Technical Report

Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers. 31 August 2023. 252-264
https://doi.org/10.32390/ksmer.2023.60.4.252

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 본 론

  •   몽골의 지형 특성

  •   몽골의 지질 개요

  •   주석 광상의 성인 및 분류

  •   몽골의 주석 광화작용 특성

  •   몽골의 주석 광상 및 산상의 분포 현황

  •   몽골 내 주석 생산 현황

  •   몽골 내 주석 개발 현황

  •   몽골 내 주석 원광 특성

  • 결 론

서 론

주석은 주요 핵심광물 중 하나로 독성이 없어 소비재 부문에서 다양하게 사용되고 있으며 낮은 용융점에서 화학적으로 납과 용이하게 합금이 되는 성질로 인하여 전통적으로 전자부품, 배관, 금속 산업 등에서 주로 땜납(솔더)과 도금의 형태로 많이 활용되어 왔다(Angadi et al., 2015; Choi et al., 2015; Kim et al., 2015; Su et al., 2017; Cao et al., 2020; Jeon et al., 2022). 최근 전기자동차 시장의 성장과 함께 2차전지 음극재의 제조, 성능 향상, 소재 개발 등을 위한 핵심원료 및 코로나19 팬데믹 현상으로 인해 수요가 급증한 각종 스마트기기의 회로기판 제조용으로 활용되고 있어 세계적인 주석 시장은 향후 지속적으로 성장할 것으로 전망된다(Hu et al., 2009; Kim et al., 2017; Shimizu et al., 2018; Tian et al., 2019; Mou et al., 2020; Song and Eom, 2020; Jeon et al., 2022; Yu et al., 2022).

세계 주석 생산량의 약 73%를 담당하는 중국, 인도네시아, 페루, 미얀마와 같은 특정 국가에 대한 수급 의존도가 매우 높기 때문에(USGS, 2022) 미래 수요에 대응하여 주석 자원을 확보하기 위한 안정적 공급 방안에 관심이 집중되고 있다. 국내에서는 현재 주석을 전량 수입에 의존하고 있으며 수입량은 매년 증가추세를 보이고 있어, 향후 관련 산업의 지속적인 발전을 위하여 필요 원료의 안정적인 수급은 매우 중요하다(Jeon et al., 2022; KIGAM, 2022).

신북방지역의 경우 관련 장비, 기술 도입 및 인프라 개발의 부족으로 생산량은 적지만 자원의 부존량은 충분히 존재하여 성장 잠재력이 높은 지역이며, 새로운 외교 다변화 전략의 일환으로 이미 신북방지역은 중요한 국가들로 선정된 바 있다(Park, 2019; Cho, 2020; Kang, 2020). 이러한 신북방지역에서도 특히 몽골은 세계 10대 자원부국으로서 6,000개 이상의 광물자원 매장지에 석탄, 구리, 금, 우라늄, 철 등 80종의 광물자원을 보유한 자원이 풍부한 나라이다(KIEP, 2011; KIEP, 2020). 몽골의 주석 자원은 후기 고생대부터 중생대까지의 주석 광화작용에 의해 중앙 및 동부지역에 집중되어 분포하고 있는 특성을 가지고 있으며, 약 100여 개의 주석 광상이 존재한다고 알려져 있다. 과거 일부 주석 광산에서 생산이 이루어졌지만, 현재는 몽골 내 주석에 대한 사회적 관심 및 저품위 주석광에 대한 개발 기술 부족으로 효율적인 탐사 및 개발이 이루어지고 있지 않는 실정이다.

전기 ․ 전자, 디스플레이, IT 및 철강 산업뿐만 아니라 향후 전기자동차와 신재생에너지 산업에서도 잠재적 수요가 예상되는 주석에 대한 공급망 확보 방안이 필요할 것으로 사료 되며, 이러한 배경에서 본 보고는 향후 주석 개발 및 수급을 위한 전략 국가 중 하나인 몽골의 지질 및 광화작용 특성을 살펴보고 주석 자원에 대한 부존과 개발 현황에 대한 자료를 기술하고자 한다.

본 론

몽골의 지형 특성

몽골은 중앙아시아 고원 지대에 위치한 나라로 국토의 평균 고도가 해발 1,580 m 이상이지만 대부분 평원을 이루는 독특한 지형(Steppe)으로 대고원을 이루고 있다(Robert, 1993; Moon and Park, 1994). 몽골의 주요 산계 중 하나인 중앙아시아 알타이(Altai) 산맥은 러시아, 중국, 카자흐스탄, 몽골 서부의 국경에 걸쳐 자리 잡고 있으며, 몽골 알타이 산맥은 북서-남동 방향의 길이 600~650㎞에 달한다(Ochirbat et al., 2010; Jeon, 2014). 중부에는 비교적 고도가 낮은 항가이(Hangai) 산맥과 그보다 더 동쪽에는 항가이 산맥보다 고도가 낮은 헹티(Khentii) 산맥이 존재하고 있다(Ochirbat et al., 2010). 몽골은 서북쪽이 높고 동남쪽이 낮은 지형적 특징을 가지고 있으며, 남동부는 사막지대, 동부는 초원, 그리고 북부는 홉스굴(Khuvsgol) 호수와 냉대 기후 지역에 발달하는 침엽수림인 타이가(Taiga forest)로 이루어져 있다(Fig. 1).

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Fig. 1.

Simplified topographic map of Mongolia.

몽골의 지질 개요

몽골은 현생대에서 가장 큰 조산대 중 하나인 중앙아시아 조산대(CAOB, Central Asia Orogenic Belt)의 중심부에 위치하고 있으며, 시베리아, 타림(Tarim) 및 북중국 대륙 지괴 사이에 위치하고 있다(Badarch et al., 2002; Hanžl, 2008; Kröner, 2015; Broussolle et al., 2019; Son et al., 2019).

중앙아시아 조산대는 고원생대부터 중원생대 동안에 일어난 시베리아와 북중국 대륙괴의 초기 이동에서부터(1,516-1,662 Ma)(Wang and Liu, 1986; Davaasuren et al., 2016) 원시 아시아 대양이 쏠론커(Solonker) 봉합선을 따라 폐쇄될 때까지 발생한 지각 활동으로(296-234 Ma) (Xiao et al., 2003; Chen et al., 2009; Davaasuren et al., 2016), 몽골 대륙은 이러한 중앙아시아 조산대의 지체구조 운동에 의해 연속적인 지괴들의 충돌과 섭입으로 성장하여 왔기 때문에 지괴, 변성대, 비활성 대륙연변부, 호상열도, 전 ․ 후방호 분지, 쐐기형 부가대, 오피올라이트 등으로 구성된 다양한 지층의 암석이 분포하게 된다(Badarch et al., 2002; Chi et al., 2007; Kröner, 2015; Broussolle et al., 2019)(Fig. 2).

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Fig. 2.

Geological subdivision map for Mongolia (modified from Badarch et al., 2002).

전통적으로 몽골의 지질학적 구조는 북부의 칼레도니안(Caledonian) 조산대와 남부의 헤르시니안(Hercynian) 조산대로 구분되는데, 이는 지형 및 구조 경계선인 MML(Main Mongolian Lineament)에 의한 것으로 북부의 선캠브리아~고생대 하부 암층과 남부의 고생대 하부~상부 암층을 구분한다(Amantov et al., 1970; Marinov et al., 1973; Ruzhentsev and Pospelov, 1992; Badarch et al., 2002; Kröner et al., 2010; Jiang et al., 2017; Hanžl et al., 2020).

북부 지역은 선캄브리아기의 변성암류(편마암, 편마암류, 편마암복합체, 규암, 대리석화된 석회암과 백운암 등), 신원생대~전기 캄브리아기 오피올라이트, 전기 고생대 호상열도 환경에서 생성된 화산암 및 화산 쇄설물로 구성되어 있으며, 그밖에 데본기~석탄기 퇴적암류, 폐름기 해양, 비해양 퇴적물을 포함한 화산암-심성암 벨트 및 다양한 연령의 화강암류 등이 분포하고 있다.

남부 지역은 후기 고생대 이후 해양(몽골-오호츠크해)이 닫히면서 생성된 화석이 풍부한 석회암, 석회성 실트암 등과 같은 해성 퇴적암류가 나타나고 있으며, 호상열도 환경에서 생성되는 대형 관입암체 및 화산암 그리고 대륙성 화산활동으로 인한 비해양 화산암류 및 육성 기원의 퇴적암류 등이 산출된다. 또한, 오피올라이트와 사문암 멜란지(Melange) 파편을 포함하는 화산암 및 화산 쇄설암과 관련된 고생대 화산호가 특징적이며, 대륙판-대륙판 섭입으로 인해 형성된 쐐기형 부가대가 나타난다.

주석 광상의 성인 및 분류

주석 광상의 형성은 지체구조운동에 따른 화성활동 및 광화작용과 밀접한 상관관계를 가지게 되며, 화강암질 마그마가 있는 대륙의 주변부 또는 주요 조산대를 따라 생성된다. 주요 주석 광상의 부존 지역은 관입 복합체 내 주석을 함유한 길고 좁은 화강암(동남아시아) 또는 선캄브리아기 암석 내 광범위하게 분포하고 있는 화강암 확산대(나이지리아)이며(Sainsbury, 1969), 이 외에도 중국, 남아메리카, 유럽 국가 등에 부존 되어 있는 것으로 나타난다(Fig. 3).

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Fig. 3.

Global distribution of selected mines, deposits, and districts of tin mineral (USGS, 2023).

광상학적 성인에 따라 주석 광상은 13개 유형으로 분류되고 있으며(Table 1), 화성활동과 밀접하게 관련된 1차 광상(Primary deposit)인 페그마타이트형 광상, 스카른형 광상, 반암형 광상, 그라이젠형 광상 및 열수충진형 맥상광상 등이 먼저 생성된다(Hutchison, 2011). 전 세계 주석 광상의 70~80%를 차지하고 있는 2차 광상(Secondary deposit) 및 충적 광상(Alluvial deposit)은 앞서 기술한 1차 광상들이 풍화 및 침식 작용에 의하여 재형성된 것으로 알려져 있다(Falcon, 1982; Falcon, 1985; Wills and Napier-Munn, 2006; Angadi et al., 2015).

Table 1.

Classification of tin deposits into major groups (Hutchison, 2011)

Groups Type of deposit
1 Disseminations, other than those in placers, that are not included in the other major groups
2 Pegmatites/aplites
3 Skarns (pyrometasomatic deposits)
4 Hydrothermal breccias
5 Deposits associated with greisenised and/or albitised country rock
6 Stanniferous veins other than those of Group 5
7 Lodes of Cornish type
8 Replacement (metasomatic) deposits, that cannot be satisfactorily placed in any of the other groups
9 Telescoped, mineralogically complex deposits (largely xenothermal or sub-volcanic)
10 Deposits of the Mexican type (epithermal or fumarole)
11 Stanniferous massive sulphide and massive iron oxide deposits
12 ‘Ancient’, variously modified, stanniferous sedimentary deposits
13 ‘Modern’ placers

몽골의 주석 광화작용 특성

주석을 포함한 몽골의 희소금속 광상 형성은 크게 마그마 기원과 후기 마그마 기원으로 분류되는데 마그마 기원의 주석 및 주석-텅스텐 광상은 마그마 분화작용에 의해 유용광물이 집합되어 형성되었으며, 후기 마그마 기원의 주석 및 주석-텅스텐 광상은 열수 교대작용에 의한 열수광상으로 산출되는 것으로 알려진다(Kovalenko and Yarmolyuk, 1995). 이 외에도 페그마타이트, 그라이젠, 스카른 광상 등에서 소규모 주석 광상의 산상이 배태되어 있는 것으로 확인된다(Tungalag et al., 2016).

대표적인 몽골의 주석 광상은 중앙 및 동부 지역에서 중생대 화강암류(Granitoids) 중 우백질 화강암(Leucogranite), 화강섬록암질 화강암(Granodiorite-granite) 및 리튬-불소 함유 화강암류(Lithium-fluorine granite)와 밀접하게 관련되어(Kovalenko and Yarmolyuk, 1995) 주석 광상이 형성된 것으로 알려져 있다(Khasin and Marinov, 1977; Kovalenko et al., 1986; Obolensky, 1986; Shcherbakov, 1986; Sotnikov, 1986)(Table 2). 이러한 화강암류들은 중생대에 일어난 지구조적 환경변화에 따른 화성활동 지대에 넓게 분포되어 있으며(Tungalag et al., 2016)(Fig. 4), 몽골의 주석 광화작용 및 광체의 형성과 관련된 시대는 크게 고생대 후기, 중생대 전기 및 중생대 후기로 나눌 수 있다(Kovalenko and Yarmolyuk, 1995).

Table 2.

Endogenous Ore Formations and Mineralization Types of Tin Ore Mineralization Types Occurring in Mongolia (Kovalenko and Yarmolyuk, 1995)

Genetic
group of ore
formation
Ore elements
Ore formations Mineral types Main Minor Igneous
formations
Deposit
examples
Magmatic Ongonite volcanic Ta, Li Rb, Nb, Sn Ongonite Teg-Ula
Hydrothermal Cassiterite-
wolframite-
quartz (tin-tungsten)
Cassiterite-quartz Sn, Be Ta, Li mica Lithium-
fluorine granite
Ulan-
Buridoo
Cassiterite-wolframite-
zinnwaldite-quartz
W, Sn Ta Lithium-
fluorine granite
Khara-
Moritoo
Wolframite-cassiterite-
tourmaline-quartz
W, Sn Mo, Be Granodiorite-
granite, granite-
leucogranite
Dzumn-
Tartsa Gol
Cassiterite-wolframite-
muscovite-quartz (greisen)
W, Sn Ta Lithium-
fluorine granite
Zhanchivlan
Wolframite-cassiterite-
beryl-quartz with sulfides
W, Sn Be Granite-
leucogranite
Upper Kumyr

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Fig. 4.

Scheme of metallogenic zonation of tin metal mineralization in Mongolia (modified from Kovalenko and Yarmolyuk, 1995).

고생대 후기(석탄기 초기~폐름기 후기)

고생대 후기의 주석-텅스텐 광화작용은 우백질 화강암 및 리튬-불소 함유 화강암과 밀접하게 관련되며, 이는 열곡에 의해 교차 절단된 선캄브리아기 시대의 균열대에 국한되어 배태된다. 또한, 대륙 열개 과정 중에 형성된 몽골 중앙의 바잉헝거르(Bayanhongor) 단층대를 따라 형성된 화강섬록암질 화강암과 우백질 화강암 내에 소규모의 철망간중석-석석-석영(wolframite-cassiterite-quartz) 광상의 산상이 나타난다.

중생대 전기(트라이아스기 중기~쥐라기 초기)

중생대 전기의 주석 광화작용은 몽골-오호츠크 해양이 점차 닫힌 뒤 대륙판의 충돌로 인한 화성활동과 밀접한 관련이 있다. 몽골 동부 지역에 위치한 헹티 저반암(Khentii batholith) 주변을 따라 형성된 우백질 화강암과 리튬-불소 함유 화강암에서 철망간중석-석석-석영 광체가 형성되었으며, 탄탈륨, 베릴륨 및 몰리브덴이 함께 수반되어 산출되는 특성을 가지고 있다. 또한, 주석-텅스텐 광화작용과 관련된 화강섬록암질 화강암은 헹티 저반암의 북서쪽 및 남동쪽 주변을 따라 분포한다.

중생대 후기(쥐라기 후기~백악기 초기)

중생대 후기의 주석 광화작용은 중앙 고비 지역 화산암 지대에서 형성된 온고나이트와 관련이 있으며, 탄탈륨, 리튬 광상 등에 배태되어 미량 성분으로 산출되는 특성을 가진다. 또한, 몽골 북동부에 위치한 주석-텅스텐 광화대는 러시아 자바이칼(Transbaikal) 지역의 방대한 주석-텅스텐 광화대와 직접적인 연관성을 지니는 것으로 알려져 있다.

몽골의 주석 광상 및 산상의 분포 현황

1997년부터 2003년까지 미국지질조사소(USGS, United States Geological Survey)를 중심으로 한국, 몽골 등의 동북아시아 관련국들이 참여하여 국제공동 연구과제가 수행된 바 있으며(Hwang, 2004), 몽골의 전체적인 주석 광상 및 산상(Occurrence)의 분포를 살펴보기 위해 GIS S/W를 활용하여 공간적인 분포 현황을 파악하고자 하였다(Fig. 5). Dejidmaa 연구팀 및 USGS에서 발표한 CD-ROM에 수록된 자료를 통합하여 분석한 결과, 사광상(Placer deposit) 42개, 암석 광상(Lode deposit) 37개 및 주석의 산상은 212개로 나타났다(Dejidmaa et al., 2001; USGS, 2003).

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Fig. 5.

Distribution of Sn deposits and occurrences in Mongolia (Dejidmaa et al., 2001; USGS, 2003).

사광상의 분포 현황을 자세히 살펴보면, 헹티(Khentii) 아이막 서부, 서남부 및 서북부에 22개의 사광상이 존재하며, 토브(Tuv) 아이막 동부 및 북동부는 14개, 우문고비(Umnugovi) 아이막 남부는 5개, 그리고 둔드고비(Dundgovi) 아이막 북부 지역에서는 1개의 주석 사광상이 산출되는 것으로 확인된다.

암석 광상의 분포 현황을 살펴보면, 헹티 아이막 서부, 서남부 및 서북부에 15개의 암석 광상이 존재하며, 토브 아이막 동부, 서북부 및 남서부에 10개, 우문고비 아이막, 둔드고비 아이막 및 헙드(Khovd) 아이막 등에서 주석 암석 광상이 산출되는 것으로 확인된다.

사광상의 대부분은 몽골 중부 및 북동부에 위치한 토브 아이막과 헹티 아이막에 분포하고 있으며, 암석 광상의 경우에는 사광상 분포지보다는 넓게 분포하고 있으나 일부 지역에 국한되는 특징을 가지고 있다. 주석의 산상은 주석, 주석-텅스텐 광상 뿐만 아니라 철, 납, 구리, 망간, 텅스텐 등 타 광종 광상에서도 부광물로 산출되고 있어 광상 분포지보다는 비교적 몽골 전역에 걸쳐 분포되고 있음을 확인할 수 있었다.

몽골 내 주석 생산 현황

1900년대 헹티 아이막에 위치한 모더트(Modoto) 충적 광상에서 품위 50%의 주석 정광을 연간 190톤을 생산한 것으로 알려져 있으며(John, 1989), 과거 몽골은 아시아 및 태평양 지역에서 구리, 몰리브덴 및 텅스텐과 함께 주석의 중요 생산국인 것으로 나타났다(John, 1990). 몽골의 과거 주석 정광 생산 현황을 살펴보면 1990년을 기점으로 생산량이 급격하게 감소하여 1999년부터 2010년까지는 생산량이 전무 한 것으로 기록되어 있다(Table 3). 최근 몽골 내 주석 정광 생산 현황을 파악하기 위하여 몽골 광물석유청(MRPAM, Mineral Resources and Petroleum Authrity)에서 발간한 광물 자원 통계 보고서(MRPAM, 2021; MRPAM, 2023)를 확인한 결과, 2019년 26.4톤의 주석 정광을 생산한 이후로 2021년까지는 생산량이 전무한 것으로 나타났다(Table 4). 2022년 이후의 몽골 주석 정광 생산 현황은 최신 통계 보고서 발간 이후 확인할 수 있을 것으로 판단된다.

Table 3.

Estimated Production of Mineral Commodities in Mongolia (John, 1989; John, 1990; John, 1992; John, 1997, John, 1999; Tse, 2000; Tse, 2005; Wacaster, 2010) (Unit: Metric tons)

Tin, mine
output,
Sn content
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993
1,000 500 1,200 1,200 1,200 320 250 190 150
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
100 34 18 10 40 - - - -
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
- - - - - - - -
Table 4.

Production status of tin in Mongolia from 2019 to 2020 (MRPAM, 2021) (Unit: tons)

Mineral type Year Plan Report
Tin 2019 71.7 26.4
2020 - -
2021 78.2 -

몽골 내 주석 개발 현황

MRPAM에 등록된 몽골 내 유효한 탐사권과 광업권은 총 2,602개로, 이 중 광업권(A-라이센스)과 탐사권(X-라이센스)은 각각 1,714개, 888개로 확인이 되었다(MRPAM, 2023). 광종이 주석 또는 주석 및 텅스텐으로 등록된 광업권은 총 18개로 등록된 모든 광업권 중 약 1.1% 정도의 비율을 차지하고 있다(https://ereporting.eitimongolia.mn/portalMap, 2023.05.28. 조회).

몽골의 탐사권 설정 절차의 경우 국내 탐사권 설정 절차와 달리 개발하고자 하는 목적 광물을 탐사권 등록 단계에서는 지정하지 않고 있기 때문에 광업권과는 달리 주석 개발을 위한 탐사권을 구별하기에는 어려운 점이 있다.

18개의 주석 광업권 등록번호를 활용하여 MRPAM에서 각각의 광업권에 대한 좌표정보를 확보하였으며, GIS S/W를 사용하여 현재 몽골의 유효한 주석 광업권 분포도를 작성하였다(Fig. 6). 해당 광업권에 대한 광산명, 위치, 광종, 등록정보, 소유주와 같은 기본 현황 자료를 Table 5와 같이 정리하였다. 몽골 내 아이막별 주석 광업권 분포를 살펴보면, 헹티 아이막 10개, 토브 아이막 7개 그리고 도르노드 아이막에 1개의 광업권이 분포하고 있는 것으로 확인하였다.

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Fig. 6.

Status and location of tin mining licenses in Mongolia.

Table 5.

Status of tin mining licenses in Mongolia (MRPAM, 2023.05.28)

No. Mine
name
License
code
Target
mineral
Location Information Register Information Holder Information
Aimag Som Application Due date Company Nationality
1 Bayanmod MV-00003059 Tin Khentii Cenxermandal 2001.03.12 2032.06.02 Bayanmodot
Uul
China
2 Burgastain-1 MV-00010296 Tin, Tungsten Khentii Cenxermandal 2005.08.16 2035.08.16 SNW
International
China
3 Xujxaan MV-00011884 Tin Khentii Cenxermandal 1996.12.18 2026.12.18 Khong
chang li
China
4 Xujixan MV-00012841 Tin Khentii Cenxermandal 2007.10.17 2037.10.17 Cuglan China
5 Cenxermandal-1 MV-00016937 Tin Khentii Cenxermandal 2011.10.18 2041.10.18 Altan
erdeniin
ord
China
6 O'mnodelger MV-00017030 Tin Khentii O’mnodelger 2012.05.21 2042.05.21 Nutgiin
mana
Mongolia
7 Modot MV-00017430 Tin Khentii Cenxermandal 2011.09.07 2041.09.07 AHG
Metals
Group
England
8 Mandal MV-00019225 Tin, Tungsten Khentii Cenxermandal 2015.09.11 2045.09.11 Fesco Mongolia
9 Mandal MV-00020459 Tin, Tungsten Khentii Cenxermandal 2016.02.04 2046.02.04 Khong
chang
li
China
10 Burgastai-1 MV-00021365 Tin, Tungsten Khentii Cenxermandal 2019.05.15 2049.05.15 X,I,N China
11 Avdarant uul MV-00013412 Tin Tuv Erdene 2008.03.24 2038.03.24 Principal
Investments
Mongolia
12 Bayan tal MV-00013507 Tin Tuv/Ulaanbaatar Erdene/Nalaih 2008.04.09 2038.04.09 Anoma Mongolia
13 Tugalagt MV-00020755 Tin Tuv Erdene 2017.01.19 2047.01.19 Uguuj
ih
ord
Mongolia
14 Urt gozgor MV-00020756 Tin Tuv Erdene 2017.01.19 2047.01.19 Zuvgazar
element
China
15 Avdrant MV-00020997 Tin Tuv Erdene/
Bayandelger
2017.12.28 2047.12.28 Principal
Investments
Mongolia
16 Tugalagt MV-00021478 Tin Tuv Erdene 2017.01.19 2047.01.19 Erdeniin
shonhor
mining
Mongolia
17 Zuun avdrant MV-00021960 Tin Tuv Bayandelger 2021.08.31 2051.08.31 Zuulun
chuluu
Mongolia
18 Narsiin-Khundlun MV-00015100 Tin Dornod Bayan-Uul 2009.09.03 2039.09.03 Amirlangui-
U'jin
Mongolia

Numbers in parentheses correspond to locations in Figure 6

MRPAM에 제출된 광업 보고서 현황, 채굴권 연장 비용 납부 상태 및 광산 관계자와의 면담 등을 종합하면, 현재 몽골에 등록된 모든 주석 광업권에서 개발이 이루지지 않는 것으로 확인되었다. 현 시점에서 중국 본사로부터 투자 합작을 기다리고 있는 광업권(MV-00011884, MV-00012841), 매장량 고갈 및 환경보호법에 의해 더 이상 채굴이 불가능한 광업권(MV-00019225) 및 시설 투자 후 가동 개시가 되지 않은 광업권(MV-00003059, MV-00010296) 등을 제외하면 현재 몽골에서 가행 중인 주석 광업권은 MV-00013412 (Avdarant uul mine)로 추정된다.

몽골 내 주석 원광 특성

헹티 아이막에 위치한 호치칸 광산(MV-00011884)에서 채취한 시료의 화학적 성분을 확인하기 위하여 XRF(X-Ray Fluorescence) 분석을 수행한 결과, 원광의 주석 품위는 SnO 기준 약 1.15%이며 SiO2, Al2O3가 각각 84.02%, 7.90% 그리고 Fe2O3, WO4가 각각 2.09%, 0.94%로 나타났다(Table 6). 화학분석 결과에서 확인된 각 구성 원소의 조성 광물들을 규명하기 위해 XRD(X-Ray Diffraction) 분석을 실시 한 결과, 주석의 광석광물은 석석(Cassiterite, SnO2)으로 존재하는 것으로 확인되었다(Fig. 7). 주요 맥석광물은 석영(Quartz, SiO2), 백운모 (Muscovite, KAl2(AlSi3)O10 (OH,F)2), 흑운모(Biotite, K(Mg,Fe)3(Si3Al)O10(OH,F)2)와 같은 Si-Al계의 규산염 광물과 자성을 띄는 Fe-W계 광물인 철중석(Ferberite, FeWO4) 및 철망간중석(Wolframite, (Fe,Mn)WO4)으로 확인하였다.

Table 6.

Chemical composition of the raw sample from the Xujixan mine

Chemical composition (%)
SnO SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 MnO P2O5 WO3
1.15 84.02 7.90 2.09 0.71 0.31 1.97 0.02 0.17 0.24 0.04 0.94

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ksmer/2023-060-04/N0330600405/images/ksmer_60_04_05_F7.jpg
Fig. 7.

The result of x-ray diffraction of the sample from Xujixan mine.

시료의 특성분석 결과와 광물 별 물리적 특성을 고려한다면(Table 7), 비중이 7 이상인 광물(석석, 철중석 및 철망간중석)과 비중이 2-3 정도인 규산염 맥석광물을 비중선별을 적용하여 1차적으로 분리하는 것이 적절할 것으로 판단된다. 비중선별 이후에는 비자성 광물인 석석과 자성 광물인 철중석 또는 철망간중석을 분리하기 위한 자력선별수행 시 분리 효과가 높을 것으로 사료된다.

Table 7.

Physical properties of each mineral in the sample from the Xujixan mine (Kim, 2006; Fitzpatrick et al., 2018)

Mineral Moh’s scale hardness Specific gravity
Muscovite 2‒2.5 2.78‒2.88
Biotite 2.5‒3 2.8‒3.4
Ferberite 4‒4.5 7.45
Wolframite 5‒5.5 7.14‒7.54
Cassiterite 6‒7 6.8‒7.1
Quartz 7 2.65

결 론

주석은 전기 ․ 전자, 디스플레이, IT 및 철강 산업에서 지속적으로 수요가 증가하고 있으며, 향후 신재생에너지, 전기자동차 산업에서도 잠재적으로 수요가 증가 될 것으로 전망된다. 그러나 특정 국가에 대한 수급 의존도가 매우 높아 현재 다방면으로 주석 자원 확보를 위한 전략적 방안이 필요한 시점이다. 이러한 연구배경 속에서 10대 자원부국인 몽골의 조구조 환경 변화에 따른 주석 광화작용 특성과 주석 광상의 분포 현황에 관한 연구를 수행하였다.

몽골의 지질학적 및 지구조적 특성을 살펴보면 현생대에서 가장 큰 조산대 중 하나인 중앙아시아 조산대의 중심부에 위치하고 있으며, 조산대의 지체구조 운동에 의해 연속적인 지괴들의 충돌과 섭입으로 성장하여 왔기 때문에 지괴, 변성대, 비활성 대륙연변부, 호상열도, 전 ․ 후방호 분지, 쐐기형 부가대, 오피올라이트 등으로 구성된 다양한 지층의 암석이 분포한다.

몽골 내 주석의 광화작용 및 광체의 형성은 고생대 후기부터 중생대 후기까지의 지구조적 환경변화에 따른 화성활동과 크게 연관되어 있으며, 주석 또는 주석-텅스텐 광상의 성인은 마그마 기원과 후기 마그마 기원으로 크게 분류된다. 몽골의 대부분의 주석 광상은 후기 마그마 기원의 열수교대작용에 의해 형성되어, 철망간중석-석석-석영(Wolframite- cassiterite-quartz) 맥으로 주석이 배태되어 있다. 주석 광상을 배태하고 있는 모암은 온고나이트, 우백질 화강암, 화강섬록암질 화강암 및 리튬-불소 함유 화강암과 같은 화강암류(Granitoids)로 알려져 있으며, 몽골의 중앙 및 동부 지역에 집중되어 분포하는 경향을 보이고 있다.

대부분의 주석 사광상은 몽골의 헹티 아이막 및 토브 아이막에 분포하고 있으며, 암석 광상의 경우에는 사광상보다는 더 넓은 지역에서 산출되고 있으나 일부 지역에 국한되는 특징을 가지고 있다. 반면, 주석의 산상은 주석, 주석-텅스텐 광상 뿐만 아니라 타 광종 광상에서도 부광물로 산출되고 있어 비교적 몽골 전역에 걸쳐 분포되고 있음을 확인할 수 있다.

몽골은 도로 및 교통수단과 같은 인프라가 취약하고 길고 추운 기후조건으로 인해 자원 탐사 및 개발의 측면에서 한계점을 가지고 있는 국가 중 하나이지만, 향후 몽골 내 미탐사 ․ 저개발 된 주석 광화대에 대한 주석의 산출 현황 및 특성을 파악하고 효율적인 기술개발을 통하여 국내 주석 시장 안정화 및 공급망 확보에 일부 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Acknowledgements

본 연구는 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구과제입니다(No.20227A10100020).

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