금속제련공학 및 환경과학 분야에 있어서 물질전체를 구성하고 있는 화학적 조성이 중요한 요소이나, 입자 표면의 화학조성과 미분화된 입자들의 표면 반응성을 제어함과 동시에, 입자 계면에서 일어나는 중금속과 유기물질등의 반응은 제련공정과 환경오염에 중요한 역할을 한다. 그러므로, 수용액상에 존재하는 여러 종류의 화학 물질과 광물입자 표면 사이에서 일어나는 계면반응 과정의 이해는 상당히 중요한 것이다. 일반적으로 입자 표면 분석에는 ex-situ 법을 사용하는 X-ray photo-electron spectroscopy (XPS) 분석 방법이 많이 적용되고 있으나, 이는 분석대상시료의 크기가 보통 100 마이크론에서 1 cm 정도의 범위 안에 혼재-혼합되어있는 고체 입자들을 분석하기 때문에 채취 분석된 X-ray의 원래 발산한 입자표면을 분석할 수는 없다. 그래서 본 연구에서는 Time-of-Flight Secondary-Ion Mass Spectroscopy (TOF-SIMS)를 응용하여 황화광물의 부유선광 공정 중 생성된 미세한 유화광물입자(30~75 microns) 표면에 형성된 무기, 유기물의 반응 관찰을 통해 이들의 정성분석 및 상대적 정량분석법을 연구하고자 하였다.

Although the bulk composition of materials is one of the major considerations in extractive metallurgy and environmental science, surface composition and topography control surface reactivity, and consequently play a major role in determining metallurgical phenomena and pollution by heavy metals and organics. An understanding of interaction mechanisms of different chemical species at the mineral surface in an aqueous media is very important in natural environment and metallurgical processing. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) has been used as an ex-situ analytical technique, but the material to be analyzed can be any size from 100 μm up to about 1 cm. It can also measure mixed solids powders, but it is impossible to ascertain the original source of resulting x-ray signals where they were emitted from, since it radiates and scans the macro sample surface area. The study demonstrated the ability of TOF-SIMS to detect individual organic species on the surfaces of mineral particles from plant samples and showed that the TOF-SIMS techniques provides an excellent tool for establishing the surface compositions of mineral grains and relative concentrations of chemicals on mineral species.

• Bong Sung Kong
• Stephen Chryssoulis
• Joo Young Kim