경남 하동 반려암질 회장암복합체 내 희토류 분포 및 점토입자의 양이온교환을 통한 희토류 회수

국문 초록 (Abstract)

이온흡착형 함희토류 광체는 풍화받은 화성암에서 2차적으로 형성되는 점토입자와 관련하며 간단한 양이온 교환을 통해 회수할 수 있는 이점이 있어 신에너지 전략자원으로 평가받는다. 한편, 경남 하동지역은 회장암 복합체에서 형성된 카올리나이트 광상으로 익히 알려져 왔지만 점토광물에서 수반되는 미량원소들은 분순물로 취급되어 주목받지 못하였다. 본 연구에서는 함희토류 점토입자를 대상으로 암모늄염(i.e., NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₃PO₄, NH₄HCO₃) 양이온 교환을 통한 희토류 회수율을 평가한다. 분석시료는 하동군 화정리 일대 분포하는 반려암질 회장암 복합체로서 기반암은 단층파쇄작용을 동반한 열수맥에 의해 교대되어 있고 부분적으로 철-티탄광체를 수반한다. 시료는 기반암-열수맥-광체에 이르기까지 단계적으로 채취하였고 BSE 이미지 관찰 및 EDS 분석결과 희토류를 수반하는 갈렴석(allanite), 세라이트(cerite), 제노타임(xenotime) 및 인회석(apatite)이 확인된다. 중력침강을 통해 분리된 점토입자는 카올리나이트(kaolinite), 일라이트(illite) 및 스멕타이트(smectite)로 구성된다. 양이온 교환 전후 XRD 및 FT-IR 분석결과 주요 점토광물 내 암모늄 흡수율이 증가하였고 일부 양이온 치환으로 인한 점토광물의 반사위치 차이를 보인다. 암모늄염 종류에 따른 희토류 회수율 평가 결과 NH₄Cl > (NH₄)₂SO₄ > NH₄HCO₃ > (NH₄)₃PO₄ 순으로 나타나며 경희토류가 중희토류에 비해 높은 회수율을 보인다.