Metal companionality (금속의 동반성)

특정 금속이 발견되는 곳에서 함께 발견되는 금속들이 있습니다. 이 때, 특정 금속을 주금속(host metal)이라 할 때 함께 발견되는 금속들을 동반금속(companion metal)이라 합니다. 이러한 특성은 광물의 주성분(주금속)을 다른 성분(동반금속)이 치환되는 경우가 많기 때문입니다.

대표적으로 아래의 광석들에는 다음의 주요 동반금속을 포함하고 있습니다.

 

- 보크사이트(bauxite): 갈륨

- 철광석(iron ore): 란타넘, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴

- 구리광석(copper ore): 텔루륨, 셀레늄, 몰리브덴, 코발트

 

동반금속의 중요성

 

동반금속은 산업적으로 중요합니다. 이는 희토류를 포함한 산업에서 사용되는 많은 금속들이 동반금속으로 존재하기 때문입니다 (60% 이상*). 대표적으로 코발트가 있습니다 (코발트는 단독으로 생산되기보다는 대부분 구리, 니켈의 부산물로서 생산됨). 이에 따라, 동반금속으로서 주로 생산되는 금속에는 다음의 문제가 있을 수 있습니다.

*Nassar et. al. (2015). By-product metals are technologically essential but have problematic supply

 

· 주금속의 생산량에 따라 동반금속의 생산량 결정(주금속의 생산에 의존)

· 광상 형성에 대한 지질학적 이해 부족(동반금속 공급원 파악에 어려움)

 

현재까지 다양한 광물, 광상의 형성에 대한 많은 지식과 데이터가 축적되어 있으나, 원소의 치환은 보다 복잡한 지질학적 작용과 특수한 환경에서 발생하기에 이에 대한 이해도는 아직 완벽하지 않으며, 광업 선진국(미국, 캐나다, 호주**)들은 주요 광물에 동반되는 지질학적 현상을 밝혀 핵심광물 공급원을 찾기 위해 노력하고 있습니다.

**CMMI(critical minerals mapping initiative)

---

Wheel of metal companionality

 

아래의 동반성향 다이어그램(wheel of metal companionality)에서 확인할 수 있듯, 주성분에 따른 동반금속은 어느 정도 짐작할 수 있습니다.

Wheel of metal companionability (금속의 동반성향 다이어그램)

 

금속의 동반성향 다이어그램은 중심부의 주금속을 기준으로, 원의 중심에 대해 바깥 방향으로 동반할 수 있는 금속을 나열해놓은 것입니다. 동반금속은 주금속 생산량 대비 특정 동반금속 생산량의 비율에 따라 배치되어 있으며, 중심부에서 바깥으로 향할수록 100 에서 0%로 감소하는 것을 의미합니다 (가장 외곽부분은 데이터 부족)*.

*Nassar et. al. (2015). By-product metals are technologically essential but have problematic supply

---

Periodic table of companionality

 

아래의 주기율표는 얼마나 많은 금속들이 동반금속으로서 생산이 되는지를 나타낸 것입니다.

Periodic table of companionality (파란색에 가까울수록 주금속, 빨간색에 가까울수록 동반금속을 나타냄)