간행물
광물과 암석 KCI 등재 Korean Journal of Mineralogy and Petrology 韓國鑛物學會誌
- 발행기관 한국광물학회
- 자료유형 학술지
- 간기 계간
- ISSN 1225-309X (Print)2288-7172 (Online)
- 수록기간 1988 ~ 2023
- 주제분류 자연과학 > 지질학 자연과학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 460DDC 549
권호리스트/논문검색
제22권 제3호 (2009년 9월) 9건
1.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
철 (산수)산화물은 높은 반응성과 큰 비표면적 등의 특성을 갖는 이차광물로서 환경관련 산업이나 연구에서 무기 및 유기 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 수착제로 널리 활용되어 오고 있다. 이러한 철 (산수)산화물들 중에서 침철석(α-FeOOH)은 지중에서 가장 많이 분포하고 안정된 광물로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 침철석을 이용하여 비소를 제거하는데 있어서 주요한 기작인 흡착반응에 대하여 알아보았다. 순수한 침철석을 얻기 위하여 실험실에서 합성하였으며, 침철석의 다양한 광물학적, 물리화학적 특성들을 분석하여 비소와의 흡착반응을 해석하는데 이용하였다. 그리고 비소의 화학종별 침철석에 대한 흡착특성을 비교하기 위하여 흡착 등온식을 얻기 위한 평형흡착실험, pH에 따른 흡착실험, 흡착반응속도 실험 등을 수행하였다. 합성된 침철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)은 7.6으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해서 상대적으로 약간 높은 값으로 측정되었다. 침철석의 비표면적은 29.2 m2/g으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해 비교적 낮게 나타나서 흡착력이 다소 떨어질 것으로 예상되었다. 침철석에 대한 친화도는 3가 비소(아비산 이온)가 5가 비소(비산 이온)보다 훨씬 더 커서 동일한 pH 조건에서 3가 비소가 5가 비소보다 침철석에 많이 흡착되는 것으로 조사되었다. pH에 따른 비소 화학종별 흡착특성을 살펴보면 3가 비소는 중성의 pH 범위(7.0~9.0)에서 가장 높은 흡착을 보였으며, 산성 또는 염기성 pH 조건에서는 흡착량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 5가 비소의 경우에는 낮은 pH 조건에서 가장 흡착이 잘 일어났으며 pH가 증가함에 따라서 흡착은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 거시적인 현상은 pH에 따라서 각 비소종의 화학적 존재형태와 침철석의 표면 전하가 변하기 때문에 발생하는 정전기적인 작용에 의한 것으로 생각된다. 침철석과 비소와의 흡착반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모델은 parabolic diffusion 모델인 것으로 평가되었으며, 회귀 분석 결과 5가 비소가 3가 비소보다 반응속도상수가 크게 나타났다.
2.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
고순도 금속급 실리콘 제조에서는 원료가 되는 실리카 광물의 SiO2 품위가 매우 중요한 요소이다. 베트남 규사광에 대한 광물학적 분석결과를 토대로, 석영과 불순광물의 광물학적 특성차이를 이용하는 분급, 비중 및 자력선별을 포함하는 물리적 종합정제공정을 구성하여 적용시켰다. SiO2 품위 99.8 wt% 이상의 고순도 규사 정광을 93 wt% 이상 회수하였다. 이러한 고순도 규사 정광은 금속급 실리콘의 순도 규격에 적합하였다.
3.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
유적지의 소성유구와 도기가마 주변에서 출토된 백색암석을 광물화학적으로 분석하여 이들 암석의 특성과 상호관계를 밝히고, 나아가 소성유구의 용도를 추정하고자 하였다. 시료는 백색 암석이 출토된 3곳의 유적지(충남 아산시 산양리와 용두리, 청양군 광대리)에서 총 9점을 대상으로 하였다. 박편 분석결과, 8개의 암석은 교대 및 열수작용 등을 받아 광물상이 변질되거나 재결정화 된 석회암이었고, 결정구조 분석에서도 석회석의 주요구성 광물인 방해석이 동정되었다. 반면, 나머지 1개의 암석은 석영과 미사장석, 백운모 등으로 구성된 백색 이질암이었다. 성분분석 결과에서는 백색 이질암을 제외하고 는 나머지 암석들의 주성분이 CaO였다. 또한 주성분과 미량원소 함량을 서로 비교한 결과 유적지들간에 상관성이 적었다. 결론적으로 유적지별로 서로 다른 석회석 광산에서 원석을 채취하여 사용한 것으로 판단되며, 세 가마의 용도는 석회석을 가열하여 생석회를 만들어내는 가마였을 가능성이 높다.
4.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
경북 울진 분천화강편마암에 배태된 코리아 자수정광상에 산출되는 자수정은 킹크밴드와 파동소광을 가지는 조립의 석영결정과 이들 사이에 변형의 흔적이 없는 세립의 석영으로 이루어진 쌍봉 입자분포를 보이며 세 유형의 유체포유물을 포획하고 있다. Type I 은 액상이 풍부한 포유물(액체+기포)로, 시스템이 완전히 어는 최초 온도(Te)는 -52~-20℃, 얼음이 최초로 형성되는 온도(Tm-ice)는 -5~0℃(7~0 wt% NaCl), 균질화 온도(Th-total)는 91~231℃로 측정되었다. Type II는 기체상(80~90 vol%)이 풍부한 포유물(액체+기포)로서, Te는 -56~-23℃, Tm-ice는 -4~-2℃ (6~3 wt% NaCl), Th-total은 230~278℃로 측정되었다. Type III는 액체가 풍부하고 액체+기포+확인되지 않은 딸결정 ± 칼리암염(KCl)로 구성되어 있다. Type III의 Th-total은 210~271℃, 유체의 염도는 32~36 wt% NaCl로 측정되었다. 석영과 자수정이 보이는 조직적 특성과 유체포유물의 성분은 자수정이 모암과 함께 동력재결정작용을 받았음을 제시한다. 또한 포획된 유체포유물은 변성기원으로 변성작용은 적어도 271~278℃ 이상의 환경에서 이루어졌음을 지시한다. 울진 코리아 자수정은 합성 자수정이나 산지가 다른 자수정의 감별증거로 볼 수 있는 독특한 유체포유물들이 포획되어 있다. 울진 코리아 자수정 내의 유체포유물은 화강암과 관련된 언양과 삼천포 자수정에 비해 NaCl 암염과 CO2 유체포유물이 산출되지 않고 있는 점이 주목할 만하다.
5.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
황해도 해주만 근해로부터 채취된 해사로부터 비중선별 및 자력선별을 통한 중광물의 회수공정을 실시하여, 광물학적 특성을 분석하였다. 해주 해사 내에 포함된 중광물 중 유용광물로는 티탄철석, 자철석, 적철석, 저어콘 및 소량의 모나자이트가 그리고 맥석광물로는 석영, 정장석, 알바이트 백운모, 보통각섬석 및 석류석 등이었다. SIROQUANT 프로그램에 의한 정량분석 결과, 요동테이블 선별(shaking table separation), 영구자석을 이용한 자력선별(rare-earth magnetic separation) 및 전자석 자력선별(Eddy current magnetic separation)로부터 회수한 유용광물의 함량은 각각 4%, 10% 및 76~89% (7000 G 및 10000 G인 조건에서)로 증가되었다. 화학분석으로부터 계산된 티탄철석, 모나자이트 및 저어콘의 함량은 XRD 정량 결과와는 다소 차이를 보였으나 그 경향이 유사하였다. 티탄철석의 경우에는 7000 G 및 10000 G에서 각각 53% 및 66%가 농집 되었으며, 모나자이트의 경우에는 영구자석을 이용한 1차 자력선별의 자성간물에서 가장 높은 약 1.2%를 보였다. 한편 저어콘의 경우에는 10000 G의 2차 전자석 자력선별에서 약 1.4%의 함량을 보였다. 특히 영구자석을 이용한 자력선별 후 비자성 광물군에 포함된 시료 중 +50메쉬인 입단에서 약 9%를 보였다.
6.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
경남 고성군에 위치한 삼산제일 광산은 28만 톤으로 추정되는 광미로부터 기인된 것으로 판단되는 인근 주민들의 이타이이타이 증세가 사회적으로 문제가 된 바 있으며 이에 대한 다양한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문에서는 광미 매립지의 두 장소에서 매립 심도별로 채취된 광미시료에 대하여 광물학적 분석 및 지구화학적 분석을 통하여 이들이 중금속 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. NN과 SN 두 지점에서 약 1 m 정도의 심도로 깊이별로 시료를 채취하였으며 NN 지점은 깊이가 깊어질수록 pH가 감소되는 양상을 보여주었다. SN 지점의 경우 깊이에 따라 pH의 변화가 거의 없었다. XRD 분석 결과 본 광미 시료의 주 구성광물은 석영, 미사장석, 백운모, 녹니석으로 거의 비슷한 산출 상태를 보였으며, 부수적으로 석고가 동정되었다. 분석한 4개의 시료에서 동정된 구성광물들은 거의 유사하나 NN 지점의 경우 방해석이 거의 동정되지 않았고, pH 4 이하의 산성토양 혹은 산성광산배수에 서 형성되는 자로사이트가 부수적으로 동정되었다. SN 지점은 상대적으로 방해석 함량이 많음이 관찰되었고 황철석도 동정되었다. 따라서 이러한 pH 변화에 영향을 주는 것은 방해석의 존재 및 이의 용해에 의한 완충작용으로 판단된다. 광미에 포함되어 있는 중금속의 함량은 전반적으로 Cu > As > Zn > Pb > Co > Cr > Ni > Cd의 순으로 나타났다. 두 지점의 중금속 함량은 pH의 변화에 밀접한 관련이 있은 것으로 나타나며 특히 양이온으로 존재하는 Cd와 Co의 경우 pH가 낮은 NN 지점에서 상대적으로 많은 함유량을 보이며 산화음이온으로 존재하는 Cr과 As의 경우 상대적으로 pH가 높은 SN 지점에서 함유량이 많은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구지역의 중금속의 거동은 광미에 포함되어 있던 방해석에 의한 pH 완충작용에 주로 영향을 받고 있음을 보여준다.
7.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
비정질 SiO2와 Al(OH)3·xH2O를 출발물질로 하여 250℃, 30 kg/cm2의 조건에서 반응시간을 2~36시간까지 변화시키면서 캐올리나이트를 수열합성하였다. 합성된 캐올리나이트에 대하여 XRD, IR, TG-DTA, TEM 및 EDS를 사용하여 특성분석을 실시하였으며, 이로부터 합성된 캐올리나이트의 반응 시간별 광물학적 특성변화를 규명하고자 하였다. X선 회절 분석결과, 반응시간 2시간에 비정질 출발물질에서부터 뵈마이트가 결정화되었으며 2시간 이상 반응시키면, 뵈마이트 피크가 소멸되거나 혹은 감소하였다. 캐올리나이트는 반응 10시간 이후 생성되기 시작하였으며 반응시간의 증가에 따라 결정도가 점차 증가하였다. TGA 분석결과, 반응시간 36시간 이후에 약 13 wt%의 총중량손실이 관찰되었으며 DTA 분석결과 258℃에서 관찰된 뵈마이트에 의한 발열피크는 서서히 감소되어 반응시간 10시간 이후에 관찰되지 않았고 스피넬상으로의 전이를 나타내는 발열피크는 반응시간 5시간 이후에 관찰되기 시작하여 반응시간 증가에 따라 피크강도가 증가되었다. FT-IR 분석 결과, 합성 캐올리나이트의 Al-OH 신축진동 밴드인 3696 cm-1과 3620 cm-1사이에서 3670 cm-1과 3653 cm-1의 두개의 작은 피크 분리 및 940 cm-1과 915 cm-1에서 관찰된 캐올리나이트의 특징적인 흡수띠의 관찰은 비교적 질서도가 우수한 캐올리나이트가 합성된 것을 지시하였다. TEM 분석결과, 반응시간 15시간 후에서야 비로소 (001)면의 성장으로 판상형의 캐올리나이트가 형성되었다. 반응시간 36시간 후 합성 캐올리나이트는 단순 판상형에서 육각외형의 판상형으로 변화됨을 확인되었다.
8.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
본 연구는 황토와 황토에서 분리한 점토(clay fraction)를 이용하여 수용액 내 양이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 분산과 응집의 변화를 알아보고자 하였다. 본 연구를 위하여 사용한 황토는 전남 나주시 동강면 장동리 황토로 지표면으로 부터 90~130 cm 깊이에서 채취하였다. 황토와 황토에서 분리한 점토(〈 2 μm) 그리고 이들 시료로부터 결정질 철과 비결정질 철을 제거한 황토와 점토시료를 이용하여 실험을 실시하였다. 이온의 종류와 농도에 따른 점토광물의 저면간격과 물리적 성질의 변화를 알아보기 위하여 4가지 양이온(Na+, K+, Mg2+, Ca2+)과 이들 이온의 농도(0.001 M~1 M)를 변화시켰을 때 광물의 침강속도와 점토광물의 저면간격의 변화를 연구하였다. 장동리 황토의 주 구성광물은 석영이며, 황토로부터 분리한 점토는 카올리나이트, 일라이트, 버미큘라이트로 이루어져 있다. 장동리 황토의 비결정질 철과 결정질 철의 함량은 각각 16.3 mg/kg과 436 mg/kg으로 주로 결정질 철로 이루어져 있다. 이온농도가 다른 4가지 이온을 추가한 수용액에서 구성 입자의 크기가 작은 점토가 황토에 비하여 분산이 더 잘되었다. 황토광물을 코팅하고 있는 결정질 철과 비결정질 철을 제거하기 전과 제거한 후 광물의 분산실험 결과에서 철을 제거한 시료가 분산이 더 잘 일어났으며 이는 코팅된 철 산화물이 광물입자들의 분산을 방해하는 것으로 사료된다. 수용액 중 이온의 종류와 농도가 광물의 분산에 미치는 영향 실험결과에 따르면 첨가한 이온의 농도가 클수록 그리고 양이온 전하량이 클수록 침강속도가 빨랐다. X-선 회절 분석 결과에 따르면 카올리나이트와 일라이트는 양이온의 종류와 농도에 따른 저면 간격의 변화가 없었다. 하지만 버미큘라이트는 일반적으로 +2가 양이온을 첨가한 경우 저면간격이 14.04 a으로 +1가 양이온의 13.9 a보다 크게 나타났다. 이는 +2가 양이온들의 수화반경이 +1가 양이온보다 크기 때문으로 사료된다. 따라서 광물에 코팅된 철과 수용에 내의 이온의 종류와 농도가 광물의 분산 및 버미큘라이트와 같은 팽창성 점토광물의 저면간격에 영향을 줄 수 있음을 시사한다.
9.
2009.09
서비스 종료(열람 제한)
현재 국내에서 생석회 제조 용도로 사용되는 세립질 석회석을 대상으로 이들의 소성 특성을 규제하는 원광의 응용광물학적 세부 영향 요인들의 관여 정도를 평가함으로써, 생석회 제조 과정에서 원광 선택의 중요성을 고취시키고자 하였다. 이를 위해서 원광의 조성 및 조직적 특성과 동일한 가열처리 조건(온도: 1000℃ 시간: 30분, 2, 4, 10, 16 시간) 하에서 합성된 소성 산물들의 품질 특성을 체계적으로 분석 및 계측하고 그 결과를 비교 검토 하였다. 선정된 광석들은 모두 방해석 품위가 98 wt%를 상회하는 고품위 석회석이지만 결정도, 조직 및 불순물의 조성에 있어서 다소간의 차이를 나타낸다. 이 같은 원광 특성상의 차이에 따라 합성된 생석회는 다양한 품질 특성을 보인다. 석회석이 산출되는 암층별로는 풍촌층 석회석이 상대적으로 매우 낮은 소성율을 나타내는 것이 특징이고, 갑산층과 정선층 석회석은 소성율과 분화율에 있어서 좋은 품질 특성을 보였다. 소성율과 소결 정도 및 분화율 등에 있어서 전반적으로 정선층에서 산출된 석회석이 고반응성 생석회의 원료로서 가장 적합한 것으로 평가되었다. 또한 소결 현상은 상대적으로 황철석 및 침철석과 같은 함철광물의 함량이 높은 갑산층 석회석에서 보다 두드러지게 나타나는 것이 특징이다.
