개요 ㅇ 석회석은 다양한 물리적ㆍ화학적 특성을 가질 뿐만 아니라, 세계적으로 많은 양이 폭넓게 부존됨에 따라 여러 분야에서 매우 유용하게 활용되고 있다.
지구 육지 표면적의 약 75%가 퇴적암이며, 이 중 약 20~30%가 석회석(백운석 포함)으로 구성되어 있다. 석회석은 모든 대륙에서 지표 가까이에 부존되어 있으며, 형성 시기는 고생대 선캠브리아기(약 5억 년 전)에서 현세에 걸쳐진다. 세계적으로 매장량은 너무 방대하여 공식적인 집계 자료가 없다.
ㅇ 광물학적으로 석회석은 화학적, 유기적 퇴적작용에 의해 형성된다. 화학적 퇴적작용은 용해된 상태의 탄산수소칼슘이 온도 상승으로 인해 형성되며, 유기적 퇴적작용은 생물 잔해 퇴적작용에 의해 형성된다.
ㅇ 석회석(石灰石) 혹은석회암(石灰岩)은 탄산칼슘(炭酸칼슘, CaCO3)을 주성분(중량 기준 50% 이상)으로 하는 퇴적암으로, 탄산염암(炭酸鹽岩) 중 가장 중요한 암석이다. 그 명칭은 이들이 불태워질 경우 이산화탄소(CO2)를 방출하고 석회(石灰, CaO)를 남기는 데에서 유래되었다. 주성분은 탄산칼슘으로 CaO 56%, CO2 44%로 이루어져 있다. 그리고 Al2O3, SiO2, Fe2O3, MgO 등의 불순물을 포함하고 있다.
ㅇ 석회석은 산업혁명 후에 포틀랜드 시멘트의 발명으로 사용가치가 제고되었으며 최근에는 건설용 제철, 제강, 농업용, 축산, 식품, 의약, 폐수처리, 공해방지, 토목분야 등 그 용도가 매우 다양화되었다.
석회석은 단순한 원광으로 사용되거나, 소성, 수화하여 생석회, 소석회, 중질?경질탄산칼슘 등의 제품으로 거의 전 산업에 걸쳐 폭넓게 사용된다.
특성 가. 석회석의 분류
ㅇ 석회석은 CaO 및 불순물의 품위, 결정크기, 가공 정도 등에 따라 다양한 용도로 사용되므로 품위별 구분이 큰 의미는 없으나, 일반적인 분류는 아래 표와 같다.
< 석회석의 일반적 등급분류 >
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구 분 |
CaO |
SiO2 |
MgO |
Al2O3+Fe2O3 |
백색도 |
입도 |
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고품위 |
52%이상 |
1%미만 |
1%미만 |
1%미만 |
90%이상 |
미정질 |
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중품위 |
50~52% |
1~4% |
1~2% |
1%미만 |
85%이상 |
세립~중립 |
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저품위 |
50%미만 |
4%이상 |
2%이상 |
1%이상 |
85%미만 |
중립~조립 |
ㅇ 저품위 석회석은 시멘트 제조, 건축 재료용으로, 중고품위는 생석회 제조용, 제철제강용, 환경오염방지용(탈황, 폐수정화, 농업용) 등으로, 고품위는 생석회 제조용, 중질탄산칼슘용 등으로 사용되어 타 광종에 비해 품위별로 용도가 다양하다.
ㅇ 채광된 원석은 일차적으로 -100㎜ 전후로 파?분쇄한 후 제품 규격에 맞게 다시 2차, 3차, 또는 4차 파?분쇄가 이루어지는데, 크기별로 괴(塊, 대괴, 중괴, 소괴), 분(粉, 또는 보통탄산칼슘), 중질탄산칼슘 등으로 불리어지며 크기 단위는 통상 괴는㎜, 분은 mesh, 중질?경질탄산칼슘은 ㎛ 단위이다.
ㅇ 석회석이 괴나 분의 형태로 이용되는 대표적인 것은 시멘트용과 제철용 석회석이다. 이들은 석회석 전체 소비량의 약 90%를 점유하고 있는데, 특히 시멘트용 석회석은 전체의 약 74%를 차지하고 있다. 시멘트용 석회석의 생산량은 1997년 IMF 체제 이후 대폭 감소되었으나 이후 꾸준한 증가세를 보이다가 2004년부터 약간씩 감소하고 있다.
< 석회석의 결정 크기별 분류 >
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구 분 |
크 기 | |
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결정질(結晶質) 현정질(顯晶質) |
4㎜이상 |
입상결정 |
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2㎜ |
극조립결정 | |
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1㎜ |
조립결정(粗粒) | |
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0.5㎜ (1/2㎜) |
중립결정 | |
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0.25㎜ (1/4㎜) |
세립결정(細粒) | |
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0.125㎜ (1/8㎜) |
극세립결정 | |
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미정질(微晶質) | ||
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62.5㎛ (1/16㎜) |
아석질(亞石質) | |
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4㎛이하 (1/256㎜) |
석질 | |
ㅇ 입도별로는 일반적으로 생석회, 제철제강, 카바이드제조, 경질탄산칼슘 등에 사용되는 석회석은 가열시 분화율(粉化率)이 적은 미정질 석회석이 좋고, 보통?중질탄산칼슘 등은 파분쇄 조작이 필요하므로 분쇄가 용이한 결정질 석회석이 선호된다. 결정크기별 분류는 다음과 같다.
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화학식 |
CaCO3 |
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이론조성 |
CaO : CO2 = 56.0 : 44.0 |
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입자특성 |
coarse sized 결정 형태, 큰 결정질형태로 산출( 다양한 크기의 입자로 산출), 결정은 능면체 |
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굴절율 |
1.63-1.66 복굴절성이 높다 |
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경 도 |
3.0 |
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밀 도(비 중) |
2.71 (2.5-2.8) |
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색 상 |
무색,백색,핑크,갈색등 |
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투명도 |
무색투명 - 반투명- 불투명 |
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광 택 |
유리광택 |
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pH |
7.8-8.5 |
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화학적특성 |
묽은 염산에 녹아 기포를 발생 |
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특 성 |
도료의 체질안료, 가장범용적 |
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용 도 |
시멘트, 석회, 비료, 카바이트, 펄프공업, 플라스틱 및 도료공업 |
ㅇ 따라서 석회석은 백색도, 결정 크기, CaO 품위, 불순물 등을 종합적으로 고려하여 제품화하여야 한다.
나. 물리화학적 특성
ㅇ 석회석의 일반적인 물리적 특성은 균질성, 안정성, 가공성, 장식성, 백색성, 평활성, 보강성, 내화단열성, 방음성, 경량성, 가소성, 성형성, 형광성, 발생성 등이 있다. 화학적 성질로는 반응성, 친화합물성, 환원성, 융제성, 탄산효과, 중화, 알칼리성, 가성소다화, 수화성, 기경성, 수화경화성 및 팽창성, 흡습조해성, 살균성 등이 있다.