광물찌꺼기 기반 제올라이트의 제조 기술 고찰

전철민,한성수,이수정 한국광물학회 2025 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.38 No.3

광물찌꺼기는 광물자원을 추출한 후 남는 부산물로, 경제적·환경적 부담을 초래하지만, 풍부한 실리카와 알루미나 성분을 활용해 제올라이트를 합성할 수 있는 저비용 원료로 주목받고 있다. 본 고찰에서는 광물찌꺼기를 활용한 제올라이트 제조 기술을 중심으로 수열합성법과 알칼리융해법의 원리, 장단점, 적용 가능성에 대해 비교·분석하였다. 수열합성법은 비교적 낮은 온도에서 공정이 가능하며 장비 부담이 적으나, 반응성이 낮은 원료에는 한계가 있다. 반면, 알칼리융해법은 고온의 융해 과정을 통해 원료의 반응성을 높여 다양한 광물찌꺼기에 적용할 수있으나, 에너지 소모 및 공정비용 증가의 단점이 존재한다. 또한, 광물찌꺼기 내 중금속 등 유해 성분이 존재하므로 전처리 공정과 환경 안정성 확보가 필요하다. 따라서 원료 특성 분석, 공정 최적화, 환경 규제 준수 등을 포함한 통합적 접근이 요구되며, 이를 통해 광물찌꺼기의 자원화 가능성과 지속가능한 제올라이트 생산 기술로의 발전 가능성을 기대할 수 있다. Mine tailings, the by-product left over after mineral extraction, have raised environmental and economic, concerns, however, their high silica and alumina content makes them a promising low-cost feedstock for zeolite, synthesis. This review focuses on comparing the mechanisms, advantages, and limitations of current techniques for, synthesizing zeolites using mine tailings, specifically hydrothermal and alkaline fusion methods. Hydrothermal, synthesis operates at relatively low temperatures and simple setups, but is often limited by the reactivity of, the feedstock. Alkaline fusion, on the other hand, enhances reactivity through high-temperature fusion, making it, suitable for a wider variety of tailings, but at the cost of higher energy consumption and operating costs. The, presence of toxic elements such as heavy metals in mine tailings also requires proper pretreatment and, environmental risk management. An integrated approach that includes raw material characterization, process, optimization, and regulatory compliance is essential. With such a strategy, the valuation of mine tailings can, contribute to the sustainable development of zeolite production and provide effective solutions for resource, recycling and environmental improvement.

납 함량에 따른 비정질 Pb-Na 규산염의 원자 구조에 대한 고상 핵자기 공명 분광분석 연구

이서영,이성근,Lee, Seoyoung,Lee, Sung Keun 한국암석학회한국광물학회 2021 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.34 No.3

납(lead; Pb)은 지구 형성 초기의 원시 맨틀(primitive mantle)에서부터 현재 지구로의 진화 과정 이해에 중요한 정보를 제공하는 미량 원소 중 하나이다. 납은 지구 내부 및 지각에서 다양한 화성 과정에 수반하는 규산염 광물과 용융체 내에 차별적으로 분배된다. 원소 분배 계수 변화는 규산염 용융체 구조와 밀접한 관련이 있을 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구의 목적은 납이 포함된 규산염 용융체의 자세한 구조를 밝히고, 조성에 따라 변화하는 구조와 특성, 특히 규산염 광물과 용융체 간의 원소 분배 계수와의 관계를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 고상 NMR 분광분석을 수행하여 비정질 Pb-Na 규산염의 자세한 원자 구조를 확인하였다. 자연계 마그마 용융체의 모델 시스템으로 납이 포함된 비정질 유리 시료[(PbO)_x(Na₂O)_1-x]·SiO₂를 소듐과 납의 단종 Na₂SiO₃에서 PbSiO₃까지 다양한 조성의 비정질을 합성하였으며(x=0, 0.25, 0.33, 0.50, 0.67, 0.86, 1) 납의 함량에 따른 규소 주변 원자 환경의 변화를 확인할 수 있는 ²⁹Si MAS NMR 분광분석을 수행하였다. ²⁹Si MAS NMR 결과 납 함량에 따라 피크의 폭이 넓어지고 피크 최대값의 위치는 -76.2, -77.8, -80.3, -81.5, -84.6, -87.7 ppm으로 이동하였다. 규소와 결합된 연결 산소의 양인 Qⁿ 환경 변화를 정량적으로 분리하기 위하여 ²⁹Si NMR 스펙트럼에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 조성에 따라 NBO/T로 나타낸 중합도가 일정하면서 Qⁿ 환경의 화학적 차폐 이동을 가정한 경우 가우시안 함수의 조합으로 진행하였다. 그 결과 규소 주변 원자 환경 변화에 기인한 화학적 차폐의 이동이 시사된다. Na₂SiO₃의 경우 Q²가 지배적으로 존재하며 Q¹ 및 Q³가 비슷한 비율로 존재하였으나 소듐 대신 납이 포함되면서 Q²가 감소하고 Q¹ 및 Q³가 증가하면서 Qⁿ 환경의 불균화가 증가하였다. ²⁹Si NMR 스펙트럼에 대한 시뮬레이션 결과는 납을 포함한 비정질 규산염에서 조성에 따른 배열 무질서도 및 위상 무질서도 증가를 지시한다. 본 결과로부터 평균 양이온 세기(average cation field strengths)에 따른 불균화 상수(disproportionation factor)의 변화를 정량화하였다. 무질서도의 증가와 비정질의 구조 변화가 납을 포함한 미량 원소의 분배 계수를 감소시킬 것으로 예상된다.

일라이트 광물과 광석의 이해: 정의, 등급 및 품위에 대하여

윤소정 한국광물학회 2024 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.37 No.4

일라이트는 단일 점토광물 광상으로 발견되는 경우가 매우 드물며, 광물 정의, 활용 연구, 광상 조사의 역사도 길지 않아서 일라이트 광상에 대한 자원량 조사의 선례를 찾기 힘들다. 또, 오랜 기간 활용되어 온 다른 점토광물에 비해 용도와 특성에 따른 광물의 등급도 체계화 되어있지 않다. 광상의 자원량 예측을 위해서는 광석의 한계품위 선정이 필요하고, 한계품위 선정을 위해서는 광상의 경제성에 대한 합리적 판단이 중요하다. 이에 저자는광상의 가치 판단에 도움이 될 수 있는 일라이트의 광석 품위, 광물 등급, 제품 가격 등에 대한 정보를 조사하여 일라이트 광상의 자원량 예측에 도움이 되고자 하였다. Illite deposits with illite as the main commodity are rare. Illite, though common in sedimentary rocks, has a relatively short history of its mineral definition and utilization compared to other clay minerals, such as kaolinite or smectite. The shortage of feasibility studies of illite deposits and of the illite mineral value information can make an illite resource/reserve estimation challenging. The author collected information, though limited, such as ore grades, mineral grades, and product prices of illite, which can be used for reasonable ore/mineral value predictions and selection of cut-off grades in (pre-)feasibility studies. Some definitions of illite mineral, mineral resource, and mineral/ore grades are also briefly described in this review.

한국광물학회지 -(사)한국광물확회 임원

한국광물학회 한국광물학회 2014 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.27 No.4

빠른 입계 확산 수치 모델의 우주화학에의 적용

박창근 한국광물학회 2023 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.36 No.3

확산은 지구물질은 물론 운석과 같은 우주물질의 원소 및 동위원소 연구에서 매우 유용하게 활용될 수 있다. 고온의 태양계 성운에서 일어난 확산과 상대적으로 저온의 소행성에서 일어난 열수 변질 과정에서의 확산 양상은 다르기 때문에 광물에 기록된 원소 및 동위원소 확산에 대한 모델 수립은 초기 태양계 진화를 이해하는데 있어 특히 중요하다. 광물 입자 경계를 따라 일어나는 빠른 입계 확산은 닫힌계에서 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환을 수치 모델화하는데 유용하며, 본 연구에서는 유한차분법을 이용하였다. 수립된 빠른 입계 확산 수치모델은 1) CH 콘드라이트의 아메바 형태 감람석 집합체(amoeboid olivine aggregate; AOA)내 사장석의 마그네슘-26(26Mg) 동위원소 조성 변화와 2) CO 콘드라이트의 콘드률, AOA, 기질 구성 광물간 Fe-Mg 상호 확산에 적용되었다. 빠른 입계 확산을 통해 광물 결정의 표면에서는 평형상태에 도달할 수 있다는 가정에 기반해서 평형상태 동위원소 질량 분배(equilibrium isotopic fractionation)와 평형상태 원소 분배(equilibrium partitioning)도 수치 모델에 포함하였다. 모델을 통해 닫힌계를 구성하는 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환과 확산으로 실제 운석에서 관찰된 원소 및 동위원소 조성 분포를 설명할 수 있음을 보였다. 또한 암석을 구성하는 광물이 여러 종류일 경우에 폐쇄 온도는 확산이 가장 느린 광물종에 의해서만 결정되는 것이 아니라 전체 광물들의 함량비에도 크게 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다.

기술동향 : 한국의 광산물 HSK Code 개정방안 연구

이화석 ( Hwa Suk Lee ),김유정 ( Yu Jeong Kim ) 한국광물학회 2014 광물과산업 Vol.27 No.-

본 연구에서는 법정광물 및 정부비축광물을 대상으로 HSK Code 개정(안)을 수립하였다. 법정 광물 중 리튬 광, 희토류 광, 사문석, 연옥, 비축 대상 광종 중 인듐 괴, 페로텅스텐, 안티모니 괴, 셀렌 그래뇰, 갈륨, 산회란탄, 탄산세륨 등의 경우 타 품목과 혼합되어 HSK Code가 부여되어있어 세부 품목별로 정확한 무역통계를 파악하기가 어렵다. 또한 현재의 HSK Code분류체계에서는 대략적인 품목의 명칭 정도만을 확보할 수 있을 뿐 용도, 규격, 성분, 타입 등 보다 구체적인 품목에 대한 정보는 확보하는기가 어려운 상황이다. 법정광물, 정부비축 등 국가적 차원에서 관리되고 있는 광물자원에 대해서는 정확한 통계적 데이터 구축을 위해 품목분류를 세분화하여 단독으로 HSK Code를 관리하는 것을 원칙으로 하였다. 단, 국제 공통기준 (HS Code 6단위)을 준수하는 범위 내에서 개정안을 마련하였으며, 수입규모가 일정규모이상(금액기준: 5천만불 이상, 물량기준: 5천톤 이상)인 품목을 개정 대상으로 선정하였고 HSK Code간 Hierarchy의 균형을 고려하였다. In this study, a proposal for revision of HSK Code was established on legally designated minerals and national stockpile minerals. It is difficult to exactly identify trade balances of minerals, such as lithium ore, rare earth ore, serpentine, kidney stone in legally designated minerals and ingot of indium, ferro-tungsten, ingot of antimony, granule of selenium, gallium, lanthanum oxide, cerium carbonate in national stockpile minerals because HSK Codes of them were not allocated separately. Furthermore, specific use, standard, component, type of products cannot be exactly identified in current HSK Code system Therefore, it is makes rule to separately manage minerals which were managed by government such as legally designated minerals and national stockpile minerals. However, a proposal for revision of HSK Code system was established to comply with international standard(HS Code) and the items over a certain size(amounts : over 50 mil.$, volumes : over 5000 ton) were selected as revised subjects. Moreover hierarchies between HSK Codes were considered.

패각의 광물학적 특성 및 중금속 제거 효율 평가

송혜원,김재민,김영훈,김정진,Song, Hye Won,Kim, Jae Min,Kim, Young Hun,Kim, Jeong Jin 한국암석학회한국광물학회 2022 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.33 No.3

본 연구에서는 꼬막(cockle), 전복(abalone), 가리비(scallop) 패각을 이용하여 중금속 제거효율 평가를 수행하였다. 꼬막, 전복, 가리비의 주 구성광물은 각각 아라고나이트, 아라고나이트와 방해석, 방해석으로 구성되어 있다. 각 패각들의 비표면적은 2.7241 m²/g에서 4.5481 m²/g까지 다양하며 가리비 > 전복 > 꼬막이다. 반응 후 중금속 분석 결과 As는 패각에 의한 흡착이나 pH 상승에 의한 침전 제거 효과가 나타나지 않았다. 납은 반응 초기에 모든 패각 시료에서 모두 제거되었다. 카드뮴과 아연은 매질에 따라 약간의 차이가 있지만 제거 효율은 가리비 > 전복 > 꼬막 순으로 나타났다. 중금속 제거 효율은 가열 시료가 원시료 비해 약간 높으며, 비표면적이 클수록 높은 경향이 있다. In this study, the removal efficiencies of heavy metals were evaluated using cockle, abalone, and scallop shells. Cockle, abalone, and scallop are composed mainly of aragonite, aragonite, and calcite, and calcite, respectively. The specific surface area of each shell varies from 2.7241 m²/g to 4.5481 m²/g and the order of that is scallop > abalone > cockle. All shells of cockle, abalone, and scallop had no As removal effect by adsorption and precipitation as pH increased. Pb was removed by all shell samples at initial reaction. Although the removal efficiency of Cd and Zn were depending on the reaction medium, that was increased in order of scallop > abalone > cockle. Heavy metal removal efficiency tends to be slightly higher for heated samples than with the raw materials, and higher as the specific surface area is larger.

황해 남동부 표층 해양 퇴적물의 광물 분포 : 2010년 한국해양연구원 탐사 시료

조현구,김순오,이희일,신경훈 韓國鑛物學會 2011 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.24 No.3

2010년 해양연구원의 황해 남동부 탐사에서 채취된 67개 표층 퇴적물 시료에 대하여 정량X선 회절분석법을 이용하여 광물조성을 구하였다. 황해 표층 퇴적물은 주구성광물(석영 49.1%, 사장석 13.0%, 알카리 정석 9.3%), 정토광불, 방해석 빛 아라고나이트 등으로 구성되어 있다. 점토광물 중에는 일라이트(9.4%)가 가장 않고, 녹니석(4.6%) 이 두 번째로 많으며, 카올리나이트(0.8%)는 매우 소량 들어 있다. 석영과 알카리장석은 조립질 퇴적물, 각섬석과 점토광물들은 세립질 퇴적물에 농집되는 경향을 나타낸다. 석영, 사장석, 알카라장석, 녹니석 및 카올리나이트 함량은 황해 중앙 니질대의 남단에 해당되는 니질대 1에서 높고, 일라이트 함량은 황해 남동 니질대의 일부인 니질대 2에서 높다. 이와 같은 구성광물의 차이는 세립질 퇴적물의 근원지가 다름을 시사하며, 황해 남동 니질대는 주로 한반도 서해안의 금강과 영산강으로부터 운반되었을 것으로 판단된다. Mineral compositions of 69 southeastern Yellow Sea surface sediments collected at the Korea Ocean Research and Development Institute (KORDI) cruise in 2010, were determined using the quantitative X-ray diffraction analysis. Southeastern Yellow Sea surface sediments are composed of major minerals (quartz 49.1%, plagioclase 13.0% and alkali feldspar 9.3%), clay minerals, calcite, and aragonite. Illite (9.4%) is the most abundant clay mineral, chlorite (4.6%) is the second, and kaolinite (0.8%) is few. Quartz and alkali feldspar contents are high in coarse-grained sediments, whereas amphibole and clay mineral contents are high in fine-grained sediments. Quartz, plagioclase, alkali feldspar, chlorite, and kaolinite contents are higher, and illite content is lower in mud zone 1 corresponding to south margin of Central Yellow Sea Mud than in mud zone 2, a part of Southeastern Yellow Sea Mud. Difference of mineral composition between two mud zone suggests that source of fine sediment may be different in two mud zone and Southeastern Yellow Sea Mud might be largely supplied from the Keum and Youngsan rivers in southern part of the west coast in the Korean Peninsula.

견운모 광상의 지질학적 부존 특성 및 운모류 광물의 수급과 활용

고상모,오트곤-에르덴 다바수렌,이범한,신우창 한국광물학회 2025 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.38 No.3

본 연구는 국내외 주요 견운모 광상의 지질학적 부존 특성을 비교·분석하고, 운모류 광물의 수급 구조와산업적 활용 현황을 종합적으로 정리하였다. 견운모는 장석류 및 백운모 등의 풍화 또는 열수변질, 변성작용에 의해생성되는 2차 변질광물로서 열수변질 점토광상, 금속광상 벽암 변질대, 퇴적암 원암의 광역 변성대 등 다양한 지질환경에서 산출된다. 본 연구에서는 국내의 대현, 보배, 삼성, 나림 광상을 대상으로 광상 형성과정과 광물조성, 형성연대, 변질양상과 관련된 기존 발표된 연구 결과들을 정리하였으며, 해외의 Udaipur(인도), Silverton 칼데라( 미국), Hsianyang(대만), Son Binh(베트남) 광상을 함께 분석하여 형성 환경과 광물학적 특성을 비교하였다. 운모류 광물은 유연성, 절연성, 내열성 등의 특성을 바탕으로 전기·전자, 건설, 페인트 및 코팅, 화장품 등 다양한 산업분야에서 광범위하게 활용되고 있으며, 특히 전기·전자 부문에서 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 2020년 이후 세계 운모류 광물의 연간 생산량은 35~39만 톤 수준으로 안정적으로 유지되고 있으며, 중국, 마다가스카르, 핀란드가 주요 생산국이다. 국내의 연간 생산량은 약 2만 톤으로, 전체 수요량의 7.8%에 불과하며, 나머지는 주로 중국, 튀르키예, 일본 등지에서 수입되고 있다. 본 연구는 국내외 견운모 광상의 성인과 변질 특성을 해석함으로써, 국내 견운모의 탐사 및 개발 가능성을 재평가하고 고부가가치 산업 활용을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다. 향후 국내 견운모의 자립도 제고와 더불어, 친환경적이고 지속 가능한 광물 자원 개발 전략 수립을 위한 참고 자료로 활용될 것으로 기대된다. This study provides a comparative analysis of the geological occurrence of domestic and global sericite deposits, with a focus on mineralogical characteristics, alteration processes, and tectonic settings. Sericite, a secondary mica formed through weathering, hydrothermal and metamorphic alteration of feldspar and muscovite, occurs in diverse geological environments such as hydrothermal clay alteration type, phyllic alteration zones of metallic deposits, and regionally metamorphosed pelitic rocks. In this study, representative sericite deposits (Daehyeon, Bobae, Samseong, and Narim) from Korea are investigated in terms of petrology, alteration mineralogy, chemical composition, and radiometric age dating. These are compared with overseas examples, including the Udaipur district (India), the Silverton Caldera district (USA), the Hsianyang deposit (Taiwan), and the Son Binh deposit (Vietnam), each representing different geological settings. Mica minerals are utilized in a wide range of industrial sectors such as electronics, paints and coatings, construction, and cosmetics, due to their unique combination of properties including flexibility, thermal resistance, dielectric strength, and chemical stability. Global mica production has remained stable at around 353,000–390,000 metric tons annually since 2020, with China, Madagascar, and Finland accounting for more than half of the global output. Domestic production in Korea is limited to around 20,000 tons, meeting only 7.8% of national demand, leading to a high dependency on imports from countries such as China, Türkiye, and Japan. The findings of this study not only clarify the mineralogical and geological characteristics of major sericite deposits but also highlight the economic significance of sericite as a strategic industrial mineral. By synthesizing geological data and supply-demand trends, this research provides essential insights for future exploration, sustainable resource development, and industrial application of sericite and mica resources in Korea.

비금속광물자원의 현황 및 부존특성

이동진 한국광물학회 1997 광물과산업 Vol.10 No.1

국내 산업에 활용되는 광물자원의 광종은 모두 43종으로서 이 중에서 비금속광물이 25종이다. `96년도 비금속 광물자원이 차지하는 GNP 점유율은 0.26% (경상가격 기준)로서 금액으로는 9,964억원에 이른다. 비금속광물 자원이 차지하는 금액은 모든 광물자원(금속자원 및 석탄 포함)이 차지하는 금액의 94%로서 광물산업은 거의 비금속광물자원이 주도하고 있다. `96년도 비금속광물자원의 국내 수요는 약 1조 222억원으로 ` 95년도 대비 3.7% 증가하였으며 생산은 9,121억원으로 전년도 대비 6.1% 증가하였다. 수출과 수입은 각각 406억과 3,447억원으로 전년도 대비 각각 20.1%와 0.5%의 증가율을 나타내고 있다. 비금속광물자원의 자급도는 74.62%, 수입의존도는 25.38%로서 전년도와 비슷한 양상을 보인다. 국내 비금속광물자원중에서 내수와 생산 그리고 수출을 주도하는 광물자원은 석회석, 납석 , 고령토 등을 들 수 있으며 주수입 대상광종으로는 인회석, 고령토, 석면 등을 들 수 있다. 석회석자원은 지역에 따라 편중되어 산출되는 바 총 매장량의 80%가량이 충북 및 강원 일대의 대석회암통내의 석회암층에 부존되어 있다. 대석회암통은 강원지역에서는 하부로부터 풍촌, 화절, 동점규암, 두무동, 막동, 정선석 회암층이 정합적으로 피복되어 있으며 이 중에서 고품위의 석회석자원은 주로 풍촌석회암층에 부존되어 있다. 고령토는 경남 산청, 단성, 옥종 및 합천지역에 주로 분포되어 있으며 회장암체가 발달한 저지대 또는 구능지대에 발달한다. 고령토는 회장암의 풍화 관존물로서 풍화심도는 대체로 7-8m, 지역에 따라 lOm까지 이른다. 고령토는 일반적으로 표토 가까이 에서는 적갈색 내지 갈색을 보이며 하부로 내려가면서 도색대와 백색대로 색상의 변화를 보인다. 납석자원은 화산암류인 안산암, 유문암 및 응회암 등이 열수변질 작용을 받아 형성되었으며 납석, 견움모 그리고 고령토 등과 함께 변질대를 이룬다. 주 분포지인 전남 및 경상지역에서는 비교적 큰 광체가 오래전부터 개발되어 내수 물량에 충족되고 있으나 고품위광석의 선별적인 채광으로 품위가 다소 떨어지는 양상을 보이고 있다. 전남 및 경남북 지역에는 납석자원의 모암인 응화암, 안산암 및 유문암 등이 넓게 분포되어 있어 열수변질대를 규명하므로서 납석자원의 매장량은 보다 늘어 날것으로 전망된다.