가야 지역 보성 고령토 광상은 전반적인 회장암질 모암의 풍화양상과 더불어 국지적으로 하향 심화되는 고령토 광화양상, 특징적인 열수변질물(일라이트 및 스틸바이트)의 수반, 고령토 광물들의 광물상 관계 등으로 보아 열수변질-풍화잔류 혼성형 기원에 의해서 형성된 것으로 해석된다. 고령토 광석들은 그 산출상태와 광물조성 및 광물특성의 차이에 의해서 5가지 유형들로 구분될 수 있다. 이들 중에서 2종은 고령토 광물들 함유도가 대개 80% 이상인 고품위 광석형이고, 그 이하의 품위를 갖는 저품위 광석들은 사장석 잔류물을 다량 수반하거나 일라이트-질석-스틸바이트와 같은 독특한 불순물 광물상을 이룬다. 보성 고령토는 고령석과 할로이사이트가 공존하는 고령토 광물상을 보일 뿐만 아니라 그 결정도 및 결정형에 있어서도 다양한 양태를 이룬다. 보성 고령토의 광물상 및 결정상에 있어서의 다양성은 기본적으로 그 생성기원상의 복잡성에 기인한 것으로 여겨진다. 이 같은 다양한 광물상 및 결정도와 더불어 화학적 품질 요건, 열적 특성, 백색도 및 점성도 등과 같은 제반 응용광물학적 특성도 보성 고령토의 품질 기준상 불리한 여건을 가중시키는 것으로 평가된다.

볼 밀과 임팩트 밀의 분쇄율에 따른 단체분리(선택적 분쇄)와 공기 분급에 의한 고령토 광물의 성세특성을 조사하였다. 원광석을 볼 밀과 임팩트 밀로 분쇄하여 325 mesh 이하 미립자의 생성율을 유사하게 조절하였으며 미립자에 대한 화학성분을 분석함으로써 선택적 분쇄 특성을 조사하였다. 분쇄된 시료는 공기 분급기를 사용하여 미립자와 굵은 입자로 분리하고 각 산물에 대한 화학조성분석을 통하여 분쇄 방식에 따른 정제효과를 비교하였다. 볼 밀과 임팩트 밀 모두 분쇄율이 높아질수록 미립자의 고령토 품위는 낮아지는 경향을 나타내었다. 특히 볼 밀의 경우에서 석영, 장석과 같은 불순광물의 혼입으로 인해 미립자의 불순물 함량이 높아짐을 알 수 있었다. 볼 밀의 경우 공기 분급기의 분급점을 43 μm로 하면 정광의 생산율은 66.2 wt%이었으며 철성분 제거율은 5.3%, 칼슘성분 제거율은 34.6%로 나타났다. 반면 임팩트 밀을 사용하여 동일한 조건으로 분쇄 후 분급한 산물의 정광 생산율은 64.4 wt%이며 철성분 제거율은 34.2%, 칼슘성분 제거율은 67.6%, 티탄성분 제거율은 25.0%를 나타내어 임팩트 밀의 경우가 불순물의 제거에 우수한 결과를 보였다.

Weathering of biotite in Palgonsan granite was studied by using X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy, and electron probe micro analysis. Biotite altered to biotite/vermiculite regular mixed layer mineral (B/V) in the early stage of weathering. Although partially replaced by kaolinite with the progress of weathering. B/V is the major weathering product of biotite throughout the profile. During the formation of B/V, Mg, Fe and K are removed from a biotite layer to form a vermiculite layer by about 28%, 44% and 88%, respectively, whereas the Ti content is not changed. Considerable volume increase after the kaolinitization of B/V suggests that Al and Si are largely introduced from the external weathering solution. The silicate lattice templet of a weathering biotite facilitated the nucleation and growth of kaolinite. In the Palgongsan granite weathering profile, plagioclase weathered mostly into halloysite whereas biotite greatly contributes to the kaolinite crystallization though its small content in fresh rock.

습식체질법, 퇴적법 및 원심분리법을 이용하여 얻어진 산청고령토의 9개 입도분리시료에 대하여 체계적인 X-선 회절 및 주사전자현미분석을 시행한 결과, 각 입도분의 점토광물 조성은 고령토의 원조직과 관련이 있음을 알 수 있었다. 침전작용에 의하여 생성된 10-a 형 할로이사이트, 일라이트 및 침철석은 미세입도분에 농집되고 모광물의 가상으로 생성된 버미큘라이트는 굵은 입도분에 농집된다. 침전작용 및 가상으로 생성된 다양한 유형의 캐올리나이트는 넓은 입도 분포를 보이지만 일반적으로 굵은 입도분에 농집된다. 굵은 입도분의 할로이사이트는 고령토 원래의 방상구조의 파편들인 할로이사이트 또는 하로이사이트와 캐올리나이트의 덩어리들로 존재하며 분쇄, 초음파처리 및 화학처리에 의해 분산되지 않은 것들이다. 체계적인 습식입도분리 실험에 의하여 10-a형 할로이사이트와 캐올리나이트의 구분도 가능하였다. 버미큘라이트와 캐올리나이트 등의 굵은 광물은 2μm 이하의 점토입도분에서는 검출되지 않는 반면 일라이트 및 침철석은 그 양이 적은 경우 원시료만의 X-선 회절분석에서는 검출되지 않는다. 따라서 고령토의 광물조성을 이해하기 위해서는 체계적인 습식입도분리 실험이 필수적이다.

고령토의 조직과 산출상태의 관찰결과 산화철 광물을 침전시킨 철의 주요 근원은 모암인 회장암에 함유된 각섬석과 녹니석이다. X선 회절 분석결과 침철석은 녹니석이 버미큘 라이트로 변질되고 각섬석이 용해되기 시작하는 하부 백색 광석에서 우세하며, 적철석은 각섬석, 녹니석 및 버미큘라이트가 심한 용탈작용을 받는 상부 적갈색 광석이나 열 개에서 침철석과 함께 산출된다. 침철석 및 적철석내 Fe에 대한 Al의 치환량은 각각 6~26 mol% 및 5~8mol%이며 이 두 값 사이에는 비례 관계가 있다. 회절선폭의 크기로부터 계산된 침철석과 적철석의 평균 입자크기는 340a 이하이며 침철석은 약간의 침상을 보이는 반면 적철석은 탁상이다. 전자현미경 관찰에 의하면 버미큘라이트와 수반되는 침철석은 침상 또는 성상이나 적갈색 광석에서는 그러한 특징이 작다. 적철석은 육각 또는 원형을 보이나 상부 적갈색 광석에서는 보다 불？칙한 모양이다. 적철석과 침철석의 광물학적 특성을 합성실험에서 보고된 결과들과 비교하여 성인적 측면에서 논의되었다. 이 지역에서는 침철석과 적철석의 생성에 적합한 기후조건들이 중첩된 것으로 생각된다.

The kaolin deposits in Hadong-Sancheong area, have been formed by supergene weathering of anorthositic rocks including anorthosite, leucogabbro, and gabbro. Kaolin consists chiefly of halloysite(10a) and kaolinite with other minerals such as illite, vermiculite, plagioclase, hornblende, quartz amorphous materials(allophane and siica), goethite, and hematite. Goethite and hematite are the major coloring agents of the reddish brown and other colored kaolins. Other common accessory minerals are magnetite, ilmentite, anatase, gibbsite, I/S, C/V, chlorite, lithiophorite, and birnessite. Paragonite, dravite, laumontite, clinozoisite, muscovite, scolecite, stellerite are locally found. Al substitution of Fe in goethite and hematite decreases from the surface zone toward the deeper zone. The kaolin deposits show three horizontal zoning; the upper reddish brown, middle pink, and lower white zones. All the zones are characterized by somewhat different mineralogy. The factors for the formation of kaolin deposits in Hadong-Sancheong area are 1) the presence of anorthositic rocks, 2) the low flat or gentle topography, 3) the favorable climate, and 4) the long-continued preservation of kaolins with-out erosion.

최근 국내에서의 고령토의 다양한 공업적 이용추세는 다량의 고품위 고령토를 필요로 하게 되었다. 그러나 하동-산청지역의 고령토 광석은 저품위가 대부분인 반면 그 양은 막대하다. 고령토의 저품위 현상은 산화철광물과 함철 규산염광물등 고령토 이외의 광물들이 고령토 광석에 다량 함유된데 기여한다. 그릴제거, 자력분리 및 디티오나이트에 의한 침출등 종래의 정제 방법에 의하여 제작된 고령토 정광에는 아직도 상당량의 철분이 함유되어 있어서 정광의 품위가 높지 않다. 고령토 광석으로부터 분리해낸 순수한 할로이사이트는 평균 Fe2O3 0.4%를 함유하고 있으며 이 철분은 할로이사이트내에 구조철로 함유되어 있다. 고령토에 함유되어 있는 함철광물로는 산화광물(적철석, 자철석, 침철석, 티탄철석)과 규산염광물(감섬석, 버미큘라이트, 일라이트, 녹니석)이 있다. 종래의 정제방법으로는 대부분의 산화철광물들은 제거 되었지만 버미큘라이트(Fe2O3 0.9%)와 일라이트 (Fe2O3 1.2%)는 고령토 정광에 계속 남아 있어서 저품위 정광이 되고 있다. 버미큘라이트와 일라이트의 함유가 주로 고령토 정광의 저품위의 원인이 되고 있기 때문에 고품위 고령토 정광을 생산하기 위해서는 이들 두 광물을 제거해야 한다.