광해관리 - 산발생량 평가기법 절차(ABA Test)

이전 산발생량 평가기법을 통해 산발생량을 평가하는 기본적인 방법에는 ABA Test와 NAG Test가 있었음을 알 수 있습니다. 이 글에서는 실제로 채취한 시료에 대한 ABA Test가 어떠한 절차로 진행되는가에 대해서 정리해놓았습니다*.

*ARD Test Handbook, AMIRA International, May 2002

 

I. Acid Base Account (ABA) Test: 산염기평가

 

(1) 필요 시료/시약

 

˙Sample 200~230mesh 2g

˙HCl (0.5N, 1.0N*)

˙NaOH(0.1M, 0.5M)

˙30% H₂O₂

*N: Normal 농도

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(2) Fizz Test

 

Fizz(거품이 일며 쉬익하는 소리) Test는 본 평가에 앞서, 시료와 0.5N HCl 과의 반응 정도를 개략적으로 확인한 후 본 평가에서 사용할 HCl의 양과 농도 그리고 적정제 NaOH의 농도를 결정하기 위한 단계입니다.

Fizz Test

Fizz Test는 소량의 평가대상 시료에 0.5N HCl을 1~2방울 떨어뜨려 Fizz Rating을 매길 수 있습니다.

 

Table 1. Fizz Rating Test

Reaction	Fizz Rating	HCl		NaOH M (Molarity)
		N (Normal)	Vol. (mL)
No Reaction 무반응	0	0.5	4	0.1
Slight Reaction 미약한 반응	1	0.5	8	0.1
Moderate Reaction 중간 반응	2	0.5	20	0.5
Strong Reaction 강한 반응	3	0.5	40	0.5
Very Strong Reaction 매우 강한 반응	4	1.0	40	0.5
	5**	1.0	60	0.5

**5(예외)는 매우 높은 ANC 물질로, 예로써 석회석인 경우 >400kg H₂SO₄/t

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(3) 평가

 

˙플라스크(250mL)에 시료 2g을 투입한 후, Fizz Test에서 결정된 HCl과 증류수 20mL를 넣어 시료와 HCl을 반응(시료를 넣지 않은 대조군 또한 준비)

˙준비된 실험군과 대조군을 Hot Plate에서 증발접시(시계접시)로 덮고 80~90℃에서 최소 2시간 이상 가열

˙반응 기포가 사라지고, 침전되어 맑아질 때 반응이 완료된 것으로 간주함

˙반응이 완료된 용액에 증류수를 첨가하여 125mL로 부피를 맞추고 실온에서 감온 후 pH 측정

다음의 표를 참고하여, 용액의 pH를 측정하였을 때 Fizz Rating이 적절하였는가에 대해서 판단할 수 있습니다.

 

Table 2. Adequacy Assessment

pH	Assessment			Remark
0.8 이하	재실험(한 단계 낮은 Rating)			Rating 잘못 선정
0.8 ~ 1.5	정상			-
1.5 이상	재실험(한 단계 높은 Rating)			Rating이 0인 경우 정상

 

pH가 적정범위에 들어왔다면, 평가시료에 적정제(NaOH)를 투입하여 최종적으로 pH 7까지 적정하여야 합니다.

 

˙Fizz Rating에서 결정된 농도의 NaOH를 투입하여 pH 5까지 적정 및 주입한 NaOH의 양을 기록

˙pH 5까지 적정된 용액에 30% H₂O₂를 1~2방울 주입하여 Fe²⁺를 산화

˙다시 NaOH를 투입하여 pH 7까지 적정 및 주입한 NaOH의 양을 기록

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(4) 최종 재실험 판정

 

아래의 식 (1)을 통하여 시료의 중화능력인 ANC를 계산할 수 있으며, 최종 ANC가 아래 표에서 해당하는 Fizz Rating의 범위내에 드는지 확인하여야 합니다. 

 

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: 염산의 몰농도(Molarity)

w: 시료의 무게

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

 

Table 3. Recommended ANC Ranges for Each Fizz Rating

Fizz Rating	0	1	2	3	4	5
Lower Limit for ANC	-	10	40	100	200	400
Upper Limit for ANC	10	40	100	200	400	-