KR101146690B1 - Method for prevention of sulfide mineral oxidation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 황화광물 산화방지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 황화광물 산화방지 방법은 황화광물을 포함하는 암석들이 집중적으로 존재하는 영역, 즉 폐광의 채굴적 또는 폐석 적치장의 표층부에 피복제를 살포하여 황화광물을 포함하는 암석을 코팅함으로써 황화광물이 외부로 노출되어 산화되는 것을 방지하는데 특징이 있다. 본 피복제는 칼슘을 포함하고 있어 황화광물이 일부 산화되더라도 중화작용을 통해 산성암석배수가 발생되는 것을 원천적으로 방지한다. The present invention relates to a sulfide anti-oxidation method. The sulfide mineral oxidation prevention method according to the present invention is a sulfide mineral by coating a rock containing sulfide minerals by spraying a coating agent on a region in which the rocks containing sulfide minerals are concentrated, that is, the mining or surface layer of the waste rock stockyard. It is characterized in that it is prevented from being exposed to the outside and oxidized. The coating contains calcium, which prevents acid rock drainage through neutralization even if the sulfide mineral is partially oxidized.

Description

황화광물 산화방지 방법{Method for prevention of sulfide mineral oxidation}Method for prevention of sulfide mineral oxidation

본 발명은 환경오염을 방지하기 위한 방법으로서, 특히 폐광의 채굴적 등에 존재하는 황화광물이 외부로 노출되면서 지하수 등을 산성화시켜 산성암석배수를 발생시키는 것을 방지하기 위한 황화광물 산화방지 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preventing environmental pollution, and more particularly, to a method for preventing oxidation of sulfide minerals for preventing acid rock drainage by acidifying groundwater and the like while sulfide minerals present in mining sites of abandoned mines are exposed to the outside. .

광산지역이나 건설현장에서 발생되는 산성암석배수(Acid Rock Drainage: ARD)는 황화광물이 함유된 암석이 대기 중의 산소 및 지표수와의 반응에 의해 생성되는 것으로서, 주변의 수계 및 환경에 많은 피해를 초래한다.Acid Rock Drainage (ARD), which occurs in mining areas and construction sites, is generated by the reaction of sulfide mineral rock with atmospheric oxygen and surface water, causing much damage to surrounding water systems and the environment. do.

금속광산이나 석탄광산 등이 폐광된 후 광산에서 펌프 배수가 중단되면 점차적으로 채굴적, 갱도, 운반도로 등이 주변에서 유입되는 지하수로 채워진다. 이러한 지하공간은 갱내수 관로로 기능하게 되며, 시간이 경과함에 따라 이 지하공간의 수위가 증가하면서 비포화대의 지층들이 갱내수와 접촉하게 된다. 이렇게 갱내수는 비포화대의 지층들과 접촉되면서 채굴적이나 폐석들에 의하여 산성화되어 산성 배수나 침출수를 발생시켜 오염을 발생시킨다. If the drainage of pumps is stopped in mines after metal or coal mines are closed, mining, tunnels, and transport roads are gradually filled with groundwater from the surroundings. These underground spaces function as a gangway pipeline, and as time goes by, the level of the underground spaces comes into contact with the gangland water. In this way, the mine water is acidified by mining or waste-rock as it comes into contact with the strata of the unsaturated zone, causing acid drainage or leachate to generate pollution.

산성암석배수를 발생시키는 원인으로 작용하는 황화광물에는 황철석(pyrite)이 가장 많이 포함되어 있기 때문에 황철석은 산성암석배수 발생의 주된 원인으로 인지되고 있다. 이 밖에도 자류철석(pyrrohotite), 백철석(marcasite), 황동석 (chalcopyrite), 유비철석(asenopyrite)과 같은 황화광물이 지표에 노출되어 산을 생성시켜 주변 자연수의 pH를 낮추며, Al, Mn, Zn, Cd 및 Pb 등의 용출로 인해 중금속이 함유된 산성암석배수가 생성될 수 있다. 지층의 총 황 함량이 1% 이상 함유할 때 상당한 갱내수의 수질오염이 예상된다고 보고된 바 있다.Pyrite is recognized as a major cause of acid rock drainage because sulfite minerals that act as a cause of acid rock drainage contain the most pyrite. In addition, sulfide minerals such as pyrrohotite, marcasite, chalcopyrite and arsennopyrite are exposed to the surface to generate acids, lowering the pH of the surrounding natural waters.Al, Mn, Zn, Cd And acid rock drainage containing heavy metals due to elution of Pb and the like. It has been reported that significant mine water pollution is expected when the total sulfur content of the strata contains more than 1%.

산성배수는 지속적으로 장기간에 걸쳐 유출되기 때문에 주변 수계나 토양 환경에 심각한 오염을 초래한다. 이에 종래에는 산성배수로 인한 폐해를 방지하기 위하여 산성배수를 처리하기 위한 다양한 방법이 시도되었다. 즉, 중화제 등을 산성배수에 투입하여 적극적으로 처리하는 방법 및 석회석과 유기물을 이용한 소극적 처리법으로서의 SAPS 등의 방법이 사용되었다. Acidic drainage continues to spill over long periods of time, causing serious pollution to the surrounding water system and soil environment. Accordingly, various methods for treating acid drainage have been attempted in order to prevent damage caused by acid drainage. In other words, a method of actively treating by adding neutralizing agent or the like to an acidic drainage and SAPS as a passive treatment method using limestone and organic matter were used.

그러나 이러한 처리법은 모두 이미 산성배수가 발생된 것을 사후적으로 처리하기 위한 것인 바, 산성배수 자체의 발생을 억지하기 위한 기술개발이 요청되고 있다. However, all of these treatment methods are intended to treat acid drainage after it has been generated. Therefore, there is a demand for technology development to suppress the occurrence of acid drainage itself.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 황화광물이 외부로 노출되어 산화되는 것을 방지함으로써 산성암석배수 자체의 발생을 억지할 수 있는 황화광물 산화방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a sulfided mineral oxidation prevention method capable of inhibiting the occurrence of acidic rock drainage itself by preventing sulfided minerals from being exposed to the outside and oxidized.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 황화광물 산화방지방법은 황화광물을 포함하는 암석들이 집중적으로 존재하는 영역에 피복제를 살포하여 상기 황화광물이 외부로 노출되지 않게 하기 위한 것으로서, 상기 피복제는 칼슘을 포함하는 것에 특징이 있다. The sulfide mineral oxidation prevention method according to the present invention for achieving the above object is to prevent the sulfide minerals from being exposed to the outside by spraying a coating on a region in which rocks containing sulfide minerals are concentrated. Is characterized by containing calcium.

본 발명에 따르면 상기 피복제는 칼슘실리케이트인 것이 바람직하다. According to the present invention, the coating agent is preferably calcium silicate.

또한 본 발명에 따르면, 상기 피복제에는 상기 황화광물을 포함하는 암석과 상기 칼슘실리케이트와의 결합력을 향상시키도록 결합제를 더 포함하며, 상기 결합제는 실리카졸을 사용할 수 있다. According to the present invention, the coating agent further comprises a binder to improve the binding force between the rock containing the sulfide mineral and the calcium silicate, the binder may be used a silica sol.

또한 본 발명에 따르면, 상기 피복제는 상기 칼슘실리케이트 1000ml에 대하여 상기 실리카졸은 15 ~ 60ml의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다. According to the present invention, the coating agent may be used by mixing the silica sol in a volume ratio of 15 ~ 60ml with respect to 1000ml of the calcium silicate.

또한 본 발명은 폐광의 채굴적 또는 폐석 적치장에 적용되며, 상기 피복제는 상기 채굴적 또는 폐석 적치장의 표층부에 살포하여 황화광물을 포함하는 암석들이 코팅되게 한다. In addition, the present invention is applied to the mining or waste-rock stockyard of the abandoned mine, the coating agent is sprayed on the surface layer portion of the mining or waste-rock stockyard so that the rocks containing sulfide minerals are coated.

본 발명에서는 칼슘실리케이트 피복제를 폐석적치장 또는 채굴적의 표층부에 살포함으로써 공기와 접촉가능한 황화광물 암석들을 피복하여 산화를 방지할 수 있다. In the present invention, the calcium silicate coating material is sprayed onto the waste-rock storage or the mining surface layer to coat the sulfide mineral rocks that can come into contact with air to prevent oxidation.

본 발명에서 사용된 피복제는 자연친화적인 재료로서 2차적인 오염이 발생되지 않으며, 황화광물을 포함한 암석과의 결합력이 장기간 유지될 수 있어 지속적인 산화방지능을 보유한다. As the coating agent used in the present invention is a natural material, secondary pollution does not occur, and the binding force with the rock including sulfide minerals can be maintained for a long time and thus has a continuous anti-oxidation ability.

또한 본 발명에서는 황화광물을 포함한 암석의 일부에서 산화가 진행되더라도 칼슘이 중화제로 작용하여 산성암석배수가 발생되지 않도록 한다. In addition, in the present invention, even if oxidation proceeds in a part of rock including sulfide mineral, calcium acts as a neutralizing agent so that acid rock drainage does not occur.

또한 폐광의 채굴적 또는 폐석 적치장의 표층부에만 코팅제를 살포하여도 심층부의 암석들은 공기와의 접촉이 차단됨으로써 경제적으로 황화광물을 포함한 암석이 산화되는 것을 방지할 수 있다. In addition, even if the coating is applied only to the surface layer of the mining or waste-rock dump of the abandoned mine, the rock of the deep layer is blocked from contact with air, thereby economically preventing the rock including sulfide minerals from oxidizing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 황화광물 산화방지 방법을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 2는 본 발명을 실험하기 위한 폐석 시료를 채취한 4개의 지역과 시료의 사진이다.
도 3 내지 도 5는 폐석 시료에 대한 ABA 시험 결과로서, 도 3은 pH 와 EC와의 관계가 나타난 표이며, 도 4는 ANC와 황의 총함량에 대한 관계가 나타난 표이고, 도 5는 NAGpH와 NAPP와의 관계가 나타난 표이다.
도 6은 ABA시험 결과를 전체적으로 나타낸 표이다.
도 7은 실리카졸을 칼슐실리케이트에 혼합한 후의 점도실험을 한 결과가 나타난 표이다.
도 8 내지 도 11은 임기광산에서 채취한 폐석 시료에 대한 피복 효과를 알아보기 위한 실험의 결과로서 도 8은 pH, 도 9는 Ca, 도 10은 Fe, 도 11은 Na의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12 내지 도 15는 도계석탄광에서 채취한 폐석 시료에 대한 피복 효과를 알아보기 위한 실험의 결과로서 도 12는 pH, 도 13은 Ca, 도 14는 Fe, 도 15는 Na의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16 내지 도 19는 거풍광산에서 채취한 폐석 시료에 대한 피복 효과를 알아보기 위한 실험의 결과로서 도 16은 pH, 도 17은 Ca, 도 18은 Fe, 도 19는 Na의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 20 내지 도 23는 금산지역에서 채취한 폐석 시료에 대한 피복 효과를 알아보기 위한 실험의 결과로서 도 20은 pH, 도 21은 Ca, 도 22는 Fe, 도 23은 Na의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 24는 피복실험 후 도계광산에서 채취한 폐석을 전자현미경으로 찍은 사진이다.
1 is a schematic diagram illustrating a sulfide anti-oxidation method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph of the four areas and samples from which waste-rock samples for testing the present invention.
3 to 5 are ABA test results for waste-rock samples, FIG. 3 is a table showing the relationship between pH and EC, FIG. 4 is a table showing the relationship between the total content of ANC and sulfur, and FIG. 5 is a NAGpH and NAPP. This table shows the relationship with.
Figure 6 is a table showing the overall ABA test results.
7 is a table showing the results of viscosity experiments after mixing silica sol with a silicate silicate.
8 to 11 are graphs showing changes in pH, FIG. 9 in Ca, FIG. 10 in Fe, and FIG. 11 in Na as a result of experiments to investigate the coating effect on the waste-rock sample collected from the forestry mine. .
12 to 15 are graphs showing changes in pH, FIG. 13 in Ca, FIG. 14 in Fe, and FIG. 15 in Na as a result of experiments to determine coating effects on waste-rock samples collected from pottery coal mines. .
16 to 19 are graphs showing changes in pH, FIG. 17 is Ca, FIG. 18 is Fe, and FIG. 19 is Na as a result of experiments to determine the coating effect on the waste-rock sample collected from the giant mine. .
20 to 23 are graphs showing changes in pH, FIG. 21 in Ca, FIG. 22 in Fe, and FIG. 23 in Na as a result of experiments to determine coating effects on waste-rock samples collected in the Geumsan region. .
FIG. 24 is a photograph taken by an electron microscope of waste-rock taken from a pottery mine after coating experiments.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화방지 방법에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a sulfide mineral oxidation prevention method according to a preferred embodiment of the present invention.

종래기술에서도 설명한 바와 같이, 폐광의 채굴적이나 폐광에서 배출된 폐석들을 쌓아 놓은 폐석적치장에는 황화광물을 포함하여 산을 발생시킬 수 있는 암석들이 다량 함유되어 있다. 즉, 황철석, 자류철석, 백철석, 황동석, 유비철석 등이 다량 함유되어 있다. As described in the related art, the waste-rock storage in which mining of waste mines or waste rocks discharged from waste mines are stacked contains a large amount of rocks capable of generating acid, including sulfide minerals. That is, a large amount of pyrite, pyrrhotite, pyrite, brass, ubiquitous, and the like are contained.

이들 산 발생 암석들의 산화를 방지하기 위해서는 위 암석들이 공기 중의 산소와 접촉되지 못하게 함으로써 산화 자체를 방지하거나 중화제를 이용하여 중화시켜야 한다. In order to prevent oxidation of these acid-generating rocks, the above rocks should not be contacted with oxygen in the air, thereby preventing the oxidation itself or neutralizing with a neutralizing agent.

이에 본 발명에서는 황화광물에 피복제를 코팅함으로써 위의 문제들을 해결하였다. 즉, 피복제를 황화광물에 살포하여 황화광물을 포함하는 암석들을 코팅하면 이 암석들은 공기와 차단되어 산화가 방지된다. 또한 피복제에는 황화광물로부터 배출되는 산을 중화시킬 수 있는 중화제가 포함되어 있는데, 본 발명에서는 칼슘이 중화제로 작용한다. 기존의 중화제로 사용되던 소듐 또는 인산염은 그 자체로서 2차 오염을 발생시킬 수 있으나, 칼슘은 2차 오염의 문제가 전혀 발생되지 않아 바람직하다. Thus, the present invention solved the above problems by coating the coating on the sulfide mineral. That is, when the coating material is sprayed onto the sulfide minerals to coat the rocks containing the sulfide minerals, the rocks are blocked from the air to prevent oxidation. In addition, the coating agent includes a neutralizing agent capable of neutralizing the acid emitted from the sulfide mineral. In the present invention, calcium acts as a neutralizing agent. Sodium or phosphate, which has been used as a conventional neutralizer, may cause secondary contamination by itself, but calcium is preferable because no problem of secondary contamination occurs.

또한, 피복제에서 중요한 점은 황화광물을 포함하는 암석과의 결합력이다. 황화광물을 포함하는 암석은 대부분 규질이기 때문에 피복제로서 실리케이트를 사용하게 되면 동종류의 성분으로 인해 결합력이 지속적으로 유지될 수 있다는 장점이 있다. Also important for coatings is their ability to bond with rocks containing sulfide minerals. Since rocks containing sulfide minerals are mostly siliceous, when silicate is used as a coating agent, the bonding strength can be continuously maintained due to the same type of component.

이에 본 발명에서는 위의 조건들을 감안하여 칼슘실리케이트를 피복제로 사용함으로써 황화광물을 포함하는 암석이 공기 중에 노출되지 않게 하면서도 칼슘이 중화제로 작용하도록 하였으며, 황화광물을 포함하는 암석과 동종의 실리케이트를 사용함으로써 결합력이 유지되도록 하였다. Accordingly, in the present invention, calcium silicate is used as a coating agent in consideration of the above conditions, so that calcium containing sulfide minerals are not exposed to air while calcium acts as a neutralizing agent, and silicate of the same type as the rock containing sulfide minerals is used. Thereby maintaining the bonding force.

또한 본 발명에서는 상기 칼슘실리케이트와 황화광물을 포함하는 암석과의 결합력을 더욱 증대시키기 위하여 결합제를 사용한다. 결합제로서는 다양한 물질을 사용할 수 있지만, 본 실시예에서는 실리카졸을 채택하였다. In addition, in the present invention, a binder is used to further increase the binding strength between the calcium silicate and the rock containing sulfide minerals. Various materials can be used as the binder, but silica sol is employed in this embodiment.

실리카졸은 겔상태로서 칼슘실리케이트에 혼입되는 양이 많으면 결합력은 증대될 수 있지만 유동성이 떨어져 작업성이 저하된다는 문제점이 있으며 반대로 실리카졸의 양이 너무 작으면 작업성은 향상되지만 본원적 기능인 결합력 향상에서 문제점이 나타난다. Silica sol is a gel state, when the amount incorporated into calcium silicate is high, the bonding force may be increased, but there is a problem that the workability is lowered due to the fluidity is low. Appears.

뒤에서 후술하겠지만, 본 실시예에서는 실험적 고찰에 의하여 칼슘실리케이트 1000ml에 대하여 실리카졸은 15~60ml의 부피비로 혼합하였다. 즉, 유동성과 결합력을 함께 고려하여 부피비를 결정하였다. As will be described later, in the present embodiment, silica sol was mixed in a volume ratio of 15 to 60 ml with respect to 1000 ml of calcium silicate by experimental consideration. That is, the volume ratio was determined in consideration of the fluidity and the binding force.

본 발명에서 선정한 피복제의 효능에 대하여 실험하였으며, 이하 그 실험과정 및 결과에 대하여 상세히 설명한다. Experiments were conducted on the efficacy of the coating selected in the present invention. Hereinafter, the experimental procedure and results will be described in detail.

우선 실험의 전체과정을 설명한다. First, explain the whole process of the experiment.

도 2의 사진에 나타난 바와 같이, 실험을 위해 산성암석배수가 발생되거나 발생 개연성이 있는 서로 다른 지질 조건의 4개 지역 충북 옥천대 폐금속광산 변성편마암(A, 거풍광산), 강원도 삼척탄전의 셰일(B,도계석탄광), 충남 창리층 천매암(C, 금산지역), 부산 납석광화대의 변질안산암(D, 임기광산) 시료를 채취하였다.As shown in the photograph of Figure 2, acid rock drainage for the experiment or the four geological conditions of the different geological conditions of the probable occurrence of the geological degeneracy gneiss (A, Geopung Mine), Okcheondae waste metal mines, the shale of Samcheok coal field (Gangwon-do) B, Dogye Coal Mine), Cheonmae Rock Formation (C, Geumsan Region), and Altered Ansandstone (D, Forestry Mine) in Busan Paekseok Mine.

그리고 채취된 시료를 이용하여 염과 자유 수소이온의 함량을 평가할 수 있는 pH1:2 및 EC1:2 분석, 산-염기평가(ABA: Acid Base Accounting test), 순 산발생 잠재력(NAPP: Net Acid Producing Potential) 및 순 산발생(NAG: Net Acid Generation) 평가를 수행하였으며, 결과는 후술한다.In addition, pH1: 2 and EC1: 2 analysis, acid base accounting test (ABA), and net acid generating potential (NAPP) can be used to evaluate salt and free hydrogen ions using the collected samples. Potential) and Net Acid Generation (NAG) evaluations were performed and the results are described below.

이후, 칼슘실리케이트 피복실험을 위하여 칼슘실리케이트 용액으로 농도를 달리하여 4종류 폐석 피복시료(1M, 0.5M, 0.1M, 증류수의 4종류)를 제조하였다. 제작된 용기에 폐석을 각각 300g 씩 넣고 증류수 300ml를 관수하여 사용된 각 폐석들의 크기는 아래와 같이 3단계(L,M,S)로 나누었다.Then, four kinds of waste-rock coated samples (1M, 0.5M, 0.1M, four kinds of distilled water) were prepared by varying the concentrations with calcium silicate solution for the calcium silicate coating experiment. Each of the waste-rock was put into 300g each of the waste-rock in the manufactured container, and the size of each waste-rock was divided into three stages (L, M, S) as follows.

L : 9.5~19.5mm, M : 2~9.5mm, S : 0.425~5mmL: 9.5 ~ 19.5mm, M: 2 ~ 9.5mm, S: 0.425 ~ 5mm

즉, 한 지역의 4개의 폐석 피복시료마다 크기를 달리하여 폐석을 침지시켰는 바, 한 지역에서 12개의 비이커에서 실험을 하였으며, 총 4개 지역에의 샘플이므로 48개의 비이커에서 실험을 진행하였다. That is, waste rock was immersed by varying the size of each of the four waste-rock coated samples in one region. Experiments were carried out in 12 beakers in one region, and in 48 beakers because the samples were collected in four regions.

또한 실리카졸 결합제의 혼합 비율을 결정하기 위하여 600ml 비이커에 3개의 세트(Silicasol 5ml, 15ml, 30ml 혼합)를 준비하여 각 칼슘실리케이트의 농도(1M, 0.5M, 0.1M, 증류수)에 대하여 혼합시험을 수행하였고 점도도 측정하였다. 측정에 사용한 기기는 BROOKFIELD MODEL DV-Ш+(PROGRAMMABLE RHEOMETER)를 사용하였다.In addition, three sets (Silicasol 5ml, 15ml, 30ml mixed) were prepared in a 600ml beaker to determine the mixing ratio of the silica sol binder, and the mixing test was carried out for the concentration of each calcium silicate (1M, 0.5M, 0.1M, distilled water). And viscosity was also measured. The instrument used for the measurement used BROOKFIELD MODEL DV-Ш + (PROGRAMMABLE RHEOMETER).

피복시험에서는 만들어진 피복용액을 각 시료가 충분하게 잠기도록 넣어주고 24시간 후 피복용액을 버린후 증류수로 가볍게 씻어준다. 이후 70℃로 풍건을 시키고 24시간후 꺼내서 상온에서 보관한다. 피복시험을 위해 여과가 가능한 원통 기구에 5A여과지를 넣어주고 그 위에 각 시료를 넣어준다. In the coating test, put the prepared coating solution so that each sample is sufficiently immersed, and after 24 hours, discard the coating solution and wash it lightly with distilled water. After air drying at 70 ℃, take out after 24 hours and store at room temperature. Place a 5A filter paper into a filterable cylindrical instrument for coating testing and place each sample on it.

아래에는 비커를 넣어주어서 여과되는 물을 받을 수 있도록 한다. 그 후 증류수를 처음 각 광석시료가 담겨있던 비커로 300ml을 계량하여서 여과가 가능한 원통기구에 붓고 24시간 후 물을 회수하고 pH와 EC를 측정한 후 채수병에 넣어주고 농질산을 3~5방울을 넣어준 후 냉장실에 보관한다. 주기적으로 관수를 통해 폐석시료를 통과한 물시료에 대해 pH, EC, Ca, Fe, Mn 및 Na성분의 변화를 관찰하였다.Put a beaker underneath to receive the filtered water. After that, distilled water was first weighed 300ml with a beaker containing each ore sample and poured into a cylindrical filter that could be filtered. After 24 hours, the water was collected, the pH and EC were measured, put into a distillation bottle, and 3-5 drops of concentrated nitric acid was added. Put it in the refrigerator. Changes in pH, EC, Ca, Fe, Mn and Na were observed for water samples that passed through waste-rock samples periodically.

이하 실험의 결과에 대하여 설명한다. The results of the experiment will be described below.

칼슘실리케이트 피복용 시료의 ABA 시험의 결과는 다음과 같다.The results of the ABA test of the calcium silicate coating sample are as follows.

도 3 내지 도 5의 표에 나타난 바와 같이, pH1:2 및 EC1:2 분석 결과 각각 4.04~5.58 및 350~1030 μS/cm의 범위를 나타내었다. 총 황 함량은 0.2~2.87 %로 B, C가 1%이하이고 A, D는 1% 이상 측정되었다. EC와 총 황 함량 관계에서는 총 황 함량이 클수록 EC1:2 값이 큰 것을 확인할 수 있었다.As shown in the table of Figs. 3 to 5, the pH1: 2 and EC1: 2 analysis showed a range of 4.04 to 5.58 and 350 to 1030 μS / cm, respectively. The total sulfur content was 0.2 ~ 2.87% with B and C below 1% and A and D above 1%. In the relationship between EC and total sulfur content, it was confirmed that the larger the total sulfur content, the larger the EC1: 2 value.

이는 황화광물의 산화작용이 어느 정도 진행되어 산발생 염(Acid producing salts)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 도 6의 표에 나타나 바와 같이, MPA(Maximum Producing Acid) 값이 가장 높은 시료 A에서는 85.68kgH2SO4/t으로 본 시료 1톤에서 황산(H2SO4)이 85.68Kg 발생할 것으로 예측되었다. It can be seen that acid oxidation salts have been formed to some extent by oxidation of sulfide minerals. As shown in the table of FIG. 6, in Sample A having the highest Maximum Producing Acid (MPA) value, 85.68 kgH 2 SO 4 / t was estimated to generate 85.68 kg of sulfuric acid (H 2 SO 4) in one ton of the sample.

탄산염 광물들에 의한 중화능력 시험 결과 값인 시료 A의 ANC는 최대 9.96kgH2SO4/t로 나타났다. NAPP는 모두 양의 값을 가지므로 이는 산을 발생할 수 가능성이 있다고 평가할 수 있다.The ANC of sample A, the neutralization test result of carbonate minerals, showed a maximum of 9.96 kgH2SO4 / t. Since NAPPs all have positive values, it can be estimated that acid is likely to occur.

시료들이 산발생능력을 가지는 이유는 지화학적으로 시료들내에 황철석이 함유되어 있고 황화광물에 의해 발생되는 산을 중화하는 광물, 특히 탄산염 광물들이 상대적으로 적게 함유되어 있기 때문이다. NAGpH는 모두 강한 산성(2.2~2.7)을 띠고 있어 산성암석배수 발생 확률이 모두 높은 것으로 나타났다. 이는 각 시료에 포함되어 있는 황화광물이 산성암석배수의 산발생에 기여하였을 것으로 판단된다. The reason why the samples have an acid generating ability is because they contain pyrite in the samples and relatively few minerals, especially carbonate minerals, which neutralize the acid generated by the sulfide mineral. NAGpH has a strong acidity (2.2∼2.7), so the probability of acid rock drainage is high. It is believed that the sulfide minerals contained in each sample contributed to the acid generation of acid rock drainage.

도 5를 참조하면, 분석한 시료 모두 잠재산발생형인 PAF(Potentially acid forming)로 구분되었다.Referring to FIG. 5, all the analyzed samples were classified into potential acid forming (PAF).

칼슘실리케이트 피복제의 피복실험 및 결합제의 혼합비율 결정시험의 결과에 대하여 설명한다. The results of the coating test of the calcium silicate coating and the determination of the mixing ratio of the binder will be described.

칼슘실리케이트의 농도(1M, 0.5M, 0.1M, 증류수)에 대하여 실리카졸 혼합시험을 수행하였는데 측정된 점도는 도 7의 표에 나타나 있다. 이 결과로부터 적절한 피복을 위한 혼합 용액의 농도를 칼슘실리케이트 1000ml에 대하여 실리카졸 15~60ml로 결정하였으며, 결정된 혼합비는 다음과 같다.The silica sol mixing test was performed on the concentration of calcium silicate (1M, 0.5M, 0.1M, distilled water), and the measured viscosity is shown in the table of FIG. 7. From this result, the concentration of the mixed solution for proper coating was determined to be 15 to 60 ml of silica sol based on 1000 ml of calcium silicate, and the determined mixing ratio was as follows.

- 산화방지를 위한 칼슘실리케이트와 실리카졸 혼합비 결정-Mixing ratio of calcium silicate and silica sol to prevent oxidation

1M=232g(CaSiO3)+2000g(water)+50(silicasol)1M = 232g (CaSiO3) + 2000g (water) +50 (silicasol)

0.5M=116g(CaSiO3) )+2000g(water)+50(silicasol)0.5M = 116g (CaSiO3)) + 2000g (water) +50 (silicasol)

0.1M=23g(CaSiO3) )+2000g(water)+50(silicasol)0.1M = 23g (CaSiO3)) + 2000g (water) +50 (silicasol)

도 8 내지 도 11의 표를 참조하면, 임기폐석은 비교시료에 대해 높은 pH를 유지하였고 특히 칼슘실리케이트 0.5M, 1M 농도의 S, M 시료들이 pH 6이상으로 3개월 까지 유지되고 있다. Ca의 경우 초기에 다량 녹아 나오는 것으로 확인 되었으며 이후 소량 지속적으로 용출되어 중화 능력을 유지하고 있는 것으로 판단된다. 또한 Fe를 보면 피복의 효과가 아주 우수함을 알 수 있다. 초기 잔류 Na의 용출이후에는 매우 미량으로 거의 발생되지 않는다.Referring to the table of FIGS. 8 to 11, the waste-rock was maintained at a high pH with respect to the comparative sample, and in particular, S and M samples of calcium silicate 0.5M and 1M concentrations were maintained at pH 6 and up to 3 months. In the case of Ca, it was confirmed that a large amount melted at an early stage, and after that, a small amount was continuously eluted to maintain neutralization ability. In addition, the Fe can be seen that the effect of the coating is very excellent. After elution of the initial residual Na, very little is generated.

또한 도 12 내지 도 15의 표를 참조하면, 도계폐석은 비교시료에 대해 높은 pH를 유지하였고 특히 칼슘실리케이트 0.5M, 1M 농도의 S 시료들이 pH 6이상으로 3개월 까지 유지되고 있다. Ca의 경우 초기에 다소 많은 양이 녹아 나오는 것으로 확인 되었으며 이후 소량 지속적으로 용출되어 중화 능력을 유지하고 있는 것으로 판단된다. 또한 Fe를 보면 비교시료에 비해 일부 L,M 시료를 제외하면 피복의 효과가 우수함을 알 수 있다. 초기 잔류 Na의 용출이후에는 매우 미량으로 거의 발생되지 않는다.In addition, referring to the table of Figures 12 to 15, the pulverized waste-rock was maintained at a high pH for the comparative sample, especially S samples of calcium silicate 0.5M, 1M concentration is maintained at pH 6 or more up to 3 months. In the case of Ca, it was found that a rather large amount was melted at an early stage, and since it was continuously eluted, a small amount was maintained to maintain neutralization ability. In addition, Fe can be seen that the effect of the coating is excellent except for some L, M samples compared to the comparative sample. After elution of the initial residual Na, very little is generated.

도 16 내지 도 19의 표를 참조하면, 거풍폐석은 비교시료에 대해 높은 pH를 유지하였고 특히 칼슘실리케이트 0.5M, 1M 농도의 S 시료들이 pH 6이상으로 3개월 까지 유지되고 있다. Ca의 경우 초기에 다소 많은 양이 녹아 나오는 것으로 확인 되었으며 이후 소량 지속적으로 용출되어 중화 능력을 유지하고 있는 것으로 판단된다. 또한 초기 잔류 Na의 용출이후에는 매우 미량으로 거의 발생되지 않는다.Referring to the table of FIGS. 16 to 19, the megalithic waste-rock maintained a high pH with respect to the comparative sample, and especially, S samples of calcium silicate 0.5M and 1M concentrations were maintained at pH 6 or more for 3 months. In the case of Ca, it was found that a rather large amount was melted at an early stage, and since it was continuously eluted, a small amount was maintained to maintain neutralization ability. In addition, very little is generated after the initial elution of Na.

도 20 내지 도 23을 참조하면, 금산폐석은 비교시료에 대해 높은 pH를 유지하였고 특히 칼슘실리케이트 0.5M, 1M 농도의 S 시료들이 pH 6이상으로 3개월 까지 유지되고 있다. Ca의 경우 초기에 다소 많은 양이 녹아 나오는 것으로 확인 되었으며 이후 소량 지속적으로 용출되어 중화 능력을 유지하고 있는 것으로 판단된다. 또한 Fe를 보면 비교시료에 비해 일부 L 시료를 제외하면 피복의 효과가 우수함을 알 수 있다. 초기 잔류 Na의 용출이후에는 매우 미량으로 거의 발생되지 않는다.20-23, Geumsan waste-rock maintained a high pH for the comparative sample, especially S samples of calcium silicate 0.5M, 1M concentration is maintained above pH 6 up to 3 months. In the case of Ca, it was found that a rather large amount was melted at an early stage, and since it was continuously eluted, a small amount was maintained to maintain neutralization ability. In addition, Fe can be seen that the coating effect is excellent except for some L samples compared to the comparative sample. After elution of the initial residual Na, very little is generated.

피복실험 후 폐석시료들의 표면에 피복 상태를 평가하기 위하여 전자현미경 분석을 실시하였다. 건조후 시료를 대상으로 FE SEM-EDX(장방출 주사전자현미경; JEOLJSM-7000F) 기기로 미세성상 관찰과 특정입자의 조성을 분석하였다.After the coating test, electron microscopic analysis was performed to evaluate the coating condition on the surface of the waste-rock samples. After drying, the specimens were observed for microscopic properties and analyzed for the composition of specific particles by FE SEM-EDX (JetJSM-7000F).

도 24의 주사전자현미경 사진에서 확인하는 바와 같이, 부분적인 정성 분석을 통하여 각 폐석들의 표면에 피복을 확인할 수 있었다. As can be seen in the scanning electron micrograph of FIG. 24, the coating on the surface of each waste-rock was confirmed through partial qualitative analysis.

정리하면, 피복실험 결과 4개 지역의 시료들이 3개월 경과 후의 피복효과가 유지가 되었다 칼슘실리케이트 1M 및 0.5M의 시료 대부분이 pH3에서 pH6-7로 상승한 것을 확인하였다. 그리고 FE-SEM 분석 결과 황화광물을 포함하는 폐석 표면에 피복을 확인하였다.In summary, as a result of the coating test, the coating effect was maintained after three months in four samples. It was confirmed that most of the samples of calcium silicate 1M and 0.5M rose from pH 3 to pH 6-7. And FE-SEM analysis confirmed the coating on the surface of the waste-rock containing sulfide minerals.

본 발명과 같이 기원 처리(Source control) 즉, 산성암석배수의 발생 자체를 억지하도록 피복제로서 칼슘실리케이트가 효과적이라는 것을 확인하였다. As in the present invention, it was confirmed that calcium silicate was effective as a coating agent to inhibit the source control, that is, generation of acidic rock drainage itself.

위와 같이 칼슘실리케이트를 피복제로 사용하여 폐석적치장 또는 폐광 채굴적 등 황화광물을 포함한 암석이 집중적으로 존재하는 영역에 위 피복제를 살포함으로써 황화광물을 포함하는 암석으로부터 황화광물이 산화되어 산성배수가 발생되는 것을 방지할 수 있다. By using calcium silicate as a coating material, the above coating is applied to the area where the rock containing sulfide minerals such as waste rock deposit or abandoned mine is concentrated, and the sulfurized mineral is oxidized from the rock containing the sulfide mineral to generate acidic drainage. Can be prevented.

보다 구체적으로는, 도 1에 나타난 바와 같이, 폐석적치장 또는 채굴적 등의 표층부에 본 피복제를 살포하게 되면 황화광물을 포함하는 암석(s)들의 표면에 피복제(c)가 코팅된다. 채굴적이나 폐석적치장의 표층부로부터 일정 심도까지만 피복제가 살포되면 본 발명에서 원하는 정도의 효과가 발휘되며, 적치장의 심층부는 공기와의 접촉이 차단되므로 산화가 일어나지 않는다. More specifically, as shown in FIG. 1, when the present coating is applied to a surface layer such as waste rock deposit or mining, the coating (c) is coated on the surface of rock (s) containing sulfide minerals. If the coating material is sprayed only from the surface layer portion of the mining or waste-rock pile to a certain depth, the desired effect is exerted in the present invention, and the deep layer portion of the stock pile is blocked from contact with air so that no oxidation occurs.

즉, 본 발명에서는 칼슘실리케이트 피복제를 폐석적치장 또는 채굴적의 표층부에 살포함으로써 공기와 접촉가능한 황화광물 암석들을 피복하여 산화를 방지하며, 일부 산화가 진행되더라도 칼슘이 중화제로 작용하여 산성암석배수가 발생되지 않도록 한다. 또한 채굴적의 표층부에만 코팅제를 살포하여도 심층부의 암석들은 공기와의 접촉이 차단됨으로써 본 발명에서 원하는 효과를 얻을 수 있다. That is, in the present invention, the calcium silicate coating material is sprayed on the waste-rock storage or the mining surface to cover the sulfide minerals that can come into contact with air to prevent oxidation, and even though some oxidation proceeds, calcium acts as a neutralizing agent to generate acidic rocks Do not In addition, even when the coating agent is applied only to the surface layer of the mining area, the rocks in the deep portion are blocked from contact with air, thereby obtaining a desired effect in the present invention.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, it is merely an example, and those skilled in the art may realize various modifications and equivalent other embodiments therefrom. I can understand. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

Claims (6)

황화광물을 포함하는 암석들이 집중적으로 존재하는 영역에 피복제를 살포하여 상기 황화광물을 포함하는 암석을 코팅함으로써 상기 황화광물이 외부로 노출되지 않게 하기 위한 것으로서,
상기 피복제는 칼슘을 포함하는 것으로서 칼슘실리케이트이며,
상기 피복제에는 상기 황화광물을 포함하는 암석과 상기 칼슘실리케이트와의 결합력을 향상시키도록 결합제로서 실리카졸이 포함되되, 상기 피복제는 상기 칼슘실리케이트 1000ml에 대하여 상기 실리카졸은 15 ~ 60ml의 부피비로 혼합하고,
상기 황화광물을 포함하는 암석들이 집중적으로 존재하는 영역은 폐광의 채굴적 또는 폐석 적치장이며, 상기 피복제는 상기 채굴적 또는 폐석 적치장의 표층부에 살포하는 것을 특징으로 하는 황화광물 산화방지 방법.
In order to prevent the sulfide minerals from being exposed to the outside by coating a rock containing the sulfide minerals by spraying a coating on a region in which rocks containing sulfide minerals are concentrated.
The coating agent is calcium silicate containing calcium,
The coating agent includes silica sol as a binder to improve the binding force between the rock containing the sulfide mineral and the calcium silicate, wherein the coating agent is a volume ratio of 15 to 60 ml relative to 1000 ml of the calcium silicate. Mix,
The area in which the rocks containing the sulfide minerals are concentrated is mined or waste-rock stock of the abandoned mine, and the coating agent is sprayed on the surface layer of the mined or waste-rock stockyard.
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