석영 표면 미세입자 제거를 위한 세척 방법 비교 및 표면 변질 영향 연구 = Comparison of Washing Methods for Fine Particle Removal from Quartz Surfaces and Their Effects on Surface Alteration

국문 초록 (Abstract)

표면 미세입자는 광물과 유체의 반응에서 용해 속도와 반응 기작에 영향을 미치며 위상변화 및 용해 반응 관찰을 방해할 수 있다. 본 연구에서는 석영 분말을 대상으로 직접 세척, 침수 세척, 교반 세척, 초음파 세척 방법을 적용하여 미세입자 세척 효율과 변질 정도를 비교하였으며, 입도 분석을 통해 시료의 균질성 확보를 위한 세척 필요성을 확인하였다. 직접 세척은 입자 변질이 거의 발생하지 않았으나, 미세입자 세척률이 낮았다. 침수 세척은 일부 미세입자를 용해시켜 표면에서 제거하는 효과가 있었으나, 입자의 표면 변형이 발생하였다. 교반 세척은 미세입자를 효과적으로 분산시킬 수 있으나, 입자간 충돌로 인해 새로운 미세입자를 형성시켰다. 초음파 세척은 가장 높은 미세입자 세척률을 보였으나, 입자 가장자리의 약한 마모가 발생하였다. 입도 분석 결과, 초음파 세척 전 구입한 석영 분말의 입도가 불균질하고, 많은 미세입자가 포함됨을 확인하여, 체가름만으로는 균질한 입도의 시료를 얻기 어려움을 확인하였다. 따라서 본 연구는 각 미세입자 세척 방법의 특성 비교를 통해 실험 목적과 조건에 따라 적절한 시료 세척 방법을 선택할 필요성을 제시하며, 최적화된 표면 미세입자 세척 방법은 향후 광물-유체 반응 실험을 위한 시료 전처리 과정에서 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Surface fine particles significantly influence dissolution kinetics and reaction mechanisms in mineral-fluid interactions, potentially inhibiting the observation of particle morphology and dissolution reactions. In this study, we systematically compared the efficiency and extent of surface alteration associated with four distinct fine particle washing methods—direct washing, soaking and washing, stirring washing, and ultrasonic washing—applied to quartz powder. Additionally, particle size analysis was conducted to assess the necessity of washing for ensuring sample homogeneity. Direct washing resulted in minimal particle alteration but exhibited low efficiency in washing fine particles. Soaking and washing facilitated the partial dissolution of ultrafine particles and effectively removed them from particle surfaces; however, extended dissolution led to surface weathering. Stirring washing effectively dispersed fine particles through particle collisions, yet it generated new ultrafine particles. Ultrasonic washing demonstrated the highest fine particle washing efficiency, although slight abrasion was observed along particle edges. Particle size analysis revealed that the as-received quartz powder exhibited heterogeneous particle size distribution with a significant presence of fine particles, indicating that sieving is insufficient to obtain a homogeneous sample. Our study highlights the necessity of selecting an optimal sample pretreatment method based on specific experimental objectives and conditions. The optimization of fine particle washing methods is expected to enhance the reliability of sample preparation for future mineral-fluid interaction experiments.