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병철 담
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1 한국지반환경공학회논문집제권제호 11년 월 pp. 15~ 천연광물을이용한황철석표면코팅을통한폐광산산성배수저감기술개발 Developing for Reduction Technology of AMD through Coating on the Surface of Using Minerals 윤현식 1) 지은도 ) 지민규 1) 이우람 ) 양중석 3) 박영태 ) 권현호 5) 지원현 ) 김기준 7) 전병훈 ) 최재영 Hyun-Shik Yun Eun Do Gee Min Kyu Ji Woo Ram Lee Jung-Seok Yang Young-Tae Park Hyun-ho Kwon Won-Hyun Ji Kijoon Kim Byong-Hun Jeon Jaeyoung Choi ABSTRACT : In this study, the effect of surface coating on iron-sulfide mineral for preventing the product acid mine drainage(amd) was progressed by oxidation process of sulfide minerals abandoned mine Area. Three abandoned mines, Yongdong coal mine, Sil Lim mine, and Il Koang mine were selected as a sulfide mineral resource due to higher contamination rate. Six coating agents, apatite, limestone, mangnite, dolomite, bentonite, and cement were used for preventing the AMD with H O and NaClO as a oxidizing agent helping for oxidizing process on sulfide minerals. Experimental results showed that sulfide mineral surface was coated effectively. Cement has a higher ability of preventing AMD when the ratio of cement to mineralis 1:1 and experimental condition is maintaining Days. Keywords : Acid mine drainage, Coating, Mineral, Oxidizing agent 요지 : 본연구에서는폐광산의산성광산배수 (Acid Mine Drainage, AMD) 의발생을억제하기위해산성광산배수의주원인인황철석표면을천연광물및시멘트를사용하여화학적으로코팅하여산성광산배수의문제를해결하고자한다. 표면코팅에필요한철이온의생성을위해먼저산화제 H O, NaClO 를이용하여표준황철석, 영동탄광, 신림광산시료의표면을산화시켰다. 그리고천연광물 ( 인회석 (Apatite), 석회석 (Limestone), 망간광 (Mangnite), 돌로마이트 (Dolomite), 벤토나이트 (Bentonite), 시멘트 (Cement)) 를이용하여발생된철이온과천연광물의이온을결합시켜표면코팅을진행하였다. 그결과시멘트와시료의양을 1:1로이용하고 일이상진행하였을때위의실험조건에서가장효과적으로황철석의표면을코팅하여 SO 의발생이억제되었다. 주요어 : 산성배수, 코팅, 천연광물, 시멘트, 산화제 1. 서론 폐광산에서산성광산배수 (Acid Mine Drainage, AMD) 는수계및토양을오염시키는주오염체로작용한다. AMD 는주로광산내에존재하는황철석등의황화광물의산화로부터발생되며. 황철석이지하에서대기와차단되어존재할경우는안정된광물로존재를하지만일단, 광산의개발로인해대기와지하수에노출되게되면산소와물과반응하여산화되면서 AMD를배출하게된다 (Nyavor 등, 1995;Oh 등, 1999). AMD가수계나토양으로배출되게되면고농도의중금속 (Fe, Cd, Cr, As, Pb 등 ) 과 SO 를포함하게되며낮은 를가지는것을특징으로한다. 이로인해중금속이쉽게이동할수있게되며지하수와지표수를오염시키거나수중생태계를파괴하게된다. 또한하천으로유입된 AMD는하천수와합쳐지면서적갈색의침전물 (Fe(OH) 3) 을생성하여하천을오염시킬수있다 (Perez-Lopez 등, 7). 토양으로유입된 AMD는수계로유입된것과마찬가지로토양을중금속으로오염시켜작물의생장을방해하고중금속으로 1) 비회원, 한국과학기술연구원박사과정 ) 비회원, 한국과학기술연구원석사과정 3) 비회원, 한국과학기술연구원선임연구원 ) 비회원, 한국과학기술연구원연구원 5) 비회원, 한국광해관리공단연구소장 ) 비회원, 한국광해관리공단연구원 7) 비회원, 산하 enc 상무 ) 비회원, 연세대학교환경공학부교수 정회원, 한국과학기술연구원선임연구원 ( jchoi@kist.re.kr)

2 오염된작물을생산하게된다. 이처럼 AMD의오염이심각해지면서국내외에서이를해결하고자많은연구들이진행되고있다 ( 박영구등, ; 이규호등, ;Nyavor 등, 1995). 국내에소개된 AMD의정화방법은모두오염발생후 AMD 를처리하는방법으로써약 3개소에설치하여운영되고있으며이를자연정화방법인수동처리방식 (Passive treatment system) 과화학적방법과생물학적방법을이용하는강제처리방식 (Active treatment system) 으로나누어설명할수있다. 수동처리방식은강제처리방식보다효율은떨어지지만경제적으로저렴하고유지보수가간편하다는장점이있다. 하지만넓은부지의필요와처리용량이소규모로이루어진다는단점을가지고있어국내가행및폐광에많이적용되고있지는못하다. 강제처리방식은가장많이사용되는 AMD 처리방법으로인위적으로중화제를첨가하여 상승에의한중화촉진법으로유지관리비용 ( 약품비 ) 은수동처리방식보다많이소요되지만그효율이보장된다는장점을가지고있다. 또한중화제투입공정, 중화반응조, 침전, 탈수조로그구성이비교적간단하다. 하지만처리시발생하는저비중의슬러지를동반하는단점을가지고있다 ( 안남규등, 7; 오재일등, 5; 정영욱등, ). 만일 AMD의발생을사전에차단할수있다면이는비용과효율면에서큰이익을가져다줄수있기에효과적으로 AMD를사전에처리할수있는방법을모색하는연구가국외에서몇몇진행중에있다. 특히황철석의산화를사전에방지해 AMD의발생을저감하고자인산염및실리케이트를이용한황철석의표면을코팅하는연구가주로진행되었다 (Nyavor 등, 1995). AMD 발생을저감할수있는사전저감기술을개발하기위해서 AMD 를발생시키는황화광물의대표인황철석의산화과정을이해할필요가있으며그반응식은다음과같다 (Huminicki 등, ). py-h O :FeS (py)+7h O =Fe + +SO +H + +H O (1) py-do : FeS (py)+7/o +H O=Fe + +SO +H + () py-fe(iii) : FeS (py)+1fe 3+ +H O=15Fe + +SO +1H + (3) Fe(II)-H O :Fe + +.5H O +H + =Fe 3+ +H O () Total Reaction : FeS +15O +1H O Fe(OH) 3+H (5) 황철석의산화과정중발생되는 Fe 3+ 는용해도가낮아초기에는산화에직접적인영향을미치지는못하지만시간이경과함에따라 의감소로점차산화반응에촉매로작용하며황철석의산화를촉진하게된다 ( 대한광업진흥공사, 199). 그러므로황철석의산화를효과적으로방지하고이 를통해 AMD의발생을저감하기위해서는황철석의표면을화학적으로코팅하여산소와의접촉차단이가장필요한과정이다. 이에국내에서는인산염을이용해안산암으로조성된산사면에존재하는황철석의표면을코팅하고자하는연구가진행되었다 ( 이규호등, ). 하지만안산암계열의산사면에국한된연구이며화학제의사용으로인한 차적인환경오염과고가의처리비용이예상되는등문제점을노출하였다. 그래서본연구에서는안산암계열로국한된환경이아닌실제폐광산내의석탄과셰일그리고화성변성암내여러종류의암석내에존재하는황화광물이산화되어발생하는 AMD를사전억제하는방법을개발하고자한다. 이를위해기존의연구에서사용한인산염과같은화학물질에비해상대적으로저렴하고환경에비교적악영향을덜미치는천연광물을이용하여황철석을코팅하고자하였다. 본연구는폐광산현장의 AMD 억제기술개발로서, 광산별산성배수발생특성을지구화학적으로파악하고광산특성에맞는 AMD 억제기술을개발하는데목적이있다. 실험은황철석시료가존재하는국내폐광산을대상으로다양한산화제및표면코팅제를이용한피막형성실험을회분식으로진행하였으며, 최적피막형성조건을도출하고저감효율을알아보았다.. 실험재료및방법.1 시료채취및천연광물본실험에서는표준황철석, 석탄광산 1종, 금속광산 1종을이용하여실시하였다. 광산시료의대조군인실험에사용한표준황철석 (FeS, Ward'sScience, USA) 은 Peru산을구입하여사용하였으며석탄광산으로사용된영동탄광은강원도강릉시임곡리 (37 3'"N, 5'3"E) 에소재하며, 1995년석탄합리화사업으로폐광되었다. 지질은하부에선캠브라아기의태백산변성암체와이를부정합으로피복한고생대조선계층이존재하며, 그위로평안계층의위치하에이들을관입한화강암체가자리한다 ( 대한광업진흥공사, 199). 오염원은주로철, 망간등의중금속이며광산입구에서약. 정도의 AMD가하루에 5,톤씩배출되고있다. 금속광산으로는원주시소제의신림광산 (37 1'5.5"N 5'9.3"E) 으로광산부근의지질은흑운모편마암류등이분포하며광상은이편마암에발달하는열극을충진한형태이다. 또한주변환경에영향을줄수있는오염원으로는 1개소의개방된갱구와대량의광미및폐석이자연방치되어있고, 광산활동당시사용되어진폐시설과폐건물이 1 >> 천연광물을이용한황철석표면코팅을통한폐광산산성배수저감기술개발

3 방치되어있다. 특히광미장과폐석장은하천과인접해있어집중강우에의한유실이되고있어주요오염원으로판단되며, AMD내에철, 구리등의중금속이다량포함하고있어서사후관리가필요한지역이다.. 시료와천연광물의준비 AMD 를발생시키는시료들은미세한입자크기를가지고산점상으로분포하기때문에시료와천연광물은파쇄기 (pulverisette 1, Fritsch사 ) 와미분기 (pulverisette 1, Fritsch사 ) 을이용하여 표 1. 시료의성분 (XRF) Young Dong(YD) Sil Lim(SL) Fe S Cu...77 Si Al Ca Cr Cl.75. Na Mg K P Ti Mn 1.33 Ni..79 Zn.179. As.9.1 Rb.1.1 Sr Ba.3 미분하고 1mesh 표준체로체거름하여입도분리하였다. 이후표준황철석및시료표면의산화물을제거하기위하여.1N HCl과아세톤을이용하여세척한후건조하여사용하였다. 건조된시료는대기중에서산화를방지하기위해질소를충진한혐기성챔버에보관하여사용하였다 ( 이규호등, )..3 분석 시료의용출시용액의특성을파악하기위해, 전기전도도, 온도를즉시측정하고, 소량의용액샘플을.µm 실린지필터 (Smartpor Syringe Filter ) 로여과하여이온크로마토그래피 (Ion chromatography, IC, 5 Professional IC, Metrohm, Switzerland) 를이용하여 SO 를, ICP-OES(Varian 73-ES) 를이용하여중금속 (Fe, Cu, Zn, Cd, As, Pb, Ni) 을측정하였다. 그리고 Fe + 는 Humas Kit를사용하여 UV Spectrophtometer (HUMAS, Think HS 33, λ 51nm) 로분석하였다.. X 선회절분석 (X-Ray Flourescence Spectrometry, XRF) 대상광산시료의화학조성은 Automatic Sequential X-Ray Fluorescence Spectrometer(SDS-3, XRF) 를이용하여분석하였다 ( 표 1). 또한사용되어진천연광물은 종으로인회석 (Apatite), 석회석 (Limestone), 망간광 (Mangnite), 돌로마이트 (Dolomite), 벤토나이트 (Bentonite), 시멘트 (Cement) 를사용하였다. 이들천연광물의화학조성은표 에기재하였다..5 산발생능력평가방법 암석내황화광물에의한산발생능력 (acid generation potential) 평가는산발생능력을결정하는정적인 (static) 방법으로평 표. 천연광물의성분 (XRF) Apatite Limestone Mangnite Dolomite Bentonite Ca P.7 Si Al S.31.3 K.31 Na 3.57 Mg Fe Mn 9. *1% 가안되는부분은연소된성분 Cement 한국지반환경공학회논문집제 권제 호 >> 17

가하였다 (USEPA, 3). 암석의산발생가능성평가는순산발생능력 (Net Acid Producing Potential, NAPP) 값과순산발생량 (NAG) 테스트를통해얻은 NAG를도식화하는방법이다. 평가방법은총 단계로 1 5mL 비이커에.5g의미분화된시료 (mesh 이하 ) 를담는다. 5mL의 15% 과산화수소를비이커에담는다.

4 가하였다 (USEPA, 3). 암석의산발생가능성평가는순산발생능력 (Net Acid Producing Potential, NAPP) 값과순산발생량 (NAG) 테스트를통해얻은 NAG를도식화하는방법이다. 평가방법은총 단계로 1 5mL 비이커에.5g의미분화된시료 (mesh 이하 ) 를담는다. 5mL의 15% 과산화수소를비이커에담는다. 3 시계접시를덥고하루동안후드에놓아둔다. 5 o C 가열판에서두시간동안가열한다. 5 상온으로방냉한다. 증류수를이용하여최종용액의부피가 5mL이되도록한다. 7 를측정한다 (NAG ). NAG 가 보다크면.1M NaOH로, 보다작으면.5M NaOH를이용하여 가.5(NAG to.5) 과 7.(NAG to 7.) 이될때까지적정한다 (Sobek 등, 197). NAG (kg H /tonf)=(9 V M)/W () 여기서, V는수산화나트륨용액의양 (ml), M은수산화나트륨용액의농도 (mole/l), 그리고 W는시료의무게 (g) 이다. 순산발생능력은총황함량을이용한최대산발생능력 (MPA) 및산중화능 (Acid Neutralization Potential, ANC) 을이용하여식 (7) 에의해나타낼수있다. ANC는표준 1N HCl을이용하여시료내에포함되어있는중화물질을모두반응시킨후소모된 HCl의양을표준.5N NaOH 를이용하여역적정 (back titration) 함으로구할수있다. NAPP (kg H /tonf) = MPA ANC (7) MPA (kg H /tonf) = total S(%) 3. 위의식 (), (7) 에의한결과값들로실험결과를도식화하면첫째, 산을발생시키지않는시료군 (Non-Acid Forming, NAF), 둘째, 산을발생시킬수있는시료군 (Potentially Acid Forming, PAF), 셋째, 산발생가능여부가불분명한시료군 (Uncertain, UC) 을나누어나타낼수있다 ( 그림 1).. 코팅실험방법 AMD 발생저감을위한천연광물및시멘트를이용한코팅의효과를알아보기위해본연구에서는폐루산 (Huanzala, Peru) 표준황철석 (FeS,Ward`s Science, 미국, S함량 : %), 영동탄광 (S함량: 1.1%), 신림광산 (S함량: 1.%) 의노두에서채취한암석을사용하여실험을실시하였다. 철인산염을이용한피막형성실험을참고하여 ( 이규호등, ).1M의 H O ( 동우화인켐 ) 과.1M NaOAc를포함한용액을표면산화제로사용하고자제조한후 HCl과 NaOH를이용하여 를 으로조절한용액 3mL와천연광물 ( 인회석 (Apatite), 석회석 (Limestone), 망간광 (Mangnite), 돌로마이트 (Dolomite), 벤토나이트 (Bentonite)) 과시멘트 (Cement) 를각각.3g씩 5mL conical tube에담고 1,,, 일, 주동안교반 (15rpm ) 하였다. 교반된용액을.μm 실린지필터 (Smartpor Syringe Filter) 를이용하여여과한후 ICP-OES(Varian 73-ES) 를이용하여 Total Fe, As, Cu, Ni, Zn, Pb, Cd의중금속농도, IC(Metrohm 5 professional IC) 로는 및 PO 3- 의음이온농도를분석하였다. 또한, Fe + 는 Kit 법을이용하여 UV spectrophotometer(humas, Think HS 33) 로분석하였다. 또한산화제의종류에따른표면코팅의효율을확인하기위해.1M H O 를.1M NaClO로대체하여실험을실시하였다. 피막형성은천연광물의종류와.1M H O 또는.1M NaClO와.1M NaOAc의첨가여부에따라샘플을준비하였다..7 Desorption 실험 코팅제의내구성을알아보기위해천연광물 ( 인회석, 망간광, 시멘트 ) 을넣고 일간반응시키고생긴천연광물및광산시료를 오븐에서 시간건조시켰다. 이후상온에서충분히방낸후 DW 3mL를첨가한후 1일동안교반 (15rpm ) 하였다. 교반된용액을.μm 실린지필터 (Smartpor Syringe Filter) 를이용하여여과한후 IC (Metrohm 5 professional IC) 로 음이온농도를분석하였다. 3. 실험결과및토의 3.1 대상시료의산발생능력평가 NAPP(Kg H /tonf) 그림 1. 시료의 NAPP 와 NAG 를이용한분리 코팅실험에앞서영동탄광및신림광산시료의정적인산발생능력평가를수행한결과, 두시료모두 +NAPP 값을 1 >> 천연광물을이용한황철석표면코팅을통한폐광산산성배수저감기술개발

5 나타내었으며영동탄광은.5 이하의 NAG 값을신림광산은약 7을나타내었다. 산발생능력평가의결과로영동탄광은 PAF, 즉산발생능력을가진암석으로평가되었으며, 신림광산은 UC, 즉산발생여부가불분명한시료로확인되었다 (Sobek 등, 197)( 그림 1). 신림광산의경우암석에포함된다량의석회석이산중화능력을증가시킴으로산발생능력을감소시킨것으로생각된다. NAG를이용한연구사례에서는 NAG 값이 3.5 미만은산성광산배수의발생가능성이크고, 3.5에서 5.5 까지의경우는위험도가적고 5.5 이상은그가능성이희박할것으로제시되기도하였다 (Lawrence 등, 1997). 하지만시료내황함량이 1.% 로매우높게나타난신림광산은 NAPP값측정결과가영동탄광의 NAPP값인약 3kg H /tonf 보다.5배정도큰약 77kg H /tonf로.배많게나타났다. 이는신림광산이산발생가능여부가불분명한시료군에속하더라도순산발생능력은오히려영동탄광보다높은것으로판단된다. 3. 코팅제조합에따른 SO 의제거천연광물 ( 인회석 (Apatite), 석회석 (Limestone), 망간광 (Mangnite), 돌로마이트 (Dolomite), 벤토나이트 (Bentonite)) 와시멘 트 (Cement) 그리고두종류의산화제인.1M H O,.1M NaClO, 그리고.1M NaOAC를첨가하고 를 으로조절하여실험을진행하였다. 본실험을통하여황철석표면에 vivianite, strengite, Fe Mg, Fe Mn 과같은 AMD 발생을저감할수있는표면침전물이생성하는데천연광물과시멘트가효과적인지를조사하였다 ( 한국지질자원연구원, 7; Harris 등, ). 황철석과반응하여표면에 vivianite, strengite와같은철인산염광물을생성할수있는인산염은인회석으로부터, Fe Mg, Fe Mn 형태로표면에 complex 를형성하는데사용되는 Mg, Mn은망간광과돌로마이트로부터각각발생될것으로예상하여실험을진행하였다. 또한주로차수제로사용되고있는벤토나이트는황화광물이물과의접촉을차단하여 AMD 발생을저감할것으로예상되어지며산화를방지할수있을것이라판단하여사용하였다. 본실험에사용한시멘트는천연광물은아니지만그라우팅제로널리사용되고있는물질로광산의절리에그라우팅을진행하였을때물과의접촉을차단할뿐아니라황화 광물과의반응시효과적으로 를저감할수있는물질로사용할수있는지평가하고자하였다. 우선천연광물과황화광물과의코팅에필요한이온의생 1 (a) 3 5 (b) 1 1 (mg/l) 1 DIW.1 M NaOAc.1 M H O.1 M NaOAc +.1 M H O Fe(II) (mg/l) DIW.1 M NaOAc.1 M H O.1 M NaOAc +.1 M H O (c) 5. (d).5 Total Fe (mg/l) 15 1 DIW.1 M NaOAc.1 M H O M NaOAc +.1 M H O.5. DIW.1 M NaOAc.1 M H O.1 M NaOAc +.1 M H O 그림. H O 와 NaOAc 조합에의한표준황철석의특성 (a) 농도 (b) Fe(Ⅱ) 농도 (c) Fe 농도 (d) 한국지반환경공학회논문집제 권제 호 >> 19

6 성을확인하는실험을수행하여표면코팅을효과적으로할수있는첨가제의조합의선정을위해 DIW,,1M NaOAc,.1M H O, NaOAc +.1M H O 을첨가하여시간에따른 SO, Fe(II), Total Fe의농도와 를확인하였다 ( 그림 ). 그결과가장많은 SO 를발생하고최종 가 ~5로나타나고있는.1M NaOAc +.1M H O 조합을사용하였을때가장안정적으로코팅을할것이라판단하였다. 본결과를토대로.1M NaOAc +.1M H O 를포함한용액을 으로조절후천연광물및시멘트시료를함께포함시켜 15rpm, 5 조건에서회분식실험을진행하였다. 그결과모든조합의실험에서최종 가 ~로 이상의영역에서침전되는 Fe의특징으로인해용출액에서 Total Fe 가검출되지않았다. 그림 3(a) 은표준황철석, 영동탄광, 신림광산의암석에천연광물및시멘트와 NaOAc +.1M H O 를첨가하여 일동안교반하여 SO, 의결과를나타낸것으로인회석 (Apatite) 은인산기를함유하고있어철인산염과같은침전으로인한표면코팅의효과를기대하고사용되었는데오히려 XRF를통해확인된인회석내에존재하는.31% 의황으로인해표준황철석, YD, SL 모두인회석을첨가하지않은 Control 보다더많은양의 SO 가용출되었다 ( 표 ). 그양은 일경과하였을때약 ppm에서 3ppm 정도더많은양의 SO 가검출되었으며 AMD 저 (mg/l) (a) YD SL YD SL 1 1 감에효과적이지못했다. 석회석, 망간광, 돌로마이트, 벤토나이트는 SO 의농도가비슷한경향을보이고있다. 또한표준황철석, 영동탄광, 신림광산의경우 Control 보다많은양이용출되지는않았지만시간이경과함에따라미량씩증가함을보이고있었다. 이는시료내존재하는황철석의산화가진행되게되면서일정시간이경과하게되면코팅제의역할을충분히수행 하지못한다고판단된다. 반응시간이경과함에따라 가점차증가함을보이고있는인회석, 석회석, 망간광, 돌로마이트, 벤토나이트와는다르게시멘트의경우만그양이급격히감소함을보이고있다 ( 그림 ). 이는시멘트의주요수화반응인 3CaO Al O 3 + 1H O+Ca H O 3CaO Al O 3 Ca H O () 에의해발생된 SO 가 Ca 로일부침전되고침전된 Ca 는 3CaO Al O 3 Ca H O을형성하면서고형화된것으로판단된다. 이러한이유로인해시멘트를사용하였을때 일이후미량의 SO 가검출되었으며 조절을위한버퍼 (.1M NaOAc) 의효과를무시하고 1 이상의높은 를보이고있지만 일동안교반하고.1M H O 사용하였을때 SO 의발생량을표준황철석.%, 영동탄광 77.%, 신림광산 79.1% 감소시켰다. 3.3 산화제종류에따른제거효율과교반시간에따른영향 표준황철석을사용하여.의실험방법으로진행하였으 며.1M H O 와 NaClO 두가지산화제에따른 제거 (mg/l) (b) Control Apatite Limestone Mangnite Dolomite YD SL YD SL Bentonite Cement 1 (mg/l) Control Apatite Limestone Mangnite Dolomite Bentonite Cement Control Apatite Limestone Mangnite Dolomite Bentonite Cement 그림 3. 천연광물을이용하여표준황철석, 영동탄광, 신림광산의샘플을코팅후 농도와 결과 ( 일간교반 ) (a).1m H O +.1M NaOAc (b).1m NaClO +.1M NaOAc 그림. 천연광물을이용하여표준황철석을코팅하였을때시간에따른 농도의변화 (1,,, Shaking,.1M H O +.1M NaOAc) >> 천연광물을이용한황철석표면코팅을통한폐광산산성배수저감기술개발

7 율을조사하였다. 산화제는황화광물의표면을산화시켜표면피막형성의중요한 complex 반응을발생시키며황철석의추가산화를막아 AMD 발생을저감할수있다. 본실험에서는황철석에두종류의산화제를적용시켜산화과정에서용출되는철과산화제와의반응성을관찰하였다. 표준황철석에산화제.1M NaClO 를첨가한결과.1M H O 를사용했을때보다 Total Fe는.ppm 에서 7.7ppm으 로크게증가하였고 역시 15.7ppm에서 35.17ppm으로용출량이증가하였음을확인할수있었다. 이는또한 Buffer(.1M NaOAc) 를첨가하여실험을진행하였을때는.1M H O 에서와마찬가지로 Total Fe는검출되지않았고 SO 는 일의경우표준황철석은 ppm, YD 는 ppm, SL은 ppm으로증가하였다 ( 그림 5). 또한표준황철석시료에.1M NaClO 를이용하고코팅물질로 Cement(.3g) 를이용하였을때 1일 :.1ppm, 일 : 111.ppm, 일 :.ppm, 일 : ppm의 SO 가검출되었다 ( 그림 3). 감소되기시작하는시간은 H O 와동일하였으며.1M NaClO와 Cement(.3g) 를사용하였을때 SO 의발생량을표준황철석 1%, 영동탄광.%, 신림광산.3% 감소시켰다. 이는 H O 보다 NaClO가더강력한산화력을가진것을나타내는결과이며표면코팅에필요한이온 (Fe +,SO ) 을생성하기위한산화제로사용시 H O 보다사용량을감소시키는대체산화제로사용될수있을것이다. 또한산화제인 H O 를사용하여장기간실험이진행되었을경우의변화를알아보기위해.의실험방법으로 주동안회분식교반실험 (15rpm ) 을진행하였다. 그결과표준황 철석은 17~5% 발생량이줄어들었고영동탄광, 신림광 산은모두 발생량의변화가없었다. 이같은결과는폐광 산시료를이용해실험을진행할경우표준황철석보다상대적으로적은황함량 ( 표준황철석 S: %, 영동탄광 S: 1.1%, 신림광산 S: 1.%) 으로인해 발생량이적기때문에 일이상의교반은필요치않은것으로판단된다 ( 그림 ). 또한표준황철석 (S : %) 에비해황함량이낮은영동탄광 (S : 1.1%), 신림광산 (S : 1.%) 의경우는상대적으로낮은 SO 가용출됐다. 하지만시간이지남에따라영동탄 광은 가. 5.로낮아지고 또한 ppm으로신림광산은 가.7 7.로높아지고 또한 ppm으로미량이지만증가함을보이고있다. 이는장기적인시간이흐르게되면영동탄광시료내에포함된황철석의산화로인해 AMD가충분히발생하고이로 (mg/l) (mg/l) (a) (b) Control Apatite LimestoneManganiteDolomite Bentonite OPC H O NaClO 35 3 (c) Control Apatite LimestoneManganiteDolomite Bentonite OPC 1 (mg/l) 1 (mg/l) 그림 5. 산화제를 H O, NaClO 로달리하여광산시료를코팅하였을때 농도의변화 (1:+.1M oxidizing agent, : +.1M oxidizing agent +.1M NaOAc, 3:YD +.1M oxidizing agent +.1M NaOAc, :SL +.1M oxidizing agent +.1M NaOAc) 5 Control Apatite LimestoneManganiteDolomite Bentonite OPC 그림. 천연광물을이용하여광산시료를 일, 주코팅후 의농도변화 ((a) +.1M oxidizing agent +.1M NaOAc, (b)yd +.1M oxidizing agent +.1M NaOAc, (c)sl +.1M oxidizing agent +.1M NaOAc) 한국지반환경공학회논문집제 권제 호 >> 1

8 (mg/l) 5 3 After Coating Desorption 감사의글 본연구는한국과학기술연구원의기관고유사업 (Z39) 및한국광해관리공단의연구용역인광산배수억제기술개발사업 (G73) 에의해수행되었으며이에감사드립니다. 1 참고문헌 Control Apitite Manganite OPC 그림 7. 코팅한후시료의 SO desorption( 오븐건조후 DW 3mL 1일교반 (15rpm, 5 )) 인해 SO 의양이증가되었다고판단된다. 3. Desorption 천연광물 ( 인회석, 망간광, 시멘트 ) 을이용한코팅실험후내구성을확인하기위하여 Desorpton 실험을실시하였다. 그결과인회석및망간광은 SO 의용출이발생하지않았으나코팅의효과가우수하였던시멘트의경우약 3ppm 정도용출되었다. 이는수용액상태에서의시멘트수화반응이매우약하게결합되어발생된결과이며차후시멘트사용시적절한양을검토할필요성이있다.. 결론 AMD 발생의사전억제를위해표준황철석, 영동탄광, 신림광산에천연광물및시멘트를이용한코팅실험을진행한결과.1M NaOAc +.1M 산화제 (H O, NaClO) 를사용하고천연광물 ( 광산시료 : 천연광물 =1:1) 을사용하였을때황철석을안정적으로코팅하여 SO 의발생량을저감함을알수있었다. 또한표준황철석, 영동탄광, 신림광산과천연광물의양을 1:1로사용하였을때 SO 의발생량이감소함을알수있었으며특히시멘트 (Cement) 의경우가탁월하게 SO 를저감시킴을알수있었다. 그리고 일이상의교반 은코팅의효과가상승하지않았으며이미발생한 또한감소시키지못했다. 한편산성광산배수는성분특성이폐광산마다다양하고, 지질학 광물학적특성에따라각기다른중금속을함유하며화학적처리시중금속원소마다공침 가달라향후시료특성에따른표면코팅제적용에대한메커니즘의연구가필요하다. 또한적절한천연광물의양과 일이상경과한후의코팅효과그리고폐광산시료의비율을달리하여코팅하는실험이더진행되어야할것이다. 1. 대한광업진흥공사 (199), 한국의석탄광 ( 上 ), 서울, pp. 1.. 박영구, 박준석, 홍성주 (5), 소석회를이용한산성광산배수중화처리, 공업화학회지, Vol. 1, No. 3, pp. 391~ 이규호, 김재곤, 김탁현, 이진수 (), 산성배수발생저감을위한황철석표면의철인산염피막형성연구, 자원환경지질, Vol. 39, No. 1, pp. 75~.. 안남규, 오재일, 이재현 (7), 재생잔골재알칼리생성조를이용한산성광산배수처리, 한국폐기물학회지, Vol., No., pp. 15~ 오재일, 박상우 (5), 다양한알칼리중화제적용에따른발생 AMD( 산성광산배수 ) 슬러지의침전특성, 대한토목학회지, Vol. 5, No. b, pp. 39~315.. 정역욱, 강상수 (), 슬러지반복중화 - 침전법에의한광산배수슬러지및수질특성변화, 한국지구시스템공학회지, Vol. 1, No. 5, pp. 39~ 한국지질자원연구원 (7), 도로건설절취사면의산성배수발생저감을위한피막형성기술개발, 건설기술혁신최종보고서, R&D/ 핵심기술 A, pp Harris, D. L. and Lottermoser, B. G.(), Evaluation of Phosphate Fertilizers for Ameliorating Acid Mine Waste, Applied Geochemistry, Vol. 1, No. 7, pp. 1~5. 9. Huminicki, D. M. C. and Rimstidt, J. D.(), Iron Oxyhydroxide Coating of for Acid Mine Drainage Control, Applied Geochemistry, Vol., No. 9, pp. ~ Lawrence, R. W. and Wang, Y.(1997), Determination of Neutralization Potential in the Prediction of Acid Rock Drainage, Proceedings of the Fourth International Conference on Acid Rock Drainage, Vancouver, BC, pp. 15~ Nyavor, K. and Egiebor, N. O.(1995), Control of Oxidation by Phosphate Coating, Science of the Total Environment, Vol., No. 3, pp. 5~37.. Oh, J. K., Kim, Y. S., Lim, M. H., Kim, S. G., Lee, H. Y. and Han, C.(1999), A Study on the Chemical Decomposition of, Korea Institute of Science and Technology, Vol. 3, No., pp. 9~ Perez-Lopez, R., Nieto, J. M. and de Almodovar, G. R.(7), Utilization of Fly Ash to Improve the Quality of the Acid Mine Drainage Generated by Oxidation of a Sulphide-Rich Mining Waste, Chemosphere, Vol. 7, No., pp. 137~1. 1. Sobek, A. A., Schuller, W. A., Feeman, J. R. and Smith, R. M. (197), Field and Laboratory Methods Applicable to Overburden and Minesoils, EPA Report No. /7-5, pp. 7~ USEPA and Hardrock Mining(3), A Source Book for Industry in the Northwest and Alaska, Appendix C; Characterization of Ore, Waste Rock and Tailings, pp. C1~C17. ( 접수일 : 심사일 : 심사완료일 : ) >> 천연광물을이용한황철석표면코팅을통한폐광산산성배수저감기술개발

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통권 제101호(2007년 10월호) 특허가족 건강길라잡이(비만 시리즈4) 특허가족 건강길라잡이 (비만 시리즈 4) 변리사 김 일 성 킴스국제특허법률사무소 2. 비만과 영양소 4. 무기질(Minerals) 무기질은 단백질, 당질, 지질들과 달리 에너지를 낼 수 없고, 비타민류와 달리 조리과정에서 파괴되지 않는다. 그러나 물에 용해되므로 조리 중의 용액을 버리