구룡광산 광미층의 심도변화에 따른 물리·화학적 및 광물학적 특성

Physio-chemical and Mineralogical Characterization of the Tailings in the Guryoung Mining Area

본 연구에서는 구룡광산에 적치된 광미층으로 부터 채취된 대표 비교란 코어시료를 대상으로 체계적인 물리·화학 적 및 광물학적 특성을 심도별로 정량적으로 파악, 중금속 거동 핵심 영향요소를 기준으로 광미층 수직분대를 시도하 고, 이를 기초로 광미층 비포화대-포화대에 걸친 원소 거동과 지화학적 조건과의 상관모델을 제시하고자 한다. 구룡광 산의 대상 광미층은 화학적으로 지하수면을 경계로 상부층 구간에서의 낮은 pH(4)와 20wt.% 이상의 높은 Fe2O3 및 SO3 함량에 의해 특징지어진다. 물리·화학적 및 광물학적 분석 자료를 고려하여 구룡광산 광미층을 심도증가에 따 라 복토층, jarosite zone, Fe-sulfate zone, Fe-oxyhydroxide zone, gypsum-bearing pyrite zone, calcite-bearing pyrite zone, soil zone(광미층 집적 이전 토양층), weathered zone 등 7개분대로 구분할 수 있으며, 새로 생성된 이차광물상 의 특성을 고려할 때 지하수면을 기준으로 상부층을 산화대(oxidation zone)로, 하부층을 비산화대(unoxidation zone), 혹은 carbonate-rich primary zone으로 크게 대분할 수 있다. 본 연구결과를 기초로 구룡광산 광미층의 물리·화학적 및 광물학적 변화를 지하수면 상부층에서의 황화광물, 특히 황철석의 산화반응이 핵심요소가 되어, 이로 인한 pH 값 의 감소, 일차광물의 용해반응 및 원소 용출, 이차광물상 생성, 그리고 생성된 산의 탄산염 및 규산염광물에 의한 산 -중화반응 등 일련의 지화학적 반응으로 설명할 수 있다.

This study is focused on characterization of the physio-chemical and mineralogical properties, investigation of their vertical changes in the tailing profile of the Guryoung mining area, classification of the profile into distinct zones, and condition conceptual model of physio-chemical conditions and phases-water relationships controlling the element behaviors in the tailings. The upper part of the groundwater is characterized by the high contents of Fe2O3 and SO3 for whole rock analysis, low pH, and the occurrence of jarosite, schwertmannite and Fe-oxyhydroxide as the secondary mineral phases. The tailing profile can be divided into the covering soil, jarosite zone, Fe-sulfate zone, Fe-oxyhydroxide and gypsum-bearing pyrite zone, calcite-bearing pyrite zone, soil zone, and weathered zone on the based of the geochemical and mineralogical characteristics. The profile can be sampled into the oxidized zone and the carbonate-rich primary zone with the dramatic changes in pH and the secondary mineral phases. The conceptual model proposed for the tailing profile can be summarized that the oxidation of pyrite is the most important reaction controlling the changes in pH, the dissolution of the primary silicates and carbonates, the precipitation of secondary mineral phases, acid-neutralizing, and heavy metal behaviors through the profile.