질석(蛭石) 버미쿨라이트 (vermiculite)
은백색
황금색
화학성분: CMg, Fe3+, Al3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O
굳기: 1∼2
비중: 2.76
알루미늄 ·마그네슘 ·철의 수산화규산염으로 된 점토광물이다. 회백색 또는 갈색이며, 진주광택이 난다. 산(酸)에 쉽게 분해되고, 양이온 교환능력이 크다. 가열하면 팽창한다. 사문암 지대에서 산출된다. 다공질(多孔質)이며, 흡수능력이 좋아서 내열재료 및 방음재(防音材)로서 널리 이용되고 있다. 명칭은 가열했을 때 지렁이와 비슷하여 지렁이를 뜻하는 라틴어 ‘vermiculare’에서 유래하였다.
질석은 천연상태에서 운모와 비슷한 외관을 지닌 편상 함수 망강철-알미늄-규산염 광물에 대한 총칭적인 이름으로, 가열하면 팽창되는 성질을 이용해 산업적으로는 여러 분야에 쓰인다. 900-1000도로 가열하면 층 사이에 있던 수분이 증기로 변하며 격자층이 부풀어 오르거나 벌레 모양으로 분리된다. 영어명 vermiculite는 라틴어의 vermiculae가 벌레를 사육한다라는 의미를 지닌 것에서 지어진 것이다. 부피는 상업적인 품질일 경우 8-20배 증가하나 개별 편들은 최대 30배까지도 늘어날 수 있다. 팽창시킬 경우 저밀도에 최적의 절연 성질을 지니며 흡수력과 이온교환능력도 좋다. 또한 화학적으로는 독성이 없으며 안정되어 있다.
1. 산지
질석은 dunite와 pyroxenite같은 초염기성암나 편암에 흔히 수반되며, 상업적 규모의 광상은 보통 금운모나 백운모가 변질작용을 받아 생성된다. 질석의 85-90%가 미국과 남아공에서 생산될 정도로 편재되어 있고 이외에 호주, 브라질, 중국, 케냐, 러시아 및 짐바브웨에서 소량씩 생산된다. 질석은 입자 크기와 입도를 기준으로 매매되고 있지만 품질에 대한 표준 분류 시스템은 없다.
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SiO2 |
Al2O3 |
MgO |
Fe2O3 |
CaO |
K2O |
TiO2 |
H2O |
기타 |
|
% |
36-46 |
6-16 |
16-35 |
6-13 |
1-5 |
1-6 |
1-3 |
8-16 |
0.2-1.2 |
표 1. 팽창 질석의 화학 성분
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종류 |
밀도
(kg/m3) |
수분손실
(110도) |
산도 |
인화성 |
하소온도
(°C) |
용융점
(°C) |
이온교환 능(g/meq) |
비열
(kj/kgK) |
含水 能 |
|
값 |
64-160 |
4-10% |
6-9 |
없음 |
1150-1250 |
1200-1320 |
50-150 |
0.84-1.08 |
220-325wt.%
20-50vol.% |
표 2. 팽창 질석의 물리적 성질
2. 생산
세계적으로 2개 회사가 생산을 주도하고 있다. 하나는 남아공의 Palabora Mining Co.이고 다른 하나는 미국의 W.R. Grace사이다. 1997년에 남아공은 211,000톤을 생산해서 185,000톤을 수출했다. 재미있는 것은 생산 통계를 이들 회사가 아닌 Verginia Vermiculite사가 발표하는 것이다. 미국 통계로 최종 발표된 것은 1995년 통계로 171,000톤이나, 그간의 미국 경제 여건으로 미루어 현재는 180,000톤 이상은 될 것으로 추정된다.
브라질은 세 번째 생산국으로 Eucatex do Nordeste S.A.와 Mamore Mineracao e Metalurgia (구 Minebra)사가 조업중이다. 러시아는 수년간 감산되고 있고 중국은 생산과 수출량이 꾸준히 증가하고 있다. 확실치는 않지만 중국의 생산량은 품질을 차치할 경우 아마도 10만톤 규모는 될 것으로 추정된다. 중국은 98년도에 미국에 20,200톤을 수출했다.
질석 광상은 지표에 가까이 있는 것이 보통이라 단순한 노천채굴 방식으로 개발된다. 정광은 파쇄, 건조, 사분, 분쇄 및 공기 분급과정을 거치게 된다. 분급으로 여러 가지 품질의 정광이 생산되며, 벌크상태로 팽창장치로 운송된다. 통상 팽창장치는 소비시장 가까이 세워지는데 이는 팽창시킬 경우 체적증가로 수송비가 크게 소요되기 때문이다.
팽창 킬른은 여러 가지가 있으나 수직형, 로타리형 및 유동상 노가 흔히 사용되는 형태이다. 가열과정을 거친 후 팽창되지 않은 찌꺼기를 제거한 다음 사분과정으로 들어가게 된다.
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국가 |
남아공 |
미국 |
브라질 |
러시아 |
호주 |
짐바브웨 |
기타 |
계 |
|
생산량 |
211,000 |
180,000 |
23,000 |
20,000 |
16,600 |
14,800 |
4,000 |
469,400 |
표 3. 추정 세계 질석 원광석 생산량(1997, 톤)
3. 가격
현재 원광석 가격 지표는
남아공산, bulk, fob Rotterdam : $160 - 260/ton
Raw, ex-US plant, bulk: $130 - 200/short ton 이지만 실가격은 질석 함량, 입도, 주문 물량, 인도기간등에 따라 차이가 난다.
4. 용도
많은 분야에 사용되나 크게 다음 4가지로 분류될 수 있다.
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분야 |
사용처 |
|
농업 |
동물 사료, 비료, 토양 조절재, 농약 보지재, 응집 방지재 |
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건설 |
방음 및 보온재, 내화재, 경량 콘크리트, 플라스터 |
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위락문화시설 |
광범위하게 증가되는 매개물, 벽회, 도자소지 등 |
|
산업 |
절연물, 마찰재료, 시추 이토제, 위험 물질 흡수제, 경량필터 등 |
이중 건설용이 가장 사용량이 많고 다음이 농업용이지만 지역에 따라서는 그 순위가 바뀔 수도 있다. 예컨데 브라질에서는 60% 이상을 토양조절용과 다른 농업용 용도로 사용하고 있다.
5. 국내 현황
국내에서 질석은 충남 예산군 고덕면에 위치한 고덕광산이 유일한 생산광산이나 매년 생산량이 감소하여 98년도에는 42톤 보고에 그쳤다. 수요량은 거의 전량 수입에 의존하고 있으며 주로 중국에서 들여온다. 97년에는 15,334톤이 수입되었으나 98년에는 IMF여파로 9,470톤 수입에 그쳤다. 이들 수입품은 H-Beam의 내화피복용과 농업용으로 사용되고 있다.
6. 전망
질석은 미국을 중심으로 건설부문에서 강세를 2-3년간 지속해 왔으나, 동남아와 일본에서는 수요가 감소하고, 건설분야에서도 진주암, 암면, 유리섬유 및 팽창세일 같은 품목과의 경쟁이 심해지고 있다. 경쟁에서 이기기 위해 팽창 질석을 이용한 최종 마감재를 개발해 나가고 있는 중이다. 위락문화시설 분야의 수요가 최근 크게 늘었지만 마찬가지로 다양한 품목과의 경쟁이 심하다. 그러나 석면 대체 마찰재 분야에서는 성장 가능성이 크다.
(자료: Industrial Minerals, 1999. 07)
