Abstract
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This study has focused on the mineralogical and geochemical characteritics of evaporites from the mine waters and on the variation of constituents in mine water during the evaporation. The evaporites are frequently observed at the rock surfaces contacting mine water. In order to produce evaporites in the laboratory, mine waters were sampled from the abandoned mine areas(HS, LG and BJ) and air-dried at room temperature. During the evaporation of mine waters, TDS, EC values and the concentrations of major and minor ions increased, whereas dissolved oxygen(DO) values decreased with the time. The concentration of Fe increased gradually with evaporation time in the BJ and LG, whereas its relatively high founded in early time but rapidly not detected in the end of time due to removal Fe by formation-adsorption-precipitation of amorphous Fe hydroxide in the HS. Gypsum, epsomite, kaolinite, dolomite and illite were identified in the BJ sample, gypsum and epsomite were observed in the LG sample, and gypsum, epsomite and vermiculite were founded in HS sample by x-ray powder diffraction studies. The infrared spectra for evaporites show major absorption band due to OH stretching, adsorbed molecular water and sulfate stretching, respectively. Evaporites were heated at 65, 150, 250 and 350℃ for one hour in electrical furnaces. Gypsum was transformed into the bassanite at 150℃ and epsomite was transformed into the hexahydrite at 65℃, and then converted into the kieserite at 250℃. With increasing heating temperature, the intensity of absorption OH band(3407.11cm-1), adsorbed molecular water band(1654.39cm-1) and sulfate stretching band(1113.46cm-1) decreased, whereas sulfate stretching bands(668.35cm-1and 603.85cm-1) relatively increased in IR due to dehydration. In the SEM and EDS analysis for the evaporite, gypsum of well-crystallized, acicular, and columnar shapes were observed in HS samples and kaolinite of plate, flakes and hexagonal shapes were distinctly observed in BJ samples, and epsomite of sub-rounded shapes were observed in LG samples.
이 연구는 산성광산배수로부터 형성되는 증발잔류광물의 광물학적 및 지구화학적 특징 그리고 증발작용이 자연적으로 진행되는 동안 산성광산배수에서 일어나게 되는 수질변화를 지구화학적으로 고찰하고자 하였다. 증발잔류광물은 광산배수가 흐르는 현장의 하천에서 발견되고 있다. 3개지역의 산성광산배수(HS, LG 및 BJ)를 채취하여 실험실에서 자연건조시켰다. 증발작용이 진행되는 동안 TDS, EC 값들과 주성분이온 및 미량성분이온들의 함량은증가하나 DO 값은 감소한다. Fe는 BJ와 LG시료에서 증발작용이 진행될수록 증가하여 나타나나, HS 시료는 초기에 검출되고 있으나 증발 후기에는 검출되지 않고 있다. 이와 같은 원인은 수중의 Fe+2 이온이 용존산소에 의해 Fe+3 이온으로 산화되고 물분자와 가수분해되어 비정질의 철수산화물이 형성-흡착-침전되기 때문인것으로 판단된다. BJ 시료에서 석고, 사리염, 고령토, 돌로마이트 및 illite등이, LG 시료에서 석고, 사리염 및 vermiculite 그리고 HS 시료에서 석고와 사리염에 해당되는 X-선 회절 값이 관찰된다. 증발잔류광물에 대한 IR분석에서 광산배수로부터 형성된 증발잔류광물들은 OH, H2O 및 SO4기가 화학적으로 결합되어 있다. 증발잔류광물을 전기로에서 65, 150, 250 및 350℃로 각각 1시간 동안씩 가열하였다. 석고는 가열온도 150℃에서 bassanite로 전이되고, 사리염은 가열온도 65℃에서 hexahydrite로 그리고 가열온도 250℃에서 kieserite로 전이된다. 가열온도가 증가할수록 OH기(3407.11cm-1)의 흡수밴드, 물분자(1654.39cm-1)의 흡수밴드 그리고 황산염기(1113.46cm-1)의 흡수밴드에 해당되는 강도는 감소하지만, 황산염기에 해당되는 668.35cm-1 구간의 흡수밴드와 603.85cm-1 구간의 흡수밴드 강도는 상대적으로 증가한다. 증발광물에 대한 SEM 및 EDS분석에서 비교적 결정이 잘 형성된 침상 및 주상의 석고가 HS 시료에서 관찰되고, 고령토로 판단되는 육각 판상의 결정들이 BL 시료에서 그리고 사리염에 해당되는 원형의 결정들이 LG 시료에서 관찰된다.
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- Publisher :The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
- Publisher(Ko) :한국자원공학회
- Journal Title :Journal of the Korean Society for Geosystem Engineering
- Journal Title(Ko) :한국지구시스템공학회지
- Volume : 40
- No :5
- Pages :329-344


Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers







