함희토류 탄층: 비전통적 희토류 광체로서의 가능성에 대한 고찰

• 영문명: Rare Earth Elements (REE)-bearing Coal Deposits: Potential of Coal Beds as an Unconventional REE Source
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 간행물 정보: 『자원환경지질』55권 3호, 241~259쪽, 전체 19쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.06.30

국문 초록

희토류 원소 (Rare Earth Elements; REE)는 전통적으로 카보나타이트나 풍화잔류광상에서 채광이 이루어졌다. 하지만, 최근 각종 첨단산업에 활용되는 희토류 원소의 수요증가로 인해, 추가적인 희토류 부존량 확보를 위한 비전통적인 희토류 광상으로서함희토류 탄층이 주목받고 있다. 함희토류 탄층은 일반적인 탄층보다 높은 농도 (> 300 ppm)의 희토류 원소를 함유하는 탄층을 의미한다. 이는 크게 3가지 성인유형으로 분류되며, 두가지 이상 성인의 복합작용으로 형성되기도 한다. 우선, 육성형 (terrigenous) 함희토류 탄층은 주로 보크사이트 광상 기원 광물들의 이동 및 재퇴적에 의해 형성되며, 주로 LREE (Light REE)가 부화된다. 응회질형 (tuffaceous) 함희토류 탄층은 화산 분출에 기인한 화산재가 석탄 분지에 유입이 되어 형성된다. 이 유형은 주로 화산재기원의 함희토류 광물들과 자생기원의 인산염 광물들이 탄층과 톤스테인층의 경계부에 얇은 층상으로 농집되며, 희토류가 균질하게 분포하는 수평형 REE 패턴을 갖는다. 마지막으로, 열수형 (hydrothermal) 함희토류 탄층은 화성암기원 열수에 의해 희토류가 유입되어 형성된다. 이러한 탄층에서는 함할로겐 인산염 광물들과 함수광물들이 세립질의 자생형으로 존재하며, 주로 HREE (Heavy REE)가 부화된다. 미국은 이미 켄터키주 파이어 클레이 탄층을 대상으로 탐사로부터 선별 및 공정개발을 통해 고순도 산화 희토류의 생산에 성공하였으며, 연간 희토류 소비량의 약 7% 공급을 목표로 연구를 확장하고 있다. 한국의 경우, 경주-영일 탄전의 갈탄층이 응회암층과 함탄층이 협재하는 특징을 보이고, 압밀작용의 영향이 상대적으로 적은 신생대 제3기의 연대를 갖는 것으로 보아 응회질형 함희토류 탄층으로서의 개발 가능성이 기대된다. 따라서, 국내 희토류 공급망 다각화를 위해 함희토류 탄층 대상의 광물, 광상 및 퇴적학적 연구를 통한 개발 가능성 평가가 우선적으로 요구된다.ed.

영문 초록

In general, the REE were produced by mining conventional deposits, such as the carbonatite or the clay-hosted REE deposits. However, because of the recent demand increase for REE in modern industries, unconventional REE deposits emerged as a necessary research topic. Among the unconventional REE recovery methods, the REE-bearing coal deposits are recently receiving attentions. R-types generally have detrital originations from the bauxite deposits, and show LREE enriched REE patterns. Tuffaceous-types are formed by syngenetic volcanic activities and following input of volcanic ash into the basin. This type shows specific occurrence of the detrital volcanic ash-driven minerals and the authigenic phosphorous minerals focused at narrow horizon between coal seams and tonstein layers. REE patterns of tuffaceous-types show flat shape in general. Hydrothermal-types can be formed by epigenetic inflow of REE originated from granitic intrusions. Occurrence of the authigenic halogen-bearing phosphorous minerals and the water-bearing minerals are the specific characteristics of this type. They generally show HREE enriched REE patterns. Each type of REE-bearing coal deposits may occur by independent genesis, but most of REE-bearing coal deposits with high REE concentrations have multiple genesis. For the case of the US, the rare earth oxides (REO) with high purity has been produced from REE-bearing coals and their byproducts in pilot plants from 2018. Their goal is to supply about 7% of national REE demand. For the coal deposits in Korea, lignite layers found in Gyungju-Yeongil coal fields shows coexistence of tuff layers and coal seams. They are also based in Tertiary basins, and low affection from compaction and coalification might resulted into high-REE tuffaceous-type coal deposits. Thus, detailed geologic researches and explorations for domestic coal deposits are required.

목차

1. 서 론

2. 함희토류 석탄 분지의 시공간적 성인

3. 함희토류 탄층의 형성 원리와 지화학적 특성

4. 해외의 함희토류 탄층 개발 상황

5. 한국 탄층의 비전통적 희토류 광체로서의 고찰

6. 결 론

사 사

References

키워드

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