KR100768094B1

KR100768094B1 - Sulfide mineral oxidation rate analyzer

Info

Publication number: KR100768094B1
Application number: KR1020060106199A
Authority: KR
Inventors: 지상우; 정영욱; 임길재; 민정식; 최용석; 박성원
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-10-17

Abstract

A sulfide mineral oxidation rate analyzing device is provided to design and maintain a facility structure by changing the oxidation rate, an oxidation period, heating temperature of a sulfide mineral into quantitative data according to the temperature, humidity, and atmospheric condition of the facility structure. A sulfide mineral oxidation rate analyzing device comprises a sealing vessel(10), an oxygen concentration sensor(20), a gas inlet port, a gas outlet port, a temperature sensor(40), and a data control unit(70). The sealing vessel has a body with a containing part to contain a sulfide mineral, and a cover combined with the body to open and close the containing part of the body. The oxygen concentration sensor is positioned at the containing part of the sealing vessel to measure concentration of oxygen inside the containing part. The gas inlet port is formed at the sealing vessel to inlet outdoor gas to the containing part of the sealing vessel. The gas outlet port is formed at the sealing vessel to discharge the gas of the containing part to the outside. The temperature sensor is positioned at the containing part of the sealing vessel to measure temperature inside the sealing vessel. The data control unit is connected with the oxygen concentration sensor and the temperature sensor electrically to receive and store data on the concentration of the oxygen and the temperature detected by the oxygen concentration sensor and the temperature sensor.

Description

Sulphide mineral oxidation rate analyzer

도 1은 종래의 폐석정치장에서의 황화광물의 산화 정도의 측정방법을 설명하기 위한 개략적 도면이다.1 is a schematic diagram for explaining a method of measuring the oxidation degree of sulfide minerals in the conventional waste-rock politics.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치를 설명하기 위한 개략적 구성도이다. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a sulfide mineral oxidation analyzer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 황화광물 산화속도 분석장치의 주요 부분에 대한 확대 단면도이다. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the sulfide mineral oxidation analyzer shown in FIG. 2.

도 4는 도 3에 도시된 열전소자의 배치상태를 설명하기 위한 개략적 사시도이다. 4 is a schematic perspective view for explaining an arrangement state of the thermoelectric element illustrated in FIG. 3.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치의 상용예를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a commercial example of the sulfide oxidation rate analyzer according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 ... 황화광물 산화속도 분석장치 10 ... 밀폐용기100 ... Sulphide mineralization rate analyzer 10 ... Airtight containers

20 ... 산소농도센서 31,32,33 ... 가스센서20 ... oxygen concentration sensor 31,32,33 ... gas sensor

40 ... 온도센서 50 ... 전열식 히터40 ... temperature sensor 50 ... electric heater

60 ... 저울 70 ... 데이터처리장치60 ... scales 70 ... data processing units

80 ... 가습기 81 ... 열전소자80 ... humidifiers 81 ... thermoelectric elements

82 ... 단열부재 s ... 황화광물82 ... insulation s ... sulfide minerals

O ... 산소탱크 N ... 질소탱크O ... oxygen tank N ... nitrogen tank

본 발명은 황화광물이 산소 및 수분과 접촉하여 산화되는 속도를 측정 및 분석하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 황화광물이 존재하는 암반, 광산폐기물, 건설폐기물 등에 의한 산성배수발생 및 중금속 오염물질의 발생 유무 및 양을 간접적으로 예측/평가할 수 있는 황화광물 산화속도 분석장치에 관한 것이다.The present invention is for measuring and analyzing the rate at which sulfide minerals are oxidized in contact with oxygen and moisture, and more specifically, acid drainage and heavy metal contaminants generated by rock, mine waste, construction waste, etc. in which sulfide minerals exist. The present invention relates to a sulfur oxide oxidation rate analyzer capable of indirectly predicting / evaluating the presence and quantity of sulfur sulfide.

광산활동의 결과로 발생되는 폐석, 광미 등과 같은 광산폐기물, 채광에 의해 형성된 광산채굴적 및 갱도, 도로건설로 인해 발생되는 절취사면과 터널 등에 황화광물(黃化鑛物)이 존재하는 경우 이 황화광물이 산화됨에 따라 산성배수가 발생되고 이 산성배수는 토양 및 지하수로 유입되어 환경오염의 일요인으로 지적되고 있다. 더욱이, 황화광물의 지배적인 황화물은 황철석(FeS₂)의 산화반응은 발열반응으로서 황철석 1mol이 산화될 때 1409kJ의 열이 발생되며 온도가 70℃를 상회하는 것으로 보고되고 있다. 이에 따라, 황철석이 산화되는 주변여건에 의하여 자연발화의 위험성도 존재한다. Sulfide minerals are present in mine wastes such as waste rocks and tailings resulting from mining activities, mine mining and tunnels formed by mining, and cut slopes and tunnels generated by road construction. As this oxidizes, acid drainage is generated and this acid drainage flows into soil and groundwater, which is pointed out as a cause of environmental pollution. Moreover, the dominant sulfide of sulfide minerals is the oxidation reaction of pyrite (FeS ₂ ) is an exothermic reaction, when 1mol of pyrite is oxidized, heat of 1409kJ is generated and the temperature is reported to be higher than 70 ° C. Accordingly, there is also a risk of spontaneous ignition due to the ambient conditions in which pyrite is oxidized.

산성배수의 발생을 제어 또는 처리하기 위해서는 황화광물이 존재하는 시설 즉, 광산폐기물 적치장, 절취사면, 갱도 등의 주변 환경에 따라 황화광물의 산화속 도, 산화기간, 산화량 등에 대해서 정량적인 분석이 이루어져야 할 뿐만 아니라 이를 데이터 베이스화하여 상기 시설의 설치 및 유지관리에 이용되어야 한다. 그러나, 현재까지는 화학적 입장에 기초하여 황화광물의 산발생능력 또는 산중화능력을 비교하는 등의 정성적인 분석만이 이루어지고 있어, 정량적인 분석과 데이터 베이스의 축적이 요구되고 있다. In order to control or treat the occurrence of acidic drainage, quantitative analysis of the oxidation rate, oxidation period, and oxidation amount of sulfide minerals is carried out according to the surrounding environment such as the facilities where the sulfide minerals exist, that is, mine waste stockpile, cutting slope, and tunnel. Not only should it be done, but it should be databased and used for installation and maintenance of the facility. However, until now, only qualitative analysis such as comparing acid generating ability or acid neutralization ability of sulfide minerals based on chemical position is required, and quantitative analysis and database accumulation are required.

한편, 도 1에 도시된 바와 같은 광산폐기물 적치장에서는 황화광물더미(s) 위에 공극률이 적은 미립토를 성토하여 공기차단층(p)을 형성함으로써 황화광물이 산소와 접촉하여 산화되는 것을 억제하고 있다. 또한, 현장시설에서는 적치된 폐기물을 천공하여 굴착공(j)을 형성한 후 온도센서(t)를 투입시켜 황화광물의 산화정도 및 발화가능성을 측정하여 시설의 보수 및 유지관리를 행하고 있다. 그러나, 광산폐기물 적치장 등은 대부분 산악지대 등에 위치하여 시추장비 등의 이동이 매우 곤란할 뿐만 아니라 작업자체가 매우 어려워 현장에서의 측정도 매우 간헐적으로 이루어지고 있는 실정이다. 또한, 위와 같은 시설을 설치할 때 상기 공기차단층(p)의 두께나 적층위치, 폐기물더미(s)와 공기차단층(p)을 교대로 적층시킬 때의 두께 등에 대하여 정량적인 데이터를 통해 최적화된 설계방식을 찾지 못하고 있다. On the other hand, in the mine waste stockyard as shown in FIG. 1, fine air having a small porosity is formed on the pile of sulfide minerals (s) to form an air barrier layer (p), thereby suppressing oxidation of the sulfide minerals in contact with oxygen. . In addition, in the field facilities, the excavated holes (j) are formed by drilling the accumulated waste, and then the temperature sensor (t) is input to measure the degree of oxidation and the ignition potential of the sulfide minerals to perform the repair and maintenance of the facility. However, most of the mine waste stockyards are located in mountainous areas, such as the movement of drilling equipment, etc., very difficult, and the worker is very difficult to measure in the field. In addition, the quantitative data optimized for the thickness of the air barrier layer (p) or the stacking position, the thickness of the waste pile (s) and the air barrier layer (p) when the above facilities are installed. I can't find a design.

이에 상기한 바와 같이 황화광물이 대기조건, 온도조건, 주변여건 등에 따라 산화되는 속도, 산화되는 기간, 산화시 발생되는 열 등에 대한 정량적인 데이터의 축적이 요구된다. As described above, the accumulation of quantitative data on the rate of oxidation of sulfide minerals, the duration of oxidation, and the heat generated during oxidation is required according to atmospheric conditions, temperature conditions, and ambient conditions.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 황화광물이 존재하는 시설의 온도조건, 습도조건, 대기조건 등에 따라 황화광물의 산화속도, 산화기간, 발열온도 등을 정량화, 데이터화 함으로써 시설물의 설계 및 유지관리에 이용할 수 있는 황화광물 산화속도 분석장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, the design of the facility by quantifying and data the oxidation rate, oxidation period, exothermic temperature, etc. of the sulfide minerals according to the temperature conditions, humidity conditions, atmospheric conditions, etc. It is an object of the present invention to provide a sulfur oxide oxidation rate analyzer that can be used for maintenance.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 황화광물 산화속도 분석장치는, 황화광물을 수용할 수 있는 수용부가 형성된 본체와, 상기 본체의 수용부를 개폐할 수 있도록 상기 본체에 결합되는 덮개를 구비하는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 수용부에 배치되어 상기 수용부 내 산소의 농도를 측정하는 산소농도센서; 외부의 가스를 상기 밀폐용기의 수용부에 유입할 수 있도록 밀폐용기에 마련된 가스유입포트; 상기 밀폐용기의 수용부에 있는 가스를 수용부의 외부로 배출시킬 수 있도록 밀폐용기에 마련된 가스배출포트; 상기 밀폐용기의 수용부에 배치되어 상기 수용부 내의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 산소농도센서 및 온도센서와 전기적으로 연결되어 상기 산소농도센서와 온도센서에 의하여 각각 측정된 산소농도 및 온도에 대한 데이터를 수신 및 저장하는 데이터 처리장치;를 구비하는 것에 특징이 있다.Sulfide mineral oxidation rate analysis apparatus according to the present invention for achieving the above object is sealed with a main body formed with a receiving portion that can accommodate the sulfide mineral, and a cover coupled to the main body to open and close the receiving portion of the main body Vessel; An oxygen concentration sensor disposed in the receiving portion of the sealed container and measuring the concentration of oxygen in the receiving portion; A gas inlet port provided in the sealed container so that external gas may be introduced into the receiving part of the sealed container; A gas discharge port provided in the sealed container to discharge the gas in the receiving part of the closed container to the outside of the receiving part; A temperature sensor disposed at a receiving portion of the sealed container and measuring a temperature in the receiving portion; And a data processing device electrically connected to the oxygen concentration sensor and the temperature sensor to receive and store data on the oxygen concentration and the temperature measured by the oxygen concentration sensor and the temperature sensor, respectively.

본 발명에 따르면, 상기 밀폐용기의 수용부에 배치되어 상기 수용부 내 황화수소, 메탄, 이산화탄소의 농도를 각각 측정할 수 있는 황화수소농도센서, 메탄농도센서, 이산화탄소농도센서를 더 구비하는 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable to further include a hydrogen sulfide concentration sensor, a methane concentration sensor, a carbon dioxide concentration sensor disposed in the receiving portion of the sealed container to measure the concentration of hydrogen sulfide, methane, carbon dioxide in the receiving portion, respectively.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밀폐용기의 수용부의 온도를 증감시키기 위한 가열수단 및 감열수단과, 수용부의 습도를 조절하기 위한 가습기를 더 구비하는 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, it is preferable to further include a heating means and a heating means for increasing or decreasing the temperature of the accommodating part of the sealed container, and a humidifier for adjusting the humidity of the accommodating part.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

본 발명은 황화광물(黃化鑛物)의 산화속도를 분석하기 위한 것으로서, 우선 황화광물에서 지배적인 황화물인 황철석(FeS₂)의 산화반응에 대하여 설명한다. 작용에 대하여 설명하기로 한다. The present invention is for analyzing the oxidation rate of sulfide minerals, and first, the oxidation reaction of pyrite (FeS ₂ ), which is the dominant sulfide in sulfide minerals, will be described. The operation will be described.

황철석의 산화반응은 아래와 같다.The oxidation of pyrite is as follows.

FeS₂ + 3.5O₂ + H₂O → Fe² ⁺ + 2SO₄ ² ^- + 2H⁺ FeS ₂ _{_{+ 3.5O 2 + H 2 O →}} Fe 2 + + 2SO 4 2 - + 2H +

위 반응식을 살펴보면, 황철석은 산소와 물과 반응하여 산화됨으로써 철이온과 황산이온으로 분리되며 이 과정에서 수소를 배출하고, 산소는 점차 줄어들게 된다. 위 반응은 발열반응으로써 반응과정에서 1409kJ의 열이 발생하며, 열방출로 인하여 황철석의 온도는 대략 70℃까지 상승된다. 위 반응에 의하여 발생된 철이온 또는 수소이온은 지하수 등에 유입되어 산성배수를 형성하게 되며 수질오염 및 토질오염의 원인이 된다. 한편, 황화광물의 산화반응이 일어나는 곳에 예컨대 CH₂O와 같은 유기물 또는 CaCO₃와 같은 다른 물질들이 존재하면 산화반응에 의하여 발생되는 물질들은 상기 유기물 등과 반응하여 황화수소(H₂S), 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂) 등을 발생시킨다. Looking at the above reaction equation, pyrite is reacted with oxygen and water to be oxidized to be separated into iron ions and sulfate ions, and in the process, hydrogen is released and oxygen is gradually reduced. The above reaction is exothermic, generating 1409 kJ of heat during the reaction, and the temperature of pyrite increases to approximately 70 ° C. due to heat release. Iron or hydrogen ions generated by the above reaction flows into the groundwater to form acidic drainage and causes water pollution and soil pollution. On the other hand, if there are organic substances such as CH ₂ O or other substances such as CaCO ₃ where oxidation reactions of the sulfide minerals occur, the substances generated by the oxidation reaction react with the organic substances and the like to form hydrogen sulfide (H ₂ S) and methane (CH). ₄ ), carbon dioxide (CO ₂ ) and the like.

상기한 바와 같은 황화광물의 산화반응으로부터, 황화광물의 산화에 영향을 주는 요소는 온도, 습도 및 주변의 가스조성 등임을 알 수 있다. 또한, 위 산화반응에서, 산화가 진행되고 열이 발생함에 따라 온도는 증가하며, 산소의 농도는 감 소하며, 황화수소, 메탄, 이산화탄소 등의 농도는 증가함을 알 수 있다. 또한, 산화반응에 따라 황철석의 무게는 감소하게 된다. From the oxidation reaction of the sulfide minerals as described above, it can be seen that the factors influencing the oxidation of the sulfide minerals are temperature, humidity and gas composition of the surroundings. In addition, it can be seen that in the above oxidation reaction, as oxidation progresses and heat is generated, the temperature increases, the concentration of oxygen decreases, and the concentrations of hydrogen sulfide, methane, and carbon dioxide increase. In addition, the weight of pyrite decreases according to the oxidation reaction.

본 발명은 주변환경에 따른 황화광물의 산화속도, 산화기간 등을 분석하기 위한 것으로서, 황화광물이 존재하는 지역 예컨대, 폐광 등의 실제 주변환경을 재현하고 있으며, 산화속도를 분석하기 위해 산화에 의하여 발생되는 각종 지표를 측정할 수 있는 조건을 구비한다. The present invention is to analyze the oxidation rate, oxidation period, etc. of sulfide minerals according to the surrounding environment, reproduces the actual surrounding environment, such as abandoned mines, where the sulfide minerals exist, and by oxidation to analyze the oxidation rate It is equipped with the conditions which can measure the various indicators which generate | occur | produce.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a sulfur oxide oxidation rate analyzer according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치를 설명하기 위한 개략적 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 황화광물 산화속도 분석장치의 주요 부분에 대한 확대 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 열전소자의 배치상태를 설명하기 위한 개략적 사시도이다. Figure 2 is a schematic configuration diagram for explaining a sulfide oxidation rate analysis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the sulfide oxidation rate analysis apparatus shown in FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining an arrangement state of the thermoelectric element illustrated in FIG. 3.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치(100)는 밀폐용기(10), 산소농도센서(20), 온도센서(40), 데이터처리장치(70)를 구비한다.2 to 4, sulfide mineral oxidation rate analyzer 100 according to a preferred embodiment of the present invention is a sealed container 10, oxygen concentration sensor 20, temperature sensor 40, a data processing device ( 70).

상기 밀폐용기(10)는 본체(11)를 구비한다. 상기 본체(11)의 내측에는 분석의 대상이 되는 황화광물(s)을 수용할 수 있는 수용부(19)가 형성된다. 또한, 밀폐용기(10)는 수용부(19)를 개폐할 수 있도록 덮개(12)를 구비한다. 이 덮개(12)는 볼트(13a)와 너트(13b)에 의하여 본체(11)에 분리가능하게 결합된다. 상기 밀폐용기(10) 본체(11)와 덮개(12)는 아크릴 또는 스테인레스 스틸로 이루어진다.The sealed container 10 has a main body (11). An accommodating part 19 may be formed inside the main body 11 to accommodate the sulfide mineral s to be analyzed. In addition, the sealed container 10 is provided with a lid 12 to open and close the receiving portion (19). The cover 12 is detachably coupled to the body 11 by bolts 13a and nuts 13b. The airtight container 10 main body 11 and the cover 12 is made of acrylic or stainless steel.

한편, 상기 본체(11)의 측벽에는 외부의 가스를 상기 수용부(19)로 유입시킬 수 있는 가스유입포트(14a,15a)가 마련된다. 본 실시예에서, 이 가스유입포트(14a,15a)는 2개 마련되지만, 조건을 다르게 설정함에 따라 3개 이상 설치될 수도 있다. 본 실시예에서 상기 2개의 가스유입포트 중 하나의 가스유입포트(14a)는 산소를 수용부(19)로 유입시키기 위한 산소유입포트(14a)이며, 다른 하나의 가스유입포트(15a)는 질소를 수용부(19)를 유입시키기 위한 질소유입포트(15a)이다. 상기 산소유입포트(14a) 및 질소유입포트(15a)는 본체(11)의 내측벽과 외측벽을 관통하여 형성되어 있다. 또한 산소유입포트(14a)는 외부의 산소탱크(O)와 연결되어 있으며 질소유입포트(15a)는 외부의 질소탱크(N)와 연결되어 산소와 질소를 수용부(19)로 유입시킨다. 산소유입포트(14a)와 질소유입포트(15a)에는 각각 밸브(14b,15b)가 설치되어 산소 및 질소의 유입량을 조절할 수 있다. 상기 가스유입포트에서 산소와 질소를 유입시키는 것은 대기 중 질소와 산소가 가장 많이 포함되어 있기 때문이다. 특히, 산소의 경우 황화광물의 산화반응에 결정적인 요소이기 때문에 산소의 양을 조절하면서 황화광물 산화반응의 속도, 기간 등을 정확히 측정할 필요가 있기 때문이다. On the other hand, side walls of the main body 11 are provided with gas inflow ports 14a and 15a through which external gas can be introduced into the accommodation portion 19. In this embodiment, two gas inlet ports 14a and 15a are provided, but three or more gas inlet ports 14 may be provided depending on different conditions. In this embodiment, one gas inlet port 14a of the two gas inlet ports is an oxygen inlet port 14a for introducing oxygen into the receiving unit 19, and the other gas inlet port 15a is nitrogen. The nitrogen inlet port 15a for introducing the receiving portion 19. The oxygen inlet port 14a and the nitrogen inlet port 15a are formed through the inner wall and the outer wall of the main body 11. In addition, the oxygen inlet port 14a is connected to an external oxygen tank O, and the nitrogen inlet port 15a is connected to an external nitrogen tank N to introduce oxygen and nitrogen into the accommodating part 19. Valves 14b and 15b are installed at the oxygen inlet port 14a and the nitrogen inlet port 15a, respectively, to adjust the inflow of oxygen and nitrogen. The inflow of oxygen and nitrogen from the gas inlet port is because it contains the most nitrogen and oxygen in the atmosphere. In particular, since oxygen is a decisive factor in the oxidation reaction of sulfide minerals, it is necessary to accurately measure the rate, duration, etc. of the sulfide mineral oxidation reaction while controlling the amount of oxygen.

한편, 상기 밀폐용기(10)의 본체(11)에는 가스배출포트(16a)가 마련된다. 이 가스배출포트(16a)는 수용부(19) 내의 산소, 질소 및 다른 가스들을 수용부(19) 외부로 배출시키기 위한 것으로서, 가스유입포트(14a,15a)와 마찬가지로 본체(11)의 내측벽과 외측벽을 관통하여 형성된다. 이 가스배출포트(16a)는 펌프(미도시) 등과 연결되어 수용부(19)의 가스를 강제 배출시킬 수도 있으며, 자연배출시킬 수 도 있다. 가스배출포트(16a)에도 유출량을 조절할 수 있도록 밸브(16b)가 설치되어 있다. 위와 같이 복수의 가스유입포트(14a,15a)와 가스배출포트(16a)를 설치하는 이유는 분석하고자 하는 시설의 환경과 유사한 환경을 조성하기 위함이다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 적치장에서는 폐기물더미(S) 위에 흙을 적층시켜 산소의 유입을 방지하고 있어, 대기의 조건보다는 산소의 양이 줄어들게 된다. On the other hand, the gas discharge port 16a is provided in the main body 11 of the sealed container 10. The gas discharge port 16a is for discharging oxygen, nitrogen, and other gases in the accommodating portion 19 to the outside of the accommodating portion 19. Like the gas inflow ports 14a and 15a, the inner wall of the main body 11 is provided. And penetrates the outer wall. The gas discharge port 16a may be connected to a pump (not shown) or the like to forcibly discharge the gas of the accommodating part 19 or may naturally discharge the gas. The valve 16b is also provided in the gas discharge port 16a so that the outflow amount can be adjusted. The reason why the plurality of gas inlet ports 14a and 15a and the gas discharge port 16a are installed as above is to create an environment similar to that of the facility to be analyzed. For example, as shown in FIG. 1, in the stockyard, the soil is stacked on the waste pile S to prevent the inflow of oxygen, thereby reducing the amount of oxygen rather than atmospheric conditions.

상기 산소농도센서(20)는 밀폐용기(10)의 수용부(19) 내에 배치되며, 더욱 상세하게는 밀폐용기(10)의 덮개(12)의 하면에 고정되어 설치된다. 황화광물(s)의 산화반응이 진행됨에 따라 산소의 농도는 감소하기 때문에, 산소농도센서(20)는 수용부(19) 내의 초기 산소의 농도를 측정한 후 일정 시간 경과 후의 산소의 농도를 측정함으로써 산소의 변화량을 감지한다. 측정된 산소의 농도는 전선(20a)을 통해 후술할 데이터처리장치(70)로 전송된다. 산소농도센서(20)는 공지의 부재로서 예컨대 출원번호 제10-2004-0105217호의 특허출원 명세서에 개시된 산소농도센서가 사용될 수 있다. The oxygen concentration sensor 20 is disposed in the receiving portion 19 of the hermetic container 10, and more specifically, is fixed to the lower surface of the cover 12 of the hermetic container 10. Since the concentration of oxygen decreases as the oxidation reaction of the sulfide mineral s proceeds, the oxygen concentration sensor 20 measures the concentration of oxygen after a predetermined time after measuring the concentration of the initial oxygen in the receiving portion 19. By detecting the amount of change in oxygen. The measured oxygen concentration is transmitted to the data processing apparatus 70 to be described later through the wire 20a. The oxygen concentration sensor 20 can be used as a known member, for example, the oxygen concentration sensor disclosed in the patent application specification No. 10-2004-0105217.

또한, 상기 수용부(19) 내에는 황황수소(H₂S)와 이산화탄소(CO₂) 및 메탄(CH₄)의 농도를 각각 측정하기 위한 황화수소농도센서(31), 이산화탄소농도센서(32) 및 메탄농도센서(33)가 각각 설치된다. 이 센서들(31,32,33)도 산소농도센서(20)와 마찬가지로 밀폐용기(10) 덮개(12)의 하면에 고정되어 설치되며, 각각 전선(31a,32a,33a)에 의하여 데이터처리장치(70)와 전기적으로 연결된다. 이 센서들(31,32,33)도 분석 전의 수용부(19)에 존재하는 황화수소, 이산화탄소, 메탄의 농도를 측정한 후 일정 시간 경과 후(분석시간 종료 후)의 농도를 다시 측정하여 이 데이터처리장치(70)에 전송한다. 지금까지, 상기 산소농도센서(20)를 비롯한 센서들(31,32,33)이 분석전후에 일회씩 농도를 측정하는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 본 실시예에서는 농도들이 연속적으로 측정되어 데이터처리장치(70)로 전송된다. In addition, the accommodating part 19 has a hydrogen sulfide concentration sensor 31, a carbon dioxide concentration sensor 32, for measuring the concentrations of hydrogen sulfide (H ₂ S), carbon dioxide (CO ₂ ) and methane (CH ₄ ), respectively. Methane concentration sensor 33 is installed, respectively. Like the oxygen concentration sensor 20, the sensors 31, 32, and 33 are fixedly installed on the lower surface of the cover 12 of the sealed container 10, and are respectively installed by the data processing apparatus by wires 31a, 32a, and 33a. Electrically connected with 70. The sensors 31, 32 and 33 also measure the concentrations of hydrogen sulfide, carbon dioxide and methane present in the accommodating part 19 before analysis, and then again measure the concentration after a certain time (after the end of the analysis time). It transfers to the processing apparatus 70. Up to now, the sensors (31, 32, 33) including the oxygen concentration sensor 20 has been described as measuring the concentration once before and after the analysis, this is for convenience of description in the present embodiment the concentration is continuously It is measured and sent to the data processing apparatus 70.

일반적으로 황화광물(s)의 산화가 진행되면 위 가스들의 농도는 증가하게 된다. 한편, 상기 전선들(20a,31a,32a,33a)은 패킹(p)에 의하여 감싸짐으로써, 전선(20a,31a,32a,33a)과 덮개(12) 사이의 틈을 통해 공기가 수용부(19)로 유입되는 것을 방지한다. 상기 황화수소농도센서(31), 이산화탄소농도센서(32) 및 메탄농도센서(33)는 모두 공지의 부재이다. 예컨대 황화수소농도센서(31)는 SnO₂ TiO₂ 등의 금속산화물 반도체를 이용한 센서가 사용되거나, 특허공개번호 제10-2005-0093813호에 개시된 센서가 사용될 수 있다. 상기 이산화탄소농도센서(32)는 예컨대 일본 호리바(Horiba)사에서 판매중인 센서(대한민국 특허출원번호 제10-1998-0039031호에 개시된 센서)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 메탄농도센서(33)는 실용신안등록출원번호 제20-1996-0054161호에 개시된 것과 같은 후막형 센서가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 상기한 센서들 이외에도 다양한 방식과 구조의 센서가 사용될 수 있음은 자명하다. In general, as the oxidation of the sulfide mineral s proceeds, the concentration of the above gases increases. On the other hand, the wires (20a, 31a, 32a, 33a) is wrapped by the packing (p), so that air is received through the gap between the wires (20a, 31a, 32a, 33a) and the cover (12) 19) to prevent entry. The hydrogen sulfide concentration sensor 31, the carbon dioxide concentration sensor 32 and the methane concentration sensor 33 are all known members. For example, the hydrogen sulfide concentration sensor 31 may be a sensor using a metal oxide semiconductor such as SnO ₂ TiO ₂ , or a sensor disclosed in Patent Publication No. 10-2005-0093813. As the carbon dioxide concentration sensor 32, for example, a sensor sold by Horiba, Japan (a sensor disclosed in Korean Patent Application No. 10-1998-0039031) may be used. In addition, the methane concentration sensor 33 may be a thick film type sensor such as that disclosed in Utility Model Registration No. 20-1996-0054161. In the present invention, it is apparent that sensors in various ways and structures may be used in addition to the above sensors.

상기 온도센서(40)는 황화광물(s)의 산화에 따른 온도변화를 감지하기 위한 것으로서, 수용부(19)내에 배치된다. 특히, 온도센서(40)는 황화광물(s)이 놓여진 수용부(19)의 하측에 배치되어 온도변화를 즉각적으로 측정할 수 있다. 상기한 바와 같이, 황화광물(s)은 산화시 높은 열을 발생시키므로 산화속도나 기간 등을 분석하는데 있어서 온도의 변화는 매우 중요한 지표이다. 예컨대, 온도센서가 수용부(19)의 상측에 배치되는 경우 황화광물(s)의 온도변화를 감지할 수 있지만 즉각적인 감지에는 한계가 있어 바람직하지 못하다. 상기 온도센서(20)는 수용부(19) 내의 온도를 연속적으로 측정하여 상기 데이터처리장치(70)에 전송한다. 온도센서(40)도 이 온도센서도 공지의 부재로서 다양한 형태의 온도센서가 사용가능하다. The temperature sensor 40 is for detecting a temperature change due to oxidation of the sulfide mineral s and is disposed in the receiving unit 19. In particular, the temperature sensor 40 is disposed below the receiving portion 19 in which the sulfide mineral s is placed, so that the temperature change can be measured immediately. As described above, since the sulfide mineral s generates high heat during oxidation, the change of temperature is a very important index in analyzing the oxidation rate and duration. For example, when the temperature sensor is disposed on the upper side of the receiving portion 19, it is possible to detect the temperature change of the sulfide mineral (s), but it is not preferable because there is a limit in the immediate detection. The temperature sensor 20 continuously measures the temperature in the accommodating part 19 and transmits the temperature to the data processing device 70. The temperature sensor 40 and this temperature sensor are also known members, and various types of temperature sensors can be used.

한편, 상기 밀폐용기(10) 본체(11)의 바닥면에는 저울(60)이 삽입설치된다. 이에 따라 저울(60)의 상면이 본체의 바닥면을 형성하게 되며, 황화광물(s)은 저울(60) 위에 놓여진다. 황화광물(s)의 산화가 진행됨에 따라 황화광물(s)의 무게는 점차 줄어들게 되는데, 상기 저울(60)은 무게의 변화를 측정하기 위한 것이다. On the other hand, the scale 60 is inserted into the bottom surface of the main body 11 of the sealed container 10. Accordingly, the upper surface of the scale 60 forms the bottom surface of the body, and the sulfide mineral s is placed on the scale 60. As oxidation of the sulfide mineral s proceeds, the weight of the sulfide mineral s gradually decreases, and the scale 60 is for measuring a change in weight.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치(100)는 가열수단과 감열수단을 구비한다. 가열수단과 감열수단을은 폐석적치장 등에서 계절에 따라 온도변화가 매우 심하게 일어나므로 이 온도조건과 동일한 조건을 형성하기 위한 것이다. Sulfide mineral oxidation rate analyzer 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a heating means and a heat sensing means. The heating means and the heating means are intended to form the same condition as this temperature condition because the temperature change is very severe depending on the season in the waste-rock storage.

상기 가열수단은 황화광물(s)이 놓여져 있는 밀폐용기(10) 수용부(19)의 온도를 증가시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 전열식 히터(50)가 사용된다. 상기 전열식 히터(50)는 밀폐용기(10)의 하측에 밀착되게 설치되어, 밀폐용기(10)를 가열한다. 전열식 히터(50)는 전원선(53)에 의하여 전원을 인가받아 전기저항을 열로 변환시키는 전열코일(51)을 구비한다. 또한, 상기 전열코일(51)을 감싸며 전열코일(51)에서 발생된 열을 밀폐용기(10)에 전달하는 열전달부재(52)를 구비한다. 이 열전달부재(52)는 내열성이 강한 소재 예컨대, 세라믹 소재 등이 사용된다. The heating means is to increase the temperature of the sealed container 10 receiving portion 19, the sulfide mineral (s) is placed, in this embodiment, an electric heater 50 is used. The heat transfer heater 50 is installed in close contact with the lower side of the sealed container 10, and heats the sealed container 10. The electrothermal heater 50 is provided with a heat transfer coil 51 for receiving power by the power line 53 to convert the electrical resistance into heat. In addition, the heat transfer coil 51 is provided with a heat transfer member 52 for transferring the heat generated from the heat transfer coil 51 to the sealed container (10). The heat transfer member 52 is made of a material having high heat resistance, for example, a ceramic material.

상기 감열수단은 황화광물(s)이 놓여져 있는 밀폐용기(10) 수용부(19)의 온도를 감소시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 복수의 열전소자(81,thermoelectric element)가 사용된다. 상기 복수의 열전소자(81)는 밀폐용기(10)의 외주면에 장착되어 수용부(19)의 열을 흡수함으로써 온도를 감소시킨다. 상기 열전소자(81)는 공지의 부재로서 특허공개번호 제10-2006-0104687호에 개시된 것과 같은 열전소자를 사용할 수 있다. 상기 복수의 열전소자(81)는 도선(83)에 의하여 직렬로 연결되어, 밀폐용기(10) 외주면 전체에 고르게 배치된다. 상기 열전소자(81)는 도 4에 도시된 바와 같이 판형상으로 이루어져 있다. 상기 각 열전소자(81)는, 널리 알려진 바와 같이, 발열부 및 흡열와, 상기 발열부 및 흡열부 사이에 배치된 펠티어반도체소자와, 상기 펠티어반도체소자에 전류를 인가하기 위한 도선(83)을 구비한다. 전류의 인가시 상기 발열부는 온도가 상승하게 되고 상기 흡열부는 온도가 하강하게 되며, 이에 따라 상기 발열부는 주위로 열을 방출하고 상기 흡열부는 주위의 열을 흡수하게 된다. 상기 각 열전소자(81)는, 발열부가 상기 밀폐용기(10)의 외부를 향하며 상기 흡열부가 상기 밀폐용기(10)의 수용부(19)를 향하도록 배치된다. 이에 따라, 전원이 인가되면 열전소자(81)의 흡열부에서 수용부(19)의 열을 흡수하여 온도를 감소시킨다. 열전소자(81)에 의하여 수용부(19)의 온도는 영하로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 감열수단으로 열전소 자가 사용되는 것으로 설명 및 도시하였으나, 이 외에도 냉매순환방식 등 공지의 다른 감열수단이 사용될 수 있음은 자명하다. 한편, 상기 밀폐용기(10) 본체(11)의 외주면에는 단열부재(82)가 감싸져 있어 상기 가열수단 및 감열수단 이외의 열전달을 방지한다. The heat sensing means is for reducing the temperature of the airtight container 10 receiving portion 19 in which the sulfide mineral s is placed. In this embodiment, a plurality of thermoelectric elements 81 are used. The plurality of thermoelectric elements 81 are mounted on the outer circumferential surface of the sealed container 10 to absorb the heat of the accommodating portion 19 to reduce the temperature. The thermoelectric element 81 may use a thermoelectric element as disclosed in Patent Publication No. 10-2006-0104687 as a known member. The plurality of thermoelectric elements 81 are connected in series by the conductive wires 83 and are evenly disposed on the entire outer circumferential surface of the sealed container 10. The thermoelectric element 81 is formed in a plate shape as shown in FIG. As is well known, each thermoelectric element 81 includes a heat generating portion and an endotherm, a Peltier semiconductor element disposed between the heat generating portion and the heat absorbing portion, and a conductor 83 for applying a current to the Peltier semiconductor element. do. When the current is applied, the heat generating portion increases in temperature, and the heat absorbing portion decreases in temperature. Accordingly, the heat generating portion emits heat to the surroundings, and the heat absorbing portion absorbs the heat of the surroundings. Each of the thermoelectric elements 81 is disposed such that a heat generating part faces the outside of the hermetic container 10 and the heat absorbing part faces the receiving part 19 of the hermetic container 10. Accordingly, when power is applied, the heat absorbing portion of the thermoelectric element 81 absorbs heat from the accommodating portion 19 to decrease the temperature. The temperature of the accommodating portion 19 may be formed below zero by the thermoelectric element 81. In the present embodiment has been described and illustrated that the thermal element is used as the heat-sensing means, it is apparent that other well-known heat-sensing means such as a refrigerant circulation method can be used. On the other hand, the heat insulating member 82 is wrapped on the outer circumferential surface of the main body 11 of the airtight container 10 to prevent heat transfer other than the heating means and the heat reducing means.

한편, 황화광물(s)의 산화반응에서 알 수 있듯이 산화에는 물의 존재가 매우 중요하며, 물의 양에 따라 산화속도 및 시간이 다르게 나타날 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치(100)에서는 수용부(19) 내로 수분을 공급할 수 있도록 가습기(80)를 구비한다. 밀폐용기(10) 본체(11)의 내측벽과 외측벽을 관통하여 수분유입구(17a)가 형성되며, 가습기(80)의 노즐은 수분유입구(17a)와 연결되어 무화된 입자를 수용부(19)로 공급한다. 한편, 수분유입구(17a)에는 밸브(17b)가 마련되어 수분의 공급량을 조절할 수 있다. On the other hand, as can be seen in the oxidation reaction of the sulfide mineral (s) the presence of water is very important for oxidation, the oxidation rate and time may appear different depending on the amount of water. Accordingly, the sulfide mineral oxidation rate analyzer 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes a humidifier 80 to supply water into the accommodating part 19. The water inlet 17a is formed through the inner wall and the outer wall of the main body 11 of the airtight container 10, and the nozzle of the humidifier 80 is connected to the water inlet 17a to receive the atomized particles 19. To supply. On the other hand, a valve 17b is provided at the water inlet 17a to adjust the supply amount of water.

상기 데이터처리장치(70)는 산소농도센서(20), 온도센서(40), 각종 센서들(31,32,33)과 전기적으로 연결되어 이들에 의하여 측정된 값들을 처리 및 저장한다. 또한, 데이터처리장치(70)는 상기 전열식 히터(50), 열전소자(81), 가습기(80), 각종 밸브(14b,15b,16b,17b)와 연결되어 이들의 작동을 제어한다. 또한, 데이터치리장치(70)는 디스프레이부(71)와 복수의 작동버튼(73)들이 구비되어 사용자가 측정된 값들을 볼 수 있으며 제어를 행할 수 있다. The data processing device 70 is electrically connected to the oxygen concentration sensor 20, the temperature sensor 40, and various sensors 31, 32, and 33 to process and store the values measured by them. In addition, the data processing device 70 is connected to the electric heater 50, the thermoelectric element 81, the humidifier 80, and various valves 14b, 15b, 16b, 17b to control their operation. In addition, the data processing apparatus 70 is provided with a display unit 71 and a plurality of operation buttons 73 so that the user can view the measured values and perform control.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 황화광물 산화속도 분석장치(100)는 황화광물(s)이 존재하는 시설의 환경조건과 유사한 환경을 조성할 수 있으며, 황화광물이 산화에 따른 지표들(산소농도, 온도 등)을 측정할 수 있어, 다양한 조건들 하에서 황화광물의 산화속도, 반응기간 등을 측정할 수 있으며, 이를 데이터베이스화 할 수 있다. As described above, the sulfide mineral oxidation analyzer 100 according to a preferred embodiment of the present invention can create an environment similar to the environmental conditions of the facility where the sulfide mineral (s) is present, and the sulfide minerals The indicators (oxygen concentration, temperature, etc.) can be measured to measure the oxidation rate, reaction time, etc. of sulfide minerals under various conditions, and can be databased.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치(100,200,300,400)를 여러개 구성하고 데이터처리장치(70)를 구성하여 황화광물을 다른 조건하에 놓고 동시에 산화속도 등을 측정할 수도 있다. 이 경우, 컴퓨터(c) 등 별도의 저장장치가 사용될 수도 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 5, the apparatus 100, 200, 300, and 400 according to the present invention may be configured in a number, and the data processing apparatus 70 may be configured to place sulfide minerals under different conditions and to measure oxidation rates and the like. In this case, a separate storage device such as computer c may be used.

위와 같이, 본 발명에 따른 장치를 이용하여 황화광물의 산화속도에 대한 정량적 데이터가 확보되면, 폐석적치장 등에서 산소와의 접촉을 방지하도록 흙으로 성토층을 형성할 때 경제적 환경적 조건을 고려하여 최적의 두께 등을 선정할 수 있으며, 위 데이터들을 이용하여 예측가능한 유지관리를 할 수 있다는 장점이 있다. As described above, if quantitative data on the oxidation rate of sulfide minerals is secured using the apparatus according to the present invention, it is optimal in consideration of economic and environmental conditions when forming a fill layer with soil to prevent contact with oxygen in waste-rock deposits and the like. The thickness of the can be selected, and there is an advantage that can be predicted maintenance using the above data.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 황화광물 산화속도 분석장치는 황화광물이 존재하는 시설의 온도조건, 습도조건, 대기조건과 유사한 환경을 조성하여 각 조건에 따라 황화광물의 산화속도, 산화기간, 발열온도 등을 정확하게 정량화, 데이터화 함으로써 시설물의 설계 및 유지관리에 이용할 수 있다는 장점이 있다. As described above, the sulfide mineral oxidation rate analyzing apparatus according to the present invention creates an environment similar to the temperature condition, humidity condition, and atmospheric condition of the facility in which the sulfide mineral exists, and according to each condition, the oxidation rate and oxidation period of the sulfide mineral By accurately quantifying and data- ing the exothermic temperature, it can be used for the design and maintenance of facilities.

Claims

A hermetically sealed container having a main body having an accommodating part capable of accommodating sulfide minerals and a lid coupled to the main body to open and close the accommodating part of the main body;

An oxygen concentration sensor disposed in the receiving portion of the sealed container and measuring the concentration of oxygen in the receiving portion;

A gas inlet port provided in the sealed container so that external gas may be introduced into the receiving part of the sealed container;

A gas discharge port provided in the sealed container to discharge the gas in the receiving part of the closed container to the outside of the receiving part;

A temperature sensor disposed at a receiving portion of the sealed container and measuring a temperature in the receiving portion; And

Sulfide mineral oxidation, comprising: a data processing device electrically connected to the oxygen concentration sensor and the temperature sensor to receive and store data on oxygen concentration and temperature measured by the oxygen concentration sensor and the temperature sensor, respectively. Speed analyzer.

The method of claim 1,

And a hydrogen sulfide concentration sensor disposed at the receiving portion of the sealed container and capable of specifying the concentration of hydrogen sulfide in the receiving portion.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analysis device further comprises a methane concentration sensor disposed in the receiving portion of the sealed container capable of measuring the concentration of methane in the receiving portion.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analysis device further comprises a carbon dioxide concentration sensor disposed in the receiving portion of the sealed container to specify the concentration of carbon dioxide in the receiving portion.

The method of claim 1,

Further provided with a humidifier for supplying water to the receiving portion of the sealed container,

The spray nozzle of the humidifier is a sulfur oxide oxidation rate analyzer, characterized in that connected to the receiving portion.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analysis device further comprises a heating means for increasing the temperature of the receiving portion of the sealed container.

The method of claim 7, wherein

The heating means includes a heat transfer coil for converting electrical resistance into heat, and a plate-shaped heat transfer member surrounding the heat transfer coil and transferring the heat of the heat transfer coil to the main body of the airtight container, and disposed below the main body of the airtight container. Sulfide mineral oxidation rate analysis device, characterized in that the electric heater.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analysis device further comprises a thermal means for reducing the temperature of the receiving portion of the sealed container.

The method of claim 8,

And said heat sensing means are a plurality of thermoelectric elements mounted on an outer circumferential surface of said airtight container body.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analysis device characterized in that the outer peripheral surface of the sealed container body is wrapped by a heat insulating member.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analyzer, characterized in that the scale is inserted into the bottom surface of the airtight container body to measure the weight of the sulfide mineral.

The method of claim 1,

Sulfide mineral oxidation rate analysis device, characterized in that the temperature sensor is disposed on the lower side of the receiving portion so that the temperature change by the sulfide mineral can be immediately detected.

The method of claim 1,

The gas inlet port is arranged in plurality,

One of the plurality of gas inlet port is an oxygen inlet port connected to the oxygen supply device, sulfur oxide mineral oxidation rate analysis device, characterized in that the valve for adjusting the supply amount of oxygen is installed.

The method of claim 1,

The airtight vessel oxidation rate analysis device, characterized in that made of any one material of acrylic and stainless steel.