[논문]태백시 동해폐탄광 산성광산배수의 오염현황과 하상퇴적물 내 철, 알루미늄의 거동특성

추창오; 박정원; 이진국

doi:10.9720/kseg.2019.4.579

태백시 동해폐탄광 산성광산배수의 오염현황과 하상퇴적물 내 철, 알루미늄의 거동특성
Fe and Al Behaviors in Precipitates and Pollution Characteristics of Acid Mine Drainage from the Donghae Abandoned Coal Mine, Taebaek, Korea 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.29 no.4, 2019년, pp.579 - 598

추창오 (경북대학교 자연과학대학 지질학과) , 박정원 (국립공원공단 국립공원연구원) , 이진국 (경북대학교 자연과학대학 지질학과)

초록
AI-Helper

강원도 태백산국립공원 구역에 인접한 동해폐탄광으로부터 발생하는 산성광산배수(AMD)에 대하여 수질오염과 하상퇴적물 내 Fe, Al의 거동특성을 화학분석, XRD, 적외선분광분석(IR), 핵자기공명분석(²⁷Al NMR)을 이용하여 연구하였다. 산성광산배수의 수질은 pH와 용존이온의 침전에 따라서 변화하며, 포화지수 계산에 따르면 대부분 다양한 철, 알루미늄 수산화광물종에 과포화되어 있다. 하상의 적갈색 침전물은 슈베르트마나이트, 페리하이드라이트와 침철석으로 구성된다. 백색침전물은 대부분 알루미늄광물인 배스알루미나이트로 구성되는데, 이것의 결정도는 매우 낮다. 배스알루미나이트에서는 Al-중합체 Al₁₃-Tridecamer가 소량으로 함유되어 있다. 동해폐탄광의 산성광산배수를 저감하기 위해서는 단순한 저류조 운영보다는 적극적인 제거법을 적용하여 철, 알루미늄 광물의 침전과 용해도를 조절할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated geochemical contaminants and Fe, Al behavior in precipitates of acid mine drainage (AMD) from the Donghae abandoned coal mine, Taebaek, Gangwon Province using aqueous chemical analyses, XRD, IR, and 27Al NMR, Our results showed that water chemistry changed with pH and Eh, and saturation indices of chemical species in the AMD. According to saturation calculated by visual MINTEQ, the AMD was saturated with various Fe-, Al-oxyhydroxide minerals. Reddish brown precipitates are composed of schwertmannite, ferrihydrite, and goethite, whereas whitish precipitates are composed mostly of alumimous minerals such as poorly crystallized basaluminite with trace Al13-Tridecamer. It is important to apply active treatment methods rather than simple storage pond and to control the precipitation and solubility of iron species and aluminous species for ensuring remediation and control for the AMD discharged from the Donghae abandoned coal mine.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Geological map of the Donghae abandoned mine, Taebaek, Gangwon province.
그림 Fig. 2. Sampling sites near the Donghae abandoned coal mine with acid mine drainage (AMD). Sorotgol stream flows to Sodo stream in the southeast direction flowing toward taebaek city.
그림 Fig. 3. Donghae abandoned coal mine with acid mine drainage, Taebaek.
그림 Fig. 4. Physicochemical variations in the Donghae coal mine AMD.
표 Table 1. Physicochemical properties of the Donghae coal mine AMD
그림 Fig. 4. Continued.
그림 Fig. 5. Eh-pH diagram of the Donghae coal mine AMD shows stability fields of iron and oxyhydrous sulphate minerals(modified from Yu et al., 1999; Choo and Lee, 2002).
표 Table 2. Saturation indices of the Donghae coal mine AMD
그림 Fig. 6. Saturation index of chemical species in Donghae coal mine AMD calculated by Visual MINTEQ.
표 Table 3. Important chemical species percentage (%) in the Donghae coal mine AMD calculated by Visual MINTEQ v.3.1
$Fig. 7. Powder X-ray diffraction patterns of reddish ocher precipitates from the Donghae coal mine AMD showing poorly crystallized iron oxyhydroxides including goethite (G), schwertmannite (S), and ferrihydrite (F), with some impurities of quartz (Q) and calcite (C).$ 그림 Fig. 7. Powder X-ray diffraction patterns of reddish ocher precipitates from the Donghae coal mine AMD showing poorly crystallized iron oxyhydroxides including goethite (G), schwertmannite (S), and ferrihydrite (F), with some impurities of quartz (Q) and calcite (C).
$Fig. 8. Powder X-ray diffraction patterns of white precipitates from the Donghae coal mine AMD showing poorly crystallized aluminum hydroxides like basaluminite.$ 그림 Fig. 8. Powder X-ray diffraction patterns of white precipitates from the Donghae coal mine AMD showing poorly crystallized aluminum hydroxides like basaluminite.
그림 Fig. 9. Fourier transform infrared (FTIR) spectra of reddish precipitates from the Donghae coal mine AMD.
그림 Fig. 10. Fourier transform infrared (FTIR) spectra of aluminous white precipitates from the Donghae coal mine AMD.
그림 Fig. 11. Solid-state MAS²⁷AI-NMR spectra of white precipitates from the Donghae coal mine AMD. AI₁₃-Tridecamer at 55~66 ppm and 5 coordination in amorphous alumium complex at around 30 ppm. 6 coordination inaluminum complex at around 0 ppm.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대부분의 산성광산배수의 특징은?	국내의 산성광산배수(acid mine drainage, AMD)는 수량적으로 가장 우위를 차지하는 광종인 석탄광산과 금속광산에서 대부분 발생하고 있는데, 폐광산 뿐만 아니라 가행 중인 광산주변에서도 광미나 광산폐기물의 관리소홀로 인해 지속적으로 수질오염 문제를 야기한다. 대부분의 산성광산배수는 pH가 낮고, 금속원소와 황산이온(SO42-)의 함량이 높은 것이 특징인데, 산성광산배수 하상을 오염시키고 있는 침전물은 철과 알루미늄의 (수)산화물, (수)산화황산염으로 구성된다(Bigham et al., 1996; Yu et al.
	폐탄으로부터 알루미늄의 용해를 적극적으로 억제하는 공법이나 강력한 처리시설의 도입이 필요한 이유는?	침전조 또는 침전습지는 위치, 침전조 기한, 다양한 유해물질의 유입량, 용적, 계절적 조건, 박테리아의 활동성 등에 따라서 복잡하다. 특히 침전조의 성능은 물의 수위, 퇴적물, 부유물과 콜로이드성 금속원소의 여과, 무기물에의 흡착, 식생에서 일어나는 다양한 생화학적 반응에 좌우된다. 따라서 폐탄으로부터 알루미늄의 용해를 적극적으로 억제하는 공법이나 강력한 처리시설의 도입이 요구된다.

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