티오요소를 사용하여 삼조광업 정광으로부터 은을 친환경적으로 용출시키고자 하였다. 삼조광산의 광석은 황철석, 황동석, 방연석, 유비철석, 섬아연석 등과 같은 광석광물들로 구성되어 있다. 티오요소 용출실험에는 750℃에서 소성시킨 소성정광을 사용하였다. 다양한 실험조건으로 용출실험을 수행한 결과, 본 실험 조건 중 가장 높은 은 용출율이 나타나는 조건은 티오요소 농도 0.8 g일 때, 황산 제2철 0.425 g일 때, 그리고 용출온도 60℃일 때였다. 광액농도 10%일 때 은 용출율 91.5%를 얻었다. 그러나 고체 잔유물에 대해서 XRD 분석을 수행한 결과, 은 용출율이 가장 높은 고체 잔유물들에서 황철석, 방연석, 적철석 등이 나타났다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 고체 잔유물에 포함된 은은 회수하지 못하고 소실될 것으로 예상된다.

This research investigated to reduce mass of heavy metals in AMD(acid mine drainage) by microbial mats formed on the channel bed. As, Cd, Cu, Fe, Mn and Zn components were monitored in water and microbial mats, at three points (AMD1, AMD2 and AMD3), in a total of six times. Average daily discharge mass of heavy metals was highest in July, Fe component contained more than 76% of total discharge mass. Discharge mass of heavy metals of AMD and heavy metal contents in microbial mats decreased with downstream at channel. Heavy metal components that average daily discharge mass is over 0.5 kg were Fe, Cu and Zn, and they were highest in July. Average removal efficiency of heavy metals in AMD was highest about 21% in Fe, this microbial mats were due to form from precipitation of Fe component in AMD by aerobic iron bacteria. Relative content for As component in microbial mats than AMD was over 16 times, this As components were due to absorb at iron oxide and iron hydroxide on the surface of microbial mats.

우리나라에는 약 6개소의 사문석광산이 존재하였으며, 그 중에 최근까지 채굴되었던 충남지역의 비봉광산에 대하여 구성광물의 산출상태, 특성 및 성인을 검토하였다. X-선회절분석, X-선형광분석, 주사현미분석, 전자현미분석, 적외선분광분석, 편광현미경관찰 등을 통하여 사문석의 광물학적 특성을 조사하였다. 비봉광산의 사문암체는 선캠브리아기의 변성퇴적암을 관입한 형태로 소규모로 분포하여 나타나며, 사문석, 포스터라이트, 휘석, 투각섬석, 자철석, 녹니석, 운모, 활석, 돌로마이트 등의 다양한 광물들이 산출되었다. 사문암체의 광물조합은 크게 A) 사문석-포스터라이트, B) 사문석, C) 사문석-녹니석(버미큘라이트), D) 사문석-투각섬석, E) 투각섬석-녹니석의 5가지로 구분되어 나타났다. 사문석광물은 리자르다이트와 안티고라이트가 주로 포함되며 크리소타일은 일부 부분적으로 포함되어 산출되는 것으로 나타났다. 사문암체의 구성광물과 그 산출상태로 보아 포스터라이트를 주성분으로 하는 초염기성암의 열수변질작용에 의해 사문석이 형성되었으며, 그후 2차적인 열수작용에 의해 녹니석과 투각섬석 등의 변질광물이 형성된 것으로 나타났다.

In this research, equilibrium of adsorption and kinetics of As(V) removal were investigated. The coal mine drainage sludge(CMDS) was used as adsorbent. To find out the physical and chemical properties of CMDS, XRD (X-ray diffraction), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) analysis were carried out. The CMDS was consist of 70% of goethite and 30% of calcite. From the results, an adsorption mechanism of As(V) with CMDS was dominated by iron oxides. Langmuir adsorption isotherm model was fitted well more than Freundlich isotherm adsorption model. Adsorption capacities of CMDS 1 was not different with CMDS 2 on aspect of amounts of arsenic adsorbed. The maximum adsorption amount of two CMDS were respectively 40.816, 39.682 mg/g. However, the kinetic of two CMDS was different. The kinetic was followed pseudo second order model than pseudo first order model. Concentrations of arsenic in all segments of the polymer in CMDS 2 does not have a constant value, but the rate was greater than the value of CMDS 1. Therefore, CMDS 2, which is containing polymer, is more effective for adsorbent to remove As(V).

국전 연-아연 광상은 백악기 말 유천층군의 정각산층 내에 협재된 석회암이 불국사 관입암류인 흑운모화강암에 의해 교대작용을 받아 형성된 스카른 광상이다. 정각산층은 주로 응회질 세일로 구성되며 사암, 안산암질 응회암, 석회질암, 역암이 협재된다. 암색에 따라 하부, 중부, 상부로 나뉘며 석회질암은 하부에서 6~8 m의 층후를 가지고 약 500 m 정도 연장을 보인다. 국전광상은 과거 갱내 채굴이 이루어진 죽갱 광체와 광산의 동쪽에 위치한 동부 광체로 구분된다. 주요 광석광물은 섬아연석과 방연석여며 황동석, 유비철석, 황철석, 자류철석 등이 수반되며, 스카른 광물로는 단사휘석과 석류석이 주로 산출되며 양기석, 녹니석, 엑시나이트, 방해석, 석영 등이 수반된다. 죽갱 광체의 경우 부광대를 이루는 중심부로부터 바깥쪽으로 대칭적으로 대상 분포하는 특정을 보여주는데, 중심부로부터 단사휘석(헤덴버지이트)대, 단사휘석-석류석(그로슐라)대, 석류석(안드라다이트)대, 호온펠스 변질대 순으로 분포한다. 단사휘석은 부광대에서 멀어질수록 Fe2+의 함량이 증가한다. 섬아연석은 부광대인 중심부를 포함하여 모든 대에서 산출되며 단사휘석과 마찬가지로 부광대에서 벌어질수록 섬아연석의 Fe2+ 함량이 증가한다. 이는 국전광상의 배태에는 단사휘석과 섬아연석의 공생이 밀접히 관련되어 있음을 지시한다. 따라서, 국전광상의 산출상태는 황철석의 함량이 비교적 적으며 품위가 높은 섬아연석이 단사휘석과 수반되어 부광대를 이루는 것으로 사료된다.

광산찌꺼기로 방치되어 있는 황철석으로부터 유용금속이온을 효과적으로 용출시키기 위하여 황산을 첨가하지 않고 실험실온도에서 칼럼 미생물용출 실험을 수행하였다. 칼럼 미생물용출 실험 결과 2차 생성물의 형성을 발견할 수 없었고, 비교시료보다 박테리아 시료에서 Fe 이온 함량이 14배 이상으로 높게 용출되었다. SO42- 함량은 비교시료보다 박테리아 시료에서 약 2.99배 이상으로 높게 용출되었다. XRD 분석결과, 황철석의 (111), (200), (220), (311), (222), (230), (321) 결정면에 해당되는 강도가 비교시료에서 보다 박테리아 시료에서 감소하였고, (210)와 (211) 결정면의 강도가 박테리아 시료에서 증가하였다.

광물학적 지구화학적 방법을 이용하여 송천 금은광산 광미 내 중금속 및 비소의 거동특성에 대해 연구하였다. 광미 내 광물조성은 X-선 회절분석, 에너지 분산분광분석, 전자탐침미세현미분석(EPMA)을 이용하여 조사하였고, 중금속과 비소의 농도와 화학적 존재형태는 각각 왕수분해법과 연속추출법으로 분석하였다. 광물학적 연구결과, 방연석, 섬아연석, 황철석, 석영, 그리고 스코로다이트로 구성된 수지상 광물집합체가 관찰되었으며, 특히 스코로다이트는 기질의 형태로 나타났다. 이러한 광물집합체 내 다양한 황화광물의 풍화반응 정도를 평가하고자 EPMA 분석을 실시하였으며 그 결과, 유비철석, 방연석, 섬아연석, 황철석 순으로 풍화반응성이 높은 것으로 평가되었다. 방연석의 풍화는 이차광물로 이루어진 누대구조가 특징적으로 관찰되었으며, 이러한 누대구조에서 다량의 앵글레사이트와 소량의 보이단타이트를 관찰하였다. 그리고 유비철석은 거의 모두 스코로다이트로 변질되어 스코로다이트가 기질의 형태로 존재하였으며 이러한 기질 내에서 유비철석보다 풍화반응성이 떨어지는 방연석, 섬아연석, 황철석 등이 관찰되었다. 유비철석으로부터 스코로다이트로 변질되는 과정 중 일부 비소는 용출되어 주변 환경에 악영향을 끼쳤을 것으로 판단된다. EPMA 정량분석결과로 볼 때, 이러한 스코로다이트는 안정도가 비교적 높음을 알 수 있었으며, 또한 안정한 스코로다이트는 광미를 피복하여 광미 내 다른 일차광물들의 풍화를 억제하는 것으로 생각된다. 이러한 원인으로 송천광미가 지표환경에 장기간 노출되었음에도 불구하고 초기 풍화진행단계의 특성을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구의 광물학적, 지구화학적 연구결과를 종합해보면 현재 납과 비소가 이동성이 높은 형태로 존재하기 때문에 광미가 지표에 계속 노출되어 풍화반응이 지속된다면 그러한 유해원소들의 용출 가능성이 클 뿐만 아니라 스코로다이트의 안정도가 감소하여 비소의 재용출 가능성도 높아 송천광산의 환경위해성이 큰 것으로 판단된다.

Exposure to lead, particularly at chronic low-dose levels, is still a major public health concern. The present study is aimed to evaluate the blood lead levels in populations resident in some abandoned mine areas of Chungbuk, Korea. Eight hundreds and sixty-six subjects who reside in abandoned mine area located in Chungbuk, Korea, were enrolled this study. We evaluated the blood lead level according to the age, gender, and working history in mines. For statistical analysis, SPSS ver 12.0 was used. The geometric mean blood lead levels was 2.93 ㎍/ℓ and nobody showed levels over the guidelines of WHO. Ex-smokers and current-smokers showed significantly higher blood lead levels compared to that of non-smokers. The blood lead levels in individuals with a history of working in a mine was higher than those in individuals without such histories. The populations resident in some Chungbuk abadoned mine area showed low levels of lead in blood. This suggest that lead poisoning might not be induced by abandoned mine in Chungbuk, Korea.

지표에 노출된 폐광미의 산화작용으로 인해 용출된 비소와 중금속들이 광산주변 환경에 심각한 오염을 야기할 수 있다. 본 연구는 황화광물의 산화작용과 이차 광물의 생성 및 변질과 같은 다양한 작용들이 비소의 거동에 미치는 영향을 광물학적 방법을 이용하여 고찰하였다. 연구대상 광미는 강원도 정선군에 위치한 낙동광산에서 채취하였다. 전처리한 광미로부터 자성광물과 비자성 광물을 선별한 후, 현미경 관찰을 통해 광물의 색 및 금속광택에 따라 분류하였고, X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 그리고 전자탐침미세현미경 등과 같은 다양한 기기분석들을 이용하여 광물학적 특성을 조사하였다. 문헌조사에서는 다양한 광석광물이 산출되는 것으로 알려졌지만, 산화 등과 같은 풍화작용으로 인하여 본 연구에서는 일부 광석광물들과 더불어 새롭게 형성된 이차 내지 삼차 광물들을 확인할 수 있었다. 특히 다량으로 존재했다고 알려진 자류철석은 동정되지 않았지만 특징적으로 콜로포옴 형태의 철 (산)수산화광물을 확인하였는데, 이는 자류철석의 큰 반응성으로 인하여 풍화가 급격하게 진행되어 자류철석이 모두 변질된 것을 입증한다. 뿐만 아니라 일차 광석광물인 유비철석의 균열부에 충진한 이차 광물인 스코로다이트를 확인할 수 있었는데 이러한 변질 과정을 통해 용출된 비소가 고정화되는 것으로 판단된다. 또한 이차 광물로 생성된 자로사이트가 다시 변질되어 삼차 광물인 철 (산)수산화광물이 형성되는 것도 관찰할 수 있었는데 이는 다양한 광석광물의 산화작용으로 인해 조성된 초기의 낮은 pH 환경으로부터 pH가 증가하는 환경으로의 전이를 지시한다. 이러한 환경의 변화는 이차 광물들과 주변 모암과의 작용 등에 기인하며 그 결과 이차 광물의 안정도가 떨어지게 되고 새로운 삼차 광물들이 형성된다. 이러한 과정에서 고정화된 비소가 재용출 되어 주변 환경에 확산되어질 수 있다.

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.

In this study, to stabilize the heavy metal in the contaminated soils, the column leaching test based on rainfall and pH value was performed by using coal mine drainage sludge(CMDS): which was generated during electrical purification of abandoned coal mine wastewater. Four types of testing column were used in this study. That were the CMDS and the heavy metal contaminated soils well mixed in 0 wt%, 1 wt%, 3 wt% and 3 wt% layered column. According to the investigation, when the influent pH was 5.5∼6.2, there were no heavy metal elution at all conditions, and when the influent pH was 3∼3.3, the order of Cu, Zn, Pb, Cr elution concentration was 3 wt% M(mixed)＜3 wt% S(separation)＜1 wt% M＜0 wt% and the average elution concentration was quite low, the value was 0.005 mg/L. Therefore, CMDS can used as new stabilizer of the heavy metal in the contaminated soils.

의성 옥동광산에 적치되어 있는 광미는 미세분말로 이루어져 있으며, 주 구성광물은 황철석, 섬아연석, 녹니석, 일라이트, 사장석, 스멕타이트, 석고 등이다. 점토광물 중 스멕타이트는 광미 적치장 상부에 집중되어 있고 하부로 갈수록 녹니석이 증가한다. 석고는 광미 적치장 표면에 주로 나타나는데 이는 광미와 반응한 침출수가 증발하면서 침출수에 포함된 Ca와 SO4가 반응하여 침전된 증발잔류물로 추정된다. 전자현미경 관찰 결과 광미에 포함된 섬아연석은 표면뿐만 아니라 내부까지 풍화되어 있는 것으로 보아 오랜 시간동안 지하수와 반응하여 다량의 Zn과 SO4를 침출수에 부가되었을 것으로 추정된다.

본 연구에서는 달천광산 토양 내 중금속의 함량을 알아보고 지화학적인 형태를 알아보고자 달천광산의 광미와 인근 저수지의 토양을 채취하여 화학분석법(전함량분석, 연속추출분석)을 적용하였다. 분석결과 달천광산 토양 내 중금속은 철 〉 비소 〉구리 〉 납 〉 크롬 순으로 높은 값을 보이며 특히 63 μm 이하의 토양에서 가장 높게 나타나 As, Cu, Pb 등 유해 중금속의 거동이 미립질 토양을 구성하는 광물과 연관되어 있음을 알려주었다. 연속추출 분석 결과, 인근 저수지 토양의 경우, 63 μm 이하의 입도에저 철 〉 납 〉 구리 〉 비소 〉 크롬의 순으로 나타났다. 달천랑산 광미에서 측정된 비소는 양이온교환 형태로 존재하는 비율이 다른 형태에 비하여 가장 높은 값을 보이고 따라서 상대적으로 이동이 훨씬 용이한 것으로 추정된다. 광미와 인근 저수지의 토양 내 포함된 중금속의 전함량과 더불어 물리 화학적 결합상태에 따른 중금속의 존재형태를 규명하는 것은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위한 기초 자료로 매우 중요하다. 더 나아가서 As와 Cr과 같은 독성 유해중금속의 화학종에 따른 유해성 평가를 위한 기초자료로 중요성이 있으며 지표수 및 지하수 환경오염의 정밀 연구를 위해 필수적이다.

This study has been carried out to examine the feasibility of soil washing process for reducing arsenic contamination level of soil around Dalchên Mine. The results of physicochemical tests of the target soil showed that pH was weak alkalic (pH ~- 7.8), soil texture was coarse sand, and organic contents (5.7%) and CEC (Cation exchange capacity; 21.5 meq/100 g) were similar with those of soils generally found in Korea. Contamination levels of arsenic were found to over 201 mg/kg which exceed the Korea standard levels of countermeasure and concern. To investigate chemical partitioning of heavy metals, sequential extraction procedures were adopted and it was found that arsenic was predominantly associated with the residual fraction among five fractional forms as much as over 85%, which is demonstrating that only less than 15% of all might be vulnerable to a selected washing agents. Among 6 kinds of washing agents applied on the screening for arsenic-contaminated soil, HCl and H3PO4 solution were selected as promising washing agents. In comparison with HCl and H3PO4 solutions for arsenic washing by kinetic experiment in the change of pH, soil-solution ratio, temperature, and washing solution concentration, H3PO4 solution was determined to best one of agents tested, which showed faster washing rate than HCl to accomplish regulatory goal.

The frequency analysis and the probability plot were applied to heavy metal contents of soils collected from the Goseong Cu mine area as a statistic method for the determination of the threshold value which was able to partition a population comprising largely dispersed heavy metal contents into the background and the anomalous populations. Almost all the heavy metal contents of soil showed a positively skewed distributions and their cumulative percentage frequencies plotted as a curved lines on logarithmic probability plot which represent a mixture of two or more overlapping populations. Total Cu, Pb and Cd data and extractable Cu and Pb data could be partitioned into background and anomalous populations by using the inflection in each curve. The others showed a normally distributed population or an largely overlapped populations. The threshold values obtained from replotted frequency distributions with the partitioned populations were Cu 400 mg/kg, Pb 450 mg/kg and Cd 3.5 mg/kg in total contents and Cu 40 mg/kg and Pb 12 mg/kg in extractable contents, respectively. The thresholds for total contents are much higher than the tolerable level of soil pollution proposed by Kloke(Cu 100 mg/kg, Pb 100 mg/kg, Cd 3 mg/kg), but those for extractable contents are not exceeded the worrying level of soil pollution proposed by Ministry of Environment(Cu 50 mg/kg, Pb 100 mg/kg). When the threshold values were used as the criteria of soil pollution in the study area, 9～19% of investigated soil population was in polluted level. The spatial distributions of heavy metal contents greater than threshold values showed that polluted soils with heavy metals are restricted within the mountain soils in the vicinity of abandoned mines.

Heavy metal concentrations in the soil were investigated for the abandoned Samkwang metal mine, Cheongyang-Gun, Chungnam Province, Korea. The concentrations of heavy metal(As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) were determined in mine soils collected at the abandoned mine sites to obtain a general classification and specification of the pollution in this highly polluted region. The results estimated with the normal test and basis statistic on the central tendency and variation showed that the distribution of heavy metal concentration had significantly different at the range of all locations. The range of spatial distribution on the relationship of heavy metal concentration and pH was 4.8∼8.8 and heavy metal concentration on the type of land use was highest in forest land, and also Ni and Zn in farm and rice field showed the high concentration. The distribution of heavy metal concentration on the depth of a soil showed that the metal concentrations in subsoil were higher than of those in surface soil, while the concentration of Cu and Ni had no significant difference on the depth of soil. Results from the correlation analysis using the data except the extreme and unusual data revel that Zn-Cd(r=0.867), Zn-As(r=0.797), Zn-Pb (r=0.764), Cu-Cd(r=0.673), Cu-As(r=0.614) and Zn-Ni(r=0.605) were the most important parameters in assessing variations of heavy metal in soil. To discriminate pattern differences and similarities among samples, principal factor analysis(PFA) and cluster analysis(CF) were performed using a correlation matrix. This study suggests that PFA and CF techniques are useful tools for identification of important heavy metal and parameters. This study presents the necessity and usefulness of multivariate statistical assessment of complex databases in order to get better information about the quality of soil and gives the basis information to clean up the abandoned mine sites.

본 연구에서는 석탄 광산배수에 함유된 중금속을 부유선별로 제거하기에 앞서 부유선별 조건에 영향을 미치는 철, 망간, 알루미늄 이온의 침전특성을 알아보았다. Fe(III), Mn(II), Al(III) 이온을 NaOH와 반응시켜 1 h 동안 침전시키면 Fe(III)은 pH 5.0 이상에서, Mn(II)은 pH 10.0 이상에서 그리고 Al(III)은 pH 6.0~9.0의 범위에서 대부분 침전되어 여액에 1.0mgL-1 이하로 잔류되었다. Fe(III), Mn(II), Al(III)의 혼합 용액에 포수제인 올레인산나트륨을 첨가하였을 경우, 각각의 중금속 이온은 올레인산나트륨과 반응하여 불용성 염을 거의 형성하지 않았기 때문에 침전 부선법으로 광산배수에 함유된 중금속을 제거해야 하는 것으로 나타났다.

충북 영동지역 영보가리 광산의 에렉트럼(은함량=60.3~87.6atom.%)-황화광물 광화작용은 선캠브리아기 편마암 내의 단층열극을 충진한 석영맥으로 산출된다. 석영맥은 광물조성이 단순한 괴상이며, 구조적으로 2회에 걸쳐 형성되었다. 산출 광석광물은 비교적 단순하며, 유비철석(비소함량= 31.4~33.4atom.%), 황철석, 섬아연석(철함량 = 4.1~17.6mole% FeS), 방연석, 황동석, 휘은석 및 에렉트럼 등으로 구성된다. 유체포유물연구에 의하면, 광화작용은 CO2+CH4 함량(XCO2+EH4=0.0~0.2)과 저염도 (0~10wt.% NaCl 상당염농도)를 갖는 H2O-CO2-CH4-NaCl계 유체로부터 200˚~370℃의 온도범위에서 진행되었다. 금-은침전은 천금속계 황화광물 보다는 후기, 약 250℃ 근처에서 진행되었고, 유체불혼화에 따라 황화광물 침전 및 H2S 일탈이 야기되면서 주로 냉각 및 유황분압의 감소에 기인하였다.