe2O3), 유비철석(aresenopyrite)(Fig. 4), 테노라이트(tenoite, CuO), 연망간석(pyrolusite, MnO2), 황철석(pyrite) 등이 존재하는 것을 확인할 수 있었고, SEM/EDS 분석 결과는 중액선별 후 부상물과 침강물의 XRD 분석결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.
- 2는 부상물에 대한 XRD 분석결과를 나타낸 것으로, 석영(quartz), 방해석(calcite)과 소다장석(albite)이 대부분을 구성하고 있다. 침강물을 XRD 분석한 결과, 주요 구성 광물로는 휘동석(chalcocite), 유비철석(aresenopyrite), 황철석(pyrite), 섬아연석(sphalerite), 방연석(galena), 소다장석(albite)으로 조사되었다(Fig. 3).
- 와 Aerofloat 211 각 100 g/ton, 기포제 Aerofloat 65 200 ml/ton을 첨가한 후 부유선별 실험을 실시한 결과는 Table 4와 같다. 포수제로 K.A.X.와 Aerofloat 211를 혼합하여 부유선별 실험 결과 잔류 중금속(As, Cd, Cu, Pb, Zn)이 1지역 우려기준치를 만족하였다. 금풍광산 광물찌꺼기의 중금속 함량이 1지역 우려 기준치를 초과할 정도로 높은 농도를 나타내었고, 특히 비소와 카드뮴의 경우 1지역 대책 기준를 초과하는 심각한 수준이었으나 본 1단계의 부유선별 실험 결과 토양오염기준을 만족하여 금풍광산 광물찌꺼기에 대하여 중금속 제거 가능성을 확인하였다.
후속연구
- 그래서 Cd이 독립된 광물로 존재하기 보다는 다른 광물에 고용되어 있을 것으로 추정된다. Cd과 다른 중금속간의 상태도를 보면 Cd이 Cu, Pb, Zn 등 다른 광물과 같이 고용되어 존재할 가능성을 보여준다. Cd과 다른 중금속간의 상관관계를 알아보기 위해 부유 선별 실험 결과를 가지고 Cd과 Cu, Pb, Zn의 상관관계를 그래프를 그린 후 추세선을 살펴보았다.
- 금풍광산 광물찌꺼기에서 중금속 제거를 위한 부유선별 최적의 조건을 찾기 위한 실험을 진행 중에 있다. 향후 논문에서 부유선별 실험 조건에 대하여 자세히 설명할 예정이다.
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