광해관리 - 산발생량 평가기법

가행광산 및 폐광산으로부터 발생될 수 있는 산성광산배수(AMD; Acid Mine Drainage)는 환경에 다양한 피해를 발생시킬 수 있으며, 이러한 AMD를 발생시키는지 사전에 평가하는 방법이 필요합니다*. 아래는 국내외에서 AMD 형성 사전평가에 가장 많이 사용되는 기본적인 방법이며, 해당 방법으로도 평가가 어려울 경우에는 보다 정밀한 방법으로 평가가 진행되어야 합니다.

*ARD Test Handbook, AMIRA International, May 2002

 

I. Acid Base Account (ABA) Test: 산염기평가

 

신선한 암석의 '산발생능'과 '산중화능'을 고려하여 암석의 산발생 가능성을 평가하는 시험입니다.

 

˙산발생능(MPA; Maximum Potential Acidity): 암석시료에 함유된 총 황함량(Total Sulfur)

˙산중화능(ANC; Acid Neutralizing Capacity)

˙산발생량(NAPP; Net Acid Producing): 산발생능(MPA)과 산중화능(ANC)의 차

*[참고] 산발생량 평가기법 절차(ABA Test)

 

Y: 투입한 HCl의 양(mL) - 적정에 사용된 NaOH의 양(mL) X B

B: 대조군(Blank)에 투입한 HCl의 양(mL) / 적정에 사용된 NaOH의 양(mL)

M_HCl: HCl의 몰농도(Molarity)

w: 시료의 무게

C: 변환상수(kg H₂SO₄/t으로 계산할 시 49.0, % CaCO₃ equivalent로 계산할 시 5.0)

 

 

이 때, 식 (1.3)을 통하여 구해진 NAPP가 0보다 큰 경우 산을 발생, 0보다 작은 경우 산을 발생하지 않는 시료로 분류합니다.

 

II. Net Acid Generation (NAG) Test: 순산발생량시험

 

ABA Test와는 달리 '산발생능'과 '산중화능'이 모두 고려된 산발생량을 직접 구할 수 있는 시험방법입니다. NAG Test의 결과에서 나타내는 시료의 최종 pH(NAG pH)가 4.5보다 작은 경우 산을 발생, 4.5보다 큰 경우 산을 발생하지 않는 시료로 분류합니다.

*[참고] 산발생량 평가기법 절차(NAG Test)

 

III. Sample Classification

 

위의 두 가지 간단한 산발생 평가시험을 통해 구해진 값을 아래의 그림에 투영하여 시료를 3가지로 분류할 수 있습니다.

 

산발생량 평가 예시

˙PAF(Potentially Acid Forming): 잠재적 산발생 시료(제4사분면)

˙NAF(Non Acid Forming): 산 비발생 시료(제2사분면)

˙UC(Uncertain): 두 실험결과가 서로 상이하여 산 발생능에 대하여 불확실한 시료(제1, 3사분면)

 

그러나, 아래와 같이 두 실험이 전제하고 있는 가정에 기인하여 불확실 군(UC)으로 평가되는 경우가 있습니다.

 

(1) ABA Test

 

MPA는 시료의 총 황 함량을 측정하고 이를 산을 발생시키는 황철석(Pyrite, FeS₂)으로 가정하지만, 자연상태에서 황은 이러한 황화광물 외에 유황, 유기황, 황산염 등 다양한 형태로 존재할 수 있습니다.

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(2) NAG Test

 

NAG Test의 경우에 시료를 과산화수소를 통해 강제로 산화시키며, 이로 인하여 일반적인 자연상태에서 산을 발생시키지 않는 유기탄소 및 유기황이 실험의 강한 산화조건으로 인하여 산을 발생시킬 수 있습니다.

 

따라서, 불확실 군으로 평가된 시료들에 대해서는 추가적인 산발생량 평가가 진행될 필요가 있습니다.