채광 및 광물 작업 개선을 위한 응용 기술

입자성물질 모니터링 시스템은 분진과 대기 중 잔해에 대한 개인별 노출을 모니터링하여 광부의 건강을 보호하는 데 사용됩니다.  당사의 개인용 분진 모니터링 시스템은 TEOM(tapered element oscillating microbalances) 기술을 사용하며 일정한 유속으로 필터를 통해 대기 중의 공기를 흡입한 뒤 (이를 가열하여) 연속적으로 필터 중량을 측정하고 입자성물질의 질량 농도를 거의 실시간으로 계산하는 '중량측정' 장비입니다. 

TEOM 모니터 기술은 중공 테이퍼드 튜브 말단에 장착된 교체형 필터 카트리지를 활용합니다. 미립자 침전물이 필터에 도달하면 필터의 질량 변화는 튜브의 진동에서 주파수 변화로 감지됩니다. 따라서 입자성물질의 질량을 직접적으로 측정할 수 있습니다. 이 질량 변화가 시스템을 통과하는 유량과 결합되면 모니터에서 실시간으로 미세먼지 농도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 이 방법의 주요 장점은 에어로졸 특성의 변화가 질량 측정의 정확도에 영향을 주지 않는다는 것입니다.

비산 분진은 일반적으로 토양의 물리적 이동, 비포장 표면 위를 이동하는 차량, 중장비 운행, 발파, 바람 등의 활동을 통해 생성됩니다. 대부분의 지역에서는 일반적으로 높은 수준의 입자를 발생시키는 프로젝트에 대해 노출 규제가 설정되어 있으며 이 노출 한계는 작업 허가서에 기록됩니다.

비산 분진 노출을 모니터링하려면 신속한 대응이 가능하고 믿을 수 있으며, 신속하게 배치 또는 재배치할 수 있고, 관리 지침 또는 현장 허가서에 명시된 성능 기능을 갖춘 계측 장비가 필요합니다.  당사의 지역 분진 모니터는 고감도 광산란 광도계(nephelometer) 기술을 활용합니다.  이 광학 구성은 입자에 최적으로 반응하여 총 미립자와 PM10 ~ PM1까지 범위의 컷 지점에 대한 부유 분진 농도를 연속으로 측정할 수 있으므로 필요 시 작업자가 즉시 시정 조치를 취할 수 있습니다.

채광 작업자가 효율성 및 수익성을 상당한 수준으로 향상시킬 수 있는 첨단 물질 분석 기기입니다.  이러한 개선은 전문화된 소프트웨어와 정보학을 통해 더욱 확대될 수 있습니다.  당사의 COBOS 솔루션은 석탄의 품질과 조성을 계속해서 모니터링하는 소프트웨어를 통해 분류 및 배합 장비를 제어합니다.  

많은 채광 현장에서는 석탄 화력 발전소를 활용하여 필요한 에너지를 생산합니다.  석탄을 연소하면 이산화황(SO₂)과 다양한 입자 물질을 포함한 많은 오염 물질이 방출됩니다. 이러한 발전소의 굴뚝은 환경과 건강에 해로운, 이산화 탄소(CO₂), 메탄(CH₄) 등의 온실 가스 역시  함께 배출합니다.

CEMS(연속 배출 모니터링 시스템)는 이러한 유해 물질을 모니터링하는데 사용되며, 이를 통해 필요한 경우 플랜트의 배출 가스를 줄이고 규제 요건을 충족할 수 있습니다.  시스템에는 스택에 설치된 프로브가 포함되어 있으며 쉘터의 분석기로 가스를 이동시킵니다.

공정 최적화에서 실시간 품질 관리에 사용되는 PGNAA/PFTNA 기술은 전체 원료 물질 공정 스트림에 대한 고주파 온라인 원소 분석 기능을 제공합니다. PGNAA/PFTNA를 사용하는 분석기는 컨베이어 벨트에 직접 배치되며 전체 원료 물질 단면을 투과하여 시료 뿐만 아니라 전체 물질 흐름을 분 단위로 균일하게 측정합니다.

PGNAA/PFTNA는 제한된 깊이와 표면만 측정할 수 있어 벨트 상의 물질 전체를 분석할 수 없는  X선 형광(XRF), X선 회절(XRD), 스펙트럼 분석 기술 등의 다른 표면 분석 기술에 비해 장점을 제공합니다. 

채광 산업 및 채광된 광물과 원료를 활용하는 광산업은 다양한 자연 발생적인 방사선원에 노출됩니다.  예를 들어 석탄에는 자연적으로 발생하는 미량의 방사능 원소가 포함되어 있습니다. 또한, 채광 작업 및 공정 플랜트에서 광범위하게 사용하는 방사선 측정 및 분석 기법(예: X선 및 감마선 분석기)으로 인해 노출 가능성이 크게 증가합니다.  자연 및 인공 방사능 선원은 모두 적절하게 관리되지 않으면 잠재적으로 위험하며 생명에 위협이 됩니다. 

공정 전반에 걸쳐 다양한 유형의 방사선을 검출하는 것은 작업자 안전 및 품질 관리에 있어 가장 중요합니다.  방사선 검출 기술은 여러 장치를 통해 제공될 수 있으며, 각 장치는 모니터링되는 방사선의 유형, 환경 조건 및 소스별로 적용됩니다. 

휴대용 방사선 검출 장치는 정확한 선량률 측정을 통해 감마 방사선을 실시간으로 검출하고, 방사능 발견을 검증하고 방사능이 자연 방사능인지 인공(man-made) 유래 방사능인지를 평가합니다. 높은 감도의 중성자 반응 및 알람 임계값의 휴대용 장치를 착용하여 감마 감도 및 에너지 보상 선량률 측정을 모니터링할 수 있습니다.

X선 회절 분석(XRD)은 결정학, 다형 구조, 위상 및 결정성 변화와 관련하여 다결정 물질을 식별하고 특성화하기 위한 가장 효과적인 비파괴 도구 중 하나입니다. Bragg의 법칙(λ = 2d sinθ, λ: 파장, d: d 간격, θ: 회절각)에 따라 1차 X선 빔의 회절각을 측정함으로써 많은 연구 및 산업 응용 분야에서 다양한 다결정 물질을 특성화하고 식별하는 것이 가능합니다.

이러한 XRD 솔루션은 미네랄의 전체 위상 분석을 비롯한 지질학적 시료에 일상적으로 사용됩니다.

파장 분산형 X선 형광 분석(WDXRF)은 탄소에서 우라늄에 이르는 광범위한 시료에 포함된 지질학적 물질에 대한 정확하고 정밀하며 신뢰할 수 있는 확립된 원소 분석 기법입니다. WDXRF 기술은 결정(crystal)을 사용하여 형광 스펙트럼을 각 원소의 개별 파장으로 분리하고 고해상도 및 낮은 백그라운드 스펙트럼으로 제공함으로써 원소 농도를 정확하게 측정합니다. 또한 WDXRF는 경제적으로 중요한 원소뿐만 아니라 최종 제품 또는 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있는 독성 원소 또는 원하지 않는 원소 및 화합물을 식별하고 정량화할 수 있습니다.

X-선 형광 분광학(XRF)은 물질의 원소 조성을 파악하는 데 사용되는 비파괴 분석 기법입니다. XRF 분석기는 1차 X선 선원에 의해 여기(excited) 될 때 시료에서 방출되는 형광(또는 2차) X선을 측정함으로써 작동합니다. 시료에 존재하는 각 원소는 특징적인 형광 X-선 또는 “고유한 지문(fingerprints)”을 생성합니다. 이러한 지문(fingerprints)은 각 원소마다 뚜렷하게 다르기 때문에, XRF 분석은 정량 및 정성 측정을 하는 데 뛰어난 도구입니다. 

휴대용 XRF 분석기는 노천 광산 및 지하 광산에서 광석 시료를 분석하는 신뢰할 수 있는 방법으로서 공정 감독, 품질 보증 및 기타 다양한 운영 상의 결정(예: 등급 관리)을 위한 방어 가능한 정보를 제공하는 데 필요한 정확도를 달성합니다. 휴대용 XRF 기술은 낮은 등급 리소스에 대한 실행 가능성을 확인하고 현지화된 높은 등급의 농축 자원을 찾아내,  폐기물의 경계에서 광석을 구분하여 채굴의 무작위성을 줄이고, 방어가 가능한 데이터를 확보하여 시료를 외부 검사 실험실에 보내는 필요성을 최소화할 수 있습니다.