Abstract
The white aluminum phases in acid mine drainage usually precipitates when mixed with stream waters with relatively high pH. The minerals in white precipitates play important roles in controlling the behavior of heavy metals by adsorbing and coprecipitation. By the phase transition of these minerals in white precipitates, dissolution and readsorption of heavy metals may occur. This study was conducted to obtain preliminary information on the phase transition of the mineral phases in white precipitates. In this study, the mineral phase changes in the white precipitates collected from the stream around Dogye Mining Site over time were investigated with different pH values and temperatures. White precipitates consist mainly of basaluminite, amorphous $Al(OH)_3$ and a small amount of $Al_{13}$-tridecamer. During aging, the incongruent dissolution of the basaluminite occurs first, increasing the content of the amorphous $Al(OH)_3$. After that, pseudoboehmite is finally precipitated following the precursor phase of pseudoboehmite. At $80^{\circ}C$, this series of processes was clearly observed, but at relatively low temperatures, no noticeable changes were observed from the initial condition with coexisting basaluminite and amorphous $Al(OH)_3$. At high pH, the desorption of $SO{_4}^{2-}$ group in basaluminite was initiated to promote phase transition to the pseudoboehmite precursor. Over time, the solution pH decreases due to the dissolution and phase transition of the minerals, and even after the precipitation of pseudoboehmite, only the particle size slightly increased but no clear cystal form was observed.
산성광산배수에서 흰색 알루미늄 침전물은 pH가 상대적으로 높은 하천수와 만나 섞일 때 주로 발생한다. 이 침전물을 구성하는 광물은 산성광산배수 내 중금속 등을 흡착 공침하여 이들 중금속의 거동을 조절하는 중요한 역할을 한다. 이러한 흰색 침전물을 구성하고 있는 광물들은 추후 상변화를 거치며 그러한 과정 중에 중금속의 용해 재흡착 등이 일어날 수 있다. 본 연구는 이러한 흰색 침전물의 상전이 과정에 대한 기본적인 정보를 얻기 위하여 수행되었다. 본 연구에서는 도계광업소 주변의 하천에서 채취한 흰색 침전물을 대상으로 서로 다른 pH와 온도의 조건에서 시간이 지남에 따라 일어나는 광물상의 변화를 살펴보았다. 흰색 침전물은 주로 basaluminite와 비정질 $Al(OH)_3$ 및 미량의 $Al_{13}$-tridecamer의 혼합물로 구성되며, basaluminite의 부조화용해가 먼저 일어나 비정질 $Al(OH)_3$의 함량이 증가한 이후, pseudoboehmite의 전구물질 단계를 거쳐서 pseudoboehmite가 최종 침전되는 상전이 과정을 거친다. $80^{\circ}C$의 온도에서는 이러한 일련의 과정이 잘 나타났지만, 비교적 낮은 온도에서는 basaluminite와 비정질 $Al(OH)_3$가 공존하는 초기 침전물 상태로 남아있었다. 그리고 높은 pH는 basaluminite의 $SO{_4}^{2-}$기의 탈착을 유도하여 pseudoboehmite 전구물질로의 상전이를 촉진하였다. 시간이 지남에 따라 광물의 용해 및 상전이에 의하여 용액의 pH는 낮아지는 경향을 보였으며, 최종산물인 pseudoboehmite가 형성되어도 약간의 입자의 크기 증가만 관찰되고 완전한 결정질의 형태는 보이지 않았다.
