Mineralogical and Physico-chemical Properties of Fine fractions Remained after Crushed Sand Manufacture

국내 화강암류를 이용한 일부 인공쇄석사 제조과정에서 생기는 스러지의 광물.물리화학적 특성

  • Yoo, Jang-Han (Geology and Geoinformation Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Ahn, Gi-Oh (Geology and Geoinformation Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Jang, Jun-Young (Sampyo Ind. Ltd.)
  • Published : 2006.12.31

Abstract

Artificially crushed sands occupy approximately 30 percent of the total consumption in South Korea. The demand for the crushed sands is expected to rise in the future. Most manufacturers use granitic rocks to produce the crushed sands. During the manufacturing process, fine fractions (i.e., sludges or particles smaller than 63 microns) are removed through the process of flocculation. The fine fraction occupies about 15% of the total weight. The sludges are comprised of quartz, feldspars, calcite, and various kinds of clay minerals. Non-clay minerals occupy more than 75 percent of the sluges weight, according to the XRD semi-quantification measurement. Micas, kaolinites, chlorite, vermiculite, and smectites occur as minor constituents. The sludges from Jurassic granites contain more kaolinites and $14{\AA}$-types than those from the Cretaceous ones. The chemical analysis clearly shows the difference between the parent rocks and the sludges in chemical compositions. Much of colored components in the sludges was accumulated as the weathering products. Particle size analysis results show that the sludges can be categorized as silt loam in a sand-silt-clay triangular diagram. This result was for her confirmed by the hydraulic conductivity data. In South Korea, the sludges remained after crushed sand production are classified as an industrial waste because of their impermeability, and which is caused by their high silt and clay fractions.

국내에서 인공쇄석사의 점유율은 30% 이상이며 계속적인 증가추세에 있다. 국내 인공쇄석사는 주로 화강암류를 그 원암으로 이용하고 있다. 인공모래 제조공정 중에 생기는 스러지(63마이크론 이하입자)는 침전제를 이용하여 분리하며, 그 양은 중량비 15% 내외이다. X-선 회절분석에 의하면 스러지 구성광물은 석영, 장석류가 3/4 이상을 차지하며, 그밖에 방해석 등과 각종 점토광물류를 포함한다. 점토류 중에는 운모 및 고령토류가 우세하고, 녹니석, 질석과 함께 스멕타이트류도 포함된다. 쥬라기 화강암류에서 발생되는 스러지는 대체적으로 백악기의 것에 비해서 더 많은 고령토류, 녹니석 및 질석류를 포함한다. 화학조성에 있어서도 화강암류와 스러지의 사이에 명확한 차이를 보여준다. $SiO_2$$Na_2O$ 성분 외에는 스러지가 화강암 원석류보다 더 높은 함량을 나타내어, 그들이 풍화작용에 의한 증가임을 나타낸다. 스러지에 대한 입도분석에 의하면, 토양조직 분류에서의 Silt loam 정도에 해당하며, 변수두 투수실험에 의해 측정된 수리전도도에 의하여서도 silt 및 sand가 우세하게 포함된 특성을 나타낸다. 이와 같이, 현재 우리나라에서 버려지고 있는 스러지는 silt 및 점토입자함량에 의하여 불투수성을 야기하므로 산업폐기물로 간주되어 환경오염물로 분류되고 있다.

Keywords

References

  1. 강선덕, 이동남 (1998) 암석 미분 폐스러지를 이용 하경량기포 콘크리트 제조에 관한 연구. 한국자원공학회. p. 264-269
  2. 박철환, 강선덕, 민정식, 신중호, 박찬, 정덕영(1998) 쇄석을 이용한 인공모래 개발연구(II). KR-98(C)-20, 한국자원연구소
  3. 정지곤, 서병민, 하성호, 이동원 (2006) 입도분석 및 변수두법을 이용한 교란사질 토양의 투수계수 측정. 한국지질공학회지, 제 16권 제 1 호, pp. 15-21
  4. Boeker, E. and van Grondelle, R. (1995) Environmental physics, John Wiley & Sons Ltd, Baffins Lane, Chichester, England
  5. Brady, N.C. and Weil, R.R. (1996) The nature and properties of soils, Prentice Hall, Inc., New Jersey
  6. Darcy, D.E. (1856) Les Fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris: Dalmont
  7. Smith, K.A. and Mullins, C.E. (2001) Soil and Environmental analysis : physical methods, Marcel Dekker, Inc., New York
  8. Summers, W.K. and Weber, P.A. (1984) The relationship of grain-size distribution and hydraulic conductivity-An alternate approach, Ground water, Vol. 22, No. 4, p. 474-475 https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1984.tb01419.x
  9. Tepordei, V.V. (2004) U. S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2004, pp. 156-157