hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
부유선광 작동 원리
처리할 광석은 입자로 분쇄된다(분쇄(광물가공)). 이상적인 경우, 개별 광물은 물리적으로 분리되며, 이는 완전 해방으로 알려진 공정이다. 입자 크기는 일반적으로 지름 2–500 마이크로미터 범위이다. 부유선광을 위해, 분쇄된 광석의 수성 슬러리는 거품제와 함께 처리된다. 예를 들어, 방연석(황화 납)을 섬아연석(황화 아연)으로부터 분리하기 위한 부유선광에서 집광제로 에틸 크산틴산 나트륨이 사용된다. 크산틴산 음이온의 극성 부분은 광석 입자에 부착되고 비극성 탄화수소 부분은 소수성 층을 형성한다. 입자는 공기 방울에 의해 수면으로 운반된다. 효율적인 분리를 위해 광석 1미터톤당 약 300 그램이 필요하다. 크산틴산염에서 탄화수소 사슬의 길이가 증가함에 따라 소수성 작용의 효율성은 증가하지만, 광석 유형에 대한 선택성은 감소한다. 사슬은 에틸 크산틴산 나트륨에서 가장 짧아 구리, 니켈, 납, 금 및 아연 광석에 대한 선택성이 매우 높다. 수소 이온 농도 지수 7-11의 수용액(10%)이 일반적으로 공정에서 사용된다. 소수성 입자와 친수성 입자의 이 슬러리(더 정확히는 펄프)는 거품을 생성하기 위해 통기되는 부유선광조라고 알려진 탱크로 도입된다. 소수성 입자는 공기 방울에 부착되어 표면으로 떠올라 거품을 형성한다. 거품은 조에서 걷어내어져 대상 광물의 정광("농축물")을 생성한다.
부유선광 작동 원리
거품으로 뜨지 않는 광물은 부유선광 찌꺼기 또는 부유선광 잔류물이라고 불린다. 이러한 찌꺼기는 처음 뜨지 않은 귀중한 입자를 회수하기 위해 추가 부유선광 단계를 거칠 수도 있다. 이를 스캐빈징이라고 한다. 스캐빈징 후 최종 찌꺼기는 일반적으로 광산 매립 또는 장기 저장을 위한 광미 처리 시설로 펌프질되어 처분된다.
부유선광은 일반적으로 대상 광물 또는 광물의 회수율과 정광 내 해당 광물의 농도를 극대화하는 동시에 에너지 투입을 최소화하기 위해 여러 단계로 수행된다.
부유선광 작동 원리
첫 번째 단계는 러핑(roughing)이라고 불리며, 러퍼 농축물을 생산한다. 목표는 가능한 한 거친 입자 크기로 귀중한 광물을 최대한 많이 제거하는 것이다. 분쇄에는 에너지가 소모된다. 목표는 귀중한 광물에서 충분한 맥석을 분리하여 높은 회수율을 얻는 것이다. 일부 정광 공장에서는 탄소질 먼지와 같은 저밀도 불순물을 제거하기 위해 사전 부유선광 단계를 사용한다. 러퍼 농축물은 세척(cleaning)이라고 알려진 공정에서 거품에 포함된 원치 않는 광물을 더 많이 제거하기 위해 추가 부유선광 단계를 거친다. 결과물은 종종 추가 분쇄(일반적으로 재분쇄라고 불림)를 거친다. 재분쇄는 종종 아이사밀과 같은 전문 재분쇄기에서 수행된다. 러퍼 부유선광 단계는 종종 러퍼 광미에 적용되는 스캐빈저 부유선광 단계가 뒤따르며, 이는 대상 광물을 추가로 회수하기 위함이다.
부유선광 부유선광의 과학
주어진 광석 슬러리에서 효과적이기 위해, 채집제는 분리될 입자 유형의 선택적 젖음을 기반으로 선택된다. 좋은 채집제는 입자 유형 중 하나와 물리적 또는 화학적으로 흡착될 것이다. 입자에 대한 계면활성제의 습윤 활동은 원칙적으로 액체/기포 계면의 접촉각을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 기포가 입자에 부착되는 또 다른 중요한 측정은 유도 시간인데, 이는 입자와 기포를 분리하는 얇은 막이 파괴되는 데 필요한 시간이다. 이 파괴는 입자와 기포 사이의 표면 힘에 의해 달성된다.
기포-입자 부착 메커니즘은 복잡하지만, 충돌, 부착 및 분리의 세 단계로 구성되는 것으로 간주된다. 충돌은 입자가 기포의 충돌 튜브 내에 있을 때 발생하며, 이는 기포의 속도와 기포의 반경에 영향을 받는다. 충돌 튜브는 입자가 기포와 충돌할 영역에 해당하며, 충돌 튜브의 둘레는 스치듯이 지나가는 궤적에 해당한다.
부유선광 부유선광의 과학
입자가 기포에 부착되는 것은 입자와 기포의 유도 시간에 의해 제어된다. 입자와 기포는 결합해야 하며, 이는 입자와 기포가 서로 접촉하는 시간이 필요한 유도 시간보다 길 때 발생한다. 이 유도 시간은 유체 점도, 입자 및 기포 크기, 그리고 입자와 기포 사이의 힘에 영향을 받는다.
입자와 기포의 분리는 표면 장력에 의해 가해지는 힘이 전단력과 중력에 의해 초과될 때 발생한다. 이러한 힘은 복잡하며 셀 내에서 다양하다. 높은 전단력은 기계적 부유선광조의 임펠러 근처에서 경험될 것이며, 대부분의 중력은 부유선광 칼럼의 집합 및 세척 구역에서 경험될 것이다.
미세 입자의 동반은 이러한 입자들이 낮은 충돌 효율과 슬라이밍 및 입자 표면의 분해를 경험하기 때문에 발생한다. 조대 입자는 낮은 해방 및 높은 분리 효율로 인해 귀중한 광물의 회수율이 낮다.
부유선광 부유선광 장비
부유선광은 직사각형 또는 원통형의 기계적으로 교반되는 셀 또는 탱크, 부유선광 칼럼, 제임슨 셀 또는 탈묵 부유선광 기계에서 수행될 수 있다. 공기 흡수 방식에 따라 분류하면, 공압식 및 기계식 기계의 두 가지 distinct 그룹의 부유선광 장비가 생겨났다고 말할 수 있다. 일반적으로 공압식 기계는 저품위 농축물을 제공하고 운영상의 문제가 거의 없다.
기계식 셀은 혼합 탱크 바닥에 큰 믹서와 확산 메커니즘을 사용하여 공기를 도입하고 혼합 작용을 제공한다. 부유선광 칼럼은 스파저를 사용하여 높은 칼럼 바닥에 공기를 도입하고 위에 슬러리를 도입한다. 아래로 흐르는 슬러리와 위로 흐르는 공기의 역류 운동은 혼합 작용을 제공한다. 기계식 셀은 일반적으로 처리량이 높지만 품질이 낮은 물질을 생산하는 반면, 부유선광 칼럼은 일반적으로 처리량이 낮지만 품질이 높은 물질을 생산한다.
제임슨 셀은 임펠러나 스파저를 사용하지 않고, 대신 다운코머에서 슬러리를 공기와 결합시켜 높은 전단력을 통해 기포와 입자가 접촉하는 데 필요한 난류 조건을 생성한다.
부유선광 부유선광 화학물질
많은 광석(예: 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈 광석)의 경우, 집광제는 음이온성 황 리간드이다. 특히 황화 광물에 인기가 있는 것은 크산틴산염 염으로, 크산틴산 아밀 칼륨(PAX), 크산틴산 이소부틸 칼륨(PIBX), 에틸 크산틴산 칼륨(KEX), 크산틴산 이소부틸 나트륨(SIBX), 크산틴산 이소프로필 나트륨(SIPX), 에틸 크산틴산 나트륨(SEX)이 포함된다. 관련 집광제로는 관련 황 기반 리간드인 다이티오포스페이트, 다이티오카르바메이트가 있다. 다른 집광제 종류에는 싸이오요소 티오카르바닐라이드가 포함된다. 지방산 카르복실산염, 알킬 황산염 및 알킬 술폰산염도 산화 광물에 사용되어 왔다.
일부 광물(예: KCl용 실비나이트)의 경우, 지방족 아민이 집광제로 사용된다.
다양한 화합물이 거품을 안정화시키기 위해 첨가된다. 이러한 첨가제에는 송진유와 다양한 알코올: 메틸 이소부틸 카르비놀(MIBC), 폴리글리콜, 크실레놀(크레실산)이 포함된다.
부유선광 부유선광 화학물질
한 판매업체에 따르면, 억제제는 "하나의 광물이 집광제와 상호작용하는 것을 선택적으로 억제함으로써 부유선광 공정의 효율을 높인다." 따라서 전형적인 분쇄 광석 시료는 많은 성분으로 구성되어 있으며, 이 중 하나 또는 소수만이 집광제의 표적이다. 억제제는 이러한 다른 성분에 결합하여 집광제가 낭비되는 것을 방지한다. 억제제는 특정 광석에 따라 선택된다. 전형적인 억제제는 녹말, 폴리페놀, 양잿물 및 석회이다. 이들은 저렴하고 일반적으로 산소가 풍부하다.
분리 공정을 최적화하기 위해 다양한 다른 화합물이 첨가되는데, 이러한 첨가제를 조정제라고 한다. 조정 시약은 광물 표면 또는 부유선광 펄프 내 집광제 및 기타 이온과 반응하여 변형 및 제어된 부유선광 반응을 유도한다.
부유선광 특정 응용 분야
1907년 이전에는 미국에서 채굴되는 구리 중 거의 전부가 지하 광맥에서 나왔으며, 평균 구리 함량은 2.5퍼센트였다. 1991년에는 미국에서 채굴되는 구리 광석의 평균 등급이 0.6퍼센트로 떨어졌다.
부유선광은 염화 나트륨 및 점토 광물로부터 염화 칼륨을 정제하는 데 사용된다. 분쇄된 광물은 지방족 암모늄 염의 존재 하에 염수에 현탁된다. 암모늄 머리 그룹과 K+는 이온 반경이 매우 유사하기 때문에(각각 약 0.135, 0.143 nm), 암모늄 중심은 NaCl 입자가 아닌 KCl 입자의 표면 칼륨 위치와 교환된다. 그런 다음 긴 알킬 사슬은 입자에 소수성을 부여하여 거품을 형성할 수 있도록 한다.
부유선광은 재활용 종이를 회수하는 데 사용되는 공정 중 하나이다. 제지 산업에서 이 단계를 탈묵 또는 단순히 부유선광이라고 부른다. 목표는 재활용 종이에서 소수성 오염 물질을 분리하고 제거하는 것이다. 오염 물질은 주로 인쇄 잉크와 스티키(제지)이다. 일반적으로 3, 4 또는 5개의 부유선광조가 직렬로 연결된 2단계 시스템으로 구성된다.
부유선광 환경적 고려사항
연간 수백만 톤 규모로 오랫동안 수행되어 온 모든 기술과 마찬가지로, 부유선광 기술은 광업으로 인한 혼란 외에도 환경을 위협할 가능성이 있다. 부유선광은 많은 유기 화학 물질을 사용하며 정교한 기계 장치에 의존한다. 일부 화학 물질(시안화물)은 급성 독성을 띠지만 무해한 생성물로 가수분해된다. 자연 발생 지방산은 널리 사용된다. 광미와 폐수는 늘어선 연못에 담겨 있다. 부유선광은 플라스틱과 금속 재활용, 그리고 수처리를 포함하여 "환경 현장 정화 작업에서의 잠재적인 유용성으로 인해 활동 증가가 예상된다."
부유선광 역사
부유선광 공정은 고대 그리스 및 페르시아 문헌에 기술되어 있다. 19세기 후반에는 공정의 기본 원리가 느린 진화 단계를 통해 발견되었다. 20세기 첫 10년 동안, 오일, 거품 및 교반에 대한 보다 빠른 연구를 통해 입증된 작업장 적용, 특히 호주 브로큰힐에서 "거품 부유선광"으로 알려진 기술 혁신이 이루어졌다. 20세기 초, 거품 부유선광은 광물 가공에 혁명을 가져왔다.
처음에는 지방산 및 오일과 같은 자연 발생 화학 물질이 귀중한 광물의 소수성을 증가시키기 위해 대량으로 부유선광 시약으로 사용되었다. 그 이후로 이 공정은 광범위한 분리 대상 물질에 적용되었으며, 계면활성제 및 합성 화합물을 포함한 추가적인 집광제가 다양한 응용 분야에 채택되었다.
부유선광 역사
영국인 윌리엄 헤인즈는 1860년에 오일을 사용하여 황화물과 맥석 광물을 분리하는 공정 특허를 받았다. 후대의 작가들은 헤인즈의 특허를 최초의 "대량 오일 부유선광" 특허로 지적했지만, 현장 테스트나 상업적으로 사용되었다는 증거는 없다. 1877년 독일 드레스덴의 베셀 형제(아돌프와 아우구스트)는 흑연 추출을 위한 상업적으로 성공적인 오일 및 거품 부유선광 공정을 도입했는데, 일부에서는 이를 거품 부유선광의 뿌리로 여긴다. 그러나 베셀 공정은 스리랑카에서 고품위 흑연이 발견된 후 경제성이 떨어져 거의 잊혀졌다.
부유선광 역사
필라델피아의 발명가 히즈키아 브래드포드는 "광석 분리 시 부유 물질을 회수하는 방법"을 발명하고 1886년 7월 20일 미국 특허 번호 345951을 받았다. 그는 나중에 1893년에 현재 석탄 산업에서 사용되는 브래드포드 브레이커의 특허를 받을 것이다. 1870년에 특허를 받은 그의 "브래드포드 세척기"는 비중에 따라 철, 구리 및 납-아연 광석을 농축하는 데 사용되었지만, 농축 과정에서 일부 금속이 부유하여 손실되었다. 1886년 특허는 표면 장력을 사용하여 이 "부유물"을 포착하기 위한 것이었으며, 오일 거품 부유선광에 의해 가려진 최초의 표면 부유선광 공정 특허였다.
부유선광 역사
1886년 8월 24일, 캐리 에버슨은 오일과 함께 산 또는 염을 요구하는 공정 특허를 받았다. 이는 공정 역사에서 중요한 진전이었다. 1890년까지 에버슨 공정 테스트는 콜로라도 주 조지타운과 실버 클리프, 오리건 주 베이커에서 이루어졌다. 그녀는 남편의 사망으로 작업을 중단했으며, 상업적으로 성공적인 공정을 완성하기 전이었다. 나중에 1910년대에 다양한 특허의 유효성을 둘러싼 법적 분쟁이 최고조에 달했을 때, 에버슨의 특허는 종종 최초의 부유선광 특허로 지적되었다. 이는 후속 경쟁자들이 그 공정을 다시 특허받을 수 없다는 것을 의미했을 것이다. 최근 역사가 던 번약에 의해 많은 혼란이 해소되었다.
부유선광 역사
황화물 광물에 대해 일반적으로 인정되는 최초의 상업적으로 성공적인 부유선광 공정은 형인 스탠리와 함께 개발에 참여한 프랭크 엘모어가 발명했다. 북웨일스 돌겔라우 근처 야넬티드의 글라스디르 구리 광산은 1896년 엘모어 형제가 아버지 윌리엄과 함께 매입했다. 1897년, 엘모어 형제는 글라스디르 광산에 세계 최초의 산업 규모 상업용 광물 정광 부유선광 공정을 설치했다. 이 공정은 거품 부유선광이 아니라 오일을 사용하여 분쇄된 황화물을 응집시켜(공처럼 만들어) 표면으로 떠오르게 하는 방식이었고, 1898년에 특허를 받았다(1901년 개정). 이 작업과 공정은 1900년 4월 25일 영국 광업 및 야금학회(Institution of Mining and Metallurgy of England)의 거래에서 설명되었으며, 1900년 6월 23일 뉴욕시의 Engineering and Mining Journal에 주석과 함께 재인쇄되었다. 이때 그들은 공기 방울이 오일이 광물 입자를 운반하는 데 도움을 주는 중요성을 인식했다. 공정 개선을 위한 수정이 이루어지면서 노르웨이에서 호주에 이르는 비철 금속 광석에 성공적으로 적용되었다.
부유선광 역사
엘모어스는 전 세계적으로 공정의 상업적 사용을 촉진하기 위해 Ore Concentration Syndicate Ltd라는 회사를 설립했다. 1900년, 캘리포니아 버클리의 찰스 버터스는 웨일스 야넬티드에서 시연을 본 후 엘모어 공정에 대한 미국 권리를 획득했다. 청화제련법 전문가인 버터스는 솔트레이크시티의 둘리 빌딩 지하실에 엘모어 공정 공장을 건설하고, 지역 전역의 금 광석에 대해 오일 공정을 테스트했으며, 유타주 틴틱 지구의 매머스 금 제련소의 광미를 테스트했지만 성공하지 못했다. 버터스의 명성과 그의 실패 소식, 그리고 브리티시컬럼비아주 로스랜드의 르루아 금 광산에서의 실패한 시도 때문에 엘모어 공정은 북미에서 거의 무시되었다.
부유선광 역사
다른 곳, 특히 오스트레일리아 브로큰힐에서 미네랄스 세퍼레이션에 의해 진행된 개발은 수십 년간의 치열한 법적 분쟁과 소송(예: 미네랄스 세퍼레이션 대 하이드)으로 이어졌고, 결국 엘모어스는 엘모어 공정이 더 발전된 기술에 의해 대체되면서 패소했다. 또 다른 부유선광 공정은 1901년 호주에서 찰스 빈센트 포터에 의해, 그리고 거의 동시에 기욤 다니엘 델프라트에 의해 독립적으로 발명되었다. 포터는 양조업자이자 화학자였으며, 맥주 거품이 맥주 속 침전물을 떠오르게 하는 방식에서 영감을 받았을 가능성이 있다. 이 공정은 오일을 사용하지 않고, 펄프에 산을 도입하여 생성되는 기체에 의한 부유선광에 의존했다. 1903년, 포터는 당시 BHP의 총책임자였던 델프라트를 특허 침해로 고소했다. 그는 유용성 문제로 패소했는데, 델프라트가 공정에서 기포를 생성하기 위해 황산을 사용한 자신의 공정이 염석고를 사용한 델프라트의 공정만큼 유용하지 않다고 주장했기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 소송이 끝난 후 BHP는 부유선광 공정에 황산을 사용하기 시작했다.
부유선광 역사
1902년, 프롬먼트는 포터-델프라트 공정을 수정하여 오일과 기체 부유선광을 결합했다. 20세기 첫 10년 동안, 브로큰힐은 서로에게서 배우고 이러한 첫 성공을 바탕으로 거품 부유선광 공정을 완성하는 데 많은 기술자들이 혁신의 중심이 되었다.
부유선광 역사
또 다른 공정은 1902년 아서 C. 캐터몰에 의해 개발되었는데, 그는 펄프를 소량의 오일로 유화시키고, 격렬한 교반을 가한 다음, 느린 교반을 통해 목표 광물을 응집시켜 중력으로 펄프에서 분리되는 덩어리를 만들었다. 1903년 영국에서 캐터몰 특허를 인수하기 위해 설립된 Minerals Separation Ltd.는 이 특허가 성공적이지 못하다는 것을 발견했다. 직원 야금학자들은 다른 발견들을 계속 테스트하고 결합하여 1905년에 회사 임원과 특허권자의 이름을 따서 설먼-피카드-발로트 공정이라고 불리는 자신들의 공정을 특허받았다. 이 공정은 그 해 브로큰힐의 중앙 블록 공장에서 성공적으로 입증되었다. 그들의 "교반 거품 부유선광" 공정에서 중요한 점은 1% 미만의 오일 사용과 작은 기포를 생성하는 교반 단계로, 이는 금속을 포집하고 표면에서 거품으로 떠오르게 하는 더 넓은 표면적을 제공했다. 레슬리 브래드포드는 포트피리에서, 그리고 윌리엄 파이퍼, 허버트 젭 경 및 오귀스트 드 바베이는 유용한 작업을 수행했다.
부유선광 역사
미네랄스 세퍼레이션은 또한 부유선광 공정에 대한 잠재적 충돌 권리의 소유권을 통합하기 위해 다른 특허를 매입했다. 단, 엘모어 특허는 제외했다. 1910년, 아연 회사(Zinc Corporation)가 브로큰힐 공장에서 엘모어 공정을 미네랄스 세퍼레이션(설먼-피카드-발로트) 거품 부유선광 공정으로 대체했을 때, 다른 공정 경쟁자들에 대한 미네랄스 세퍼레이션의 우위가 확고해졌다. 헨리 리빙스턴 설먼은 나중에 (영국) 광업야금학회 회장으로 선출되어 동료들로부터 인정을 받았으며, 동 학회로부터 금메달을 수상했다.
미국에서의 발전은 그다지 두드러지지 않았다. 1904년 이후 버터스 등의 실패에 이어 스코틀랜드인 스탠리 매퀸스턴의 공정(표면 장력 기반 방식)이 네바다와 아이다호에서 어느 정도 성공을 거두며 개발되었지만, 슬라임이 존재하면 작동하지 않는 큰 결점이 있었다. 덴버의 헨리 E. 우드는 1907년 같은 방식으로 부유선광 공정을 개발하여 1911년에 특허를 받았고, 몰리브데넘 광석에 어느 정도 성공을 거두었다. 그러나 대부분의 경우, 이러한 시도들은 미미한 성공이라고밖에 할 수 없는 고립된 시도들이었다.
부유선광 역사
1911년, 미네랄스 세퍼레이션의 전 직원이었던 제임스 M. 하이드는 미네랄스 세퍼레이션 공정을 수정하여 몬태나주 베이신의 버트 & 수페리어 공장에 시험 플랜트를 설치했는데, 이는 미국 내 최초의 그러한 시설이었다. 1912년 그는 아메리카 최초의 대규모 부유선광 플랜트인 몬태나주 버트의 버트 & 수페리어 아연 공장을 설계했다. 샌프란시스코에 사무실을 설립한 미네랄스 세퍼레이션은 하이드와 버트 & 수페리어 회사를 상대로 특허 침해 소송을 제기했으며, 두 소송 모두 결국 미 연방 대법원에서 승소했다. 버트 & 수페리어를 통제하던 대니얼 코원 잭링과 그의 파트너들은 또한 미네랄스 세퍼레이션 특허를 반박하고 10년 이상 지속된 법적 싸움에 자금을 지원했다. 그들은 – 유타 구리(케네콧), 네바다 콘솔리데이티드, 치노 구리, 레이 콘 및 기타 잭링 회사들 – 결국 1922년에 미네랄스 세퍼레이션 공정 사용 라이선스에 대해 상당한 수수료를 지불하며 합의했다. 분쟁의 한 가지 불행한 결과는 한 세대 동안 광업 엔지니어링 커뮤니티 간의 전문적인 분열이었다.
부유선광 역사
1913년, 미네랄스 세퍼레이션은 애리조나주 마이애미에 있는 인스퍼레이션 구리 회사에 시험 플랜트 건설 비용을 지불했다. 샌프란시스코 사무소장인 에드워드 너터의 지휘 아래 건설된 이 플랜트는 성공을 거두었다. 인스퍼레이션의 엔지니어 L. D. 리케츠는 중력 농축 공장을 헐고 미네랄스 세퍼레이션 공정으로 대체했는데, 이는 미국 구리 광산에서 이 공정을 처음으로 대규모로 사용한 사례였다. 인스퍼레이션 주식의 주요 보유자들은 버트의 위대한 아나콘다 광산을 통제하던 사람들이었다. 그들은 인스퍼레이션의 성공을 즉시 따라 1915-1916년 버트에 미네랄스 세퍼레이션 라이선스 공장을 건설했는데, 이는 미네랄스 세퍼레이션 특허 공정의 최종 수용에 대한 중요한 진술이었다.
부유선광 역사
유타주 솔트레이크시티의 제너럴 엔지니어링의 존 M. 캘로우는 기술 문헌과 버트 앤 수페리어 공장, 애리조나의 인스피레이션 구리 광산에서의 도입을 통해 부유선광을 추적하며 기계적 교반이 기존 기술의 단점임을 알아냈다. 압축 공기가 공급되는 다공성 벽돌과 기계적 교반 메커니즘을 도입한 캘로우는 1914년에 특허를 신청했다(일부는 잭링의 지지자였던 캘로우가 자신의 셀을 미네랄스 세퍼레이션에 로열티를 지불하지 않기 위한 수단으로 발명했다고 주장하며, 결국 그의 셀을 사용하는 회사들은 법원의 명령으로 로열티를 지불하게 되었다). 공압 부유선광으로 알려진 이 방법은 미네랄스 세퍼레이션의 부유선광 농축 공정에 대한 대안으로 인정받았다. 미국 광업 기술자 학회는 캘로우에게 1926년 부유선광 분야에 대한 그의 공헌으로 제임스 더글라스 금메달을 수여했다. 그 무렵, 부유선광 기술은 특히 크산틴산염 및 기타 시약 사용의 발견과 함께 변화하고 있었고, 이는 캘로우 셀과 그의 공정을 구식으로 만들었다.
부유선광 역사
몬태나 기술대학교의 앙투안 마르크 고딘 교수는 부유선광의 초기 시기를 기계적 단계로 정의했고, 1910년대 후반에는 화학적 단계로 진입했다고 보았다. 시약, 특히 미네랄스 세퍼레이션 화학자 코넬리우스 H. 켈러가 특허를 낸 크산틴산염 사용의 발견은 공정을 통한 광물 포획을 증가시키기보다는 일상적인 운영을 훨씬 더 쉽게 만들었다. 미네랄스 세퍼레이션의 초기 부유선광 특허는 1923년에 만료되었고, 화학 공정에 대한 새로운 특허는 1930년대까지 중요한 위치를 차지하게 했다. 이 기간 동안 회사는 또한 힙빙 실험실에서 철, 플로리다 실험실에서 인산염에 대한 부유선광 공정을 개발하고 특허를 받았다. 또 다른 빠른 부유선광 공정 혁신 단계는 1960년 이후에야 일어났다.
1960년대에는 거품 부유선광 기술이 재활용 종이의 탈묵에 적용되었다.
부유선광 역사
이 공정의 성공은 부유선광의 "발견자"를 자처하는 사람들의 수로 입증된다. 1961년, 미국 엔지니어들은 "부유선광 50년"을 축하하며 제임스 하이드와 그의 버트 앤 수페리어 공장을 기렸다. 1977년, 독일 엔지니어들은 1877년 베셀 형제의 특허를 바탕으로 "부유선광 100주년"을 기념했다. 유서 깊은 글라스디르 구리 광산 유적지는 엘모어 형제의 작업에 기반한 "부유선광의 발견지"로 투어를 홍보한다. 최근 저자들은 과학 분야 여성들을 기념하려는 관심 때문에 1885년 특허를 바탕으로 덴버의 캐리 에버슨을 이 공정의 어머니로 옹호한다. 이 목록에서 제외된 것은 적어도 미국과 호주 법원에서 거품 부유선광 특허에 대한 통제권과 거품 부유선광 발견자로서의 권리를 획득한 미네랄스 세퍼레이션의 엔지니어, 야금학자 및 화학자들이다. 그러나 역사가 마틴 린치는 다음과 같이 썼다. "미네랄스 세퍼레이션은 결국 [미국 대법원과 영국 상원에서] 소송에서 승리한 후, 광업계 많은 사람들의 진심 어린 증오를 얻었다."
거품 부유선광의 효율성은 입자-기포 접촉, 입자-기포 부착, 펄프와 거품 사이의 운반, 그리고 제품 런더로의 거품 수집이라는 일련의 확률에 의해 결정된다. 일반적인 기계적으로 교반되는 셀에서 기포 부피 분율(즉, 공기 방울이 차지하는 부피)은 낮고(5~10퍼센트) 기포 크기는 일반적으로 1mm보다 크다. 이로 인해 계면 면적이 상대적으로 낮고 입자-기포 접촉 확률이 낮아진다. 결과적으로 입자 체류 시간을 늘려 입자-기포 접촉 확률을 높이기 위해 여러 개의 셀을 직렬로 연결해야 한다.
거품 부유선광은 광물/물 슬러리에서 광물 표면에 공기 방울이 선택적으로 흡착되는 것에 달려 있다. 공기 방울은 고체, 액체 및 기체 상 간의 계면 에너지에 따라 더 소수성인 입자에 부착된다. 이 에너지는 영-뒤프레 방정식에 의해 결정된다.
여기서:
분리 대상 광물은 집광제로 화학적으로 표면 개질되어 더 소수성을 띠게 할 수 있다. 집광제는 표면의 자연적인 소수성을 증가시켜 소수성 입자와 친수성 입자의 분리성을 높이는 일종의 계면활성제이다. 집광제는 화학적으로 광물에 화학흡착을 통해 결합하거나 물리흡착을 통해 표면에 흡착된다.
미세 입자(50 - 80 μm)의 충돌률은 정확하게 모델링될 수 있지만, 부유선광 공정에서 흔히 사용되는 300 μm 크기의 입자에 대한 기포-입자 충돌을 정확하게 모델링하는 현재 이론은 없다.
미세 입자의 경우 스토크스의 법칙은 충돌 확률을 과소평가하고 표면 전하를 기반으로 하는 잠재 방정식은 충돌 확률을 과대평가하므로 중간 방정식을 사용한다.
이 단계는 삼상 시스템이 형성되는 흡착 단계에 선행하므로 시스템의 충돌 속도를 아는 것이 중요하다.
매체가 입자에 흡착되는 효율성은 두 재료 표면 간의 관계에 영향을 받는다. 화학적, 열역학적, 물리적 영역에서 흡착 효율성에 영향을 미치는 여러 요인이 있다. 이러한 요인에는 표면 에너지와 극성부터 입자의 모양, 크기, 거칠기까지 다양하다. 거품 부유선광에서 흡착은 표면 에너지의 강력한 결과이다. 작은 입자는 크기 대비 높은 표면적을 가지므로 흡착물과 인력을 형성하기 위한 더 높은 에너지 표면을 초래한다. 공기 방울은 원하는 광물에 선택적으로 부착되어 슬러리 표면으로 들어올려야 하며, 다른 광물은 습윤시켜 수성 슬러리 매체에 남겨두어야 한다.
물에 쉽게 젖는 입자를 친수성이라고 하고, 물에 쉽게 젖지 않는 입자를 소수성이라고 한다. 소수성 입자는 수성 매체에서 별도의 상을 형성하는 경향이 있다. 거품 부유선광에서 공기 방울이 입자에 부착되는 효율성은 입자가 얼마나 소수성인지에 따라 결정된다. 소수성 입자는 공기 방울에 친화력을 가지므로 흡착이 일어난다. 기포-입자 조합은 부력에 의해 거품 영역으로 올라간다.
기포가 입자에 부착되는 것은 영/뒤프레 방정식으로 모델링되는 고체, 액체 및 증기 상 사이의 계면 에너지에 의해 결정된다. 계면 에너지는 재료의 자연적인 구조를 기반으로 할 수 있으며, 화학적 처리 추가로 에너지 적합성을 향상시킬 수 있다.
집광제는 입자 표면을 개선하는 데 사용되는 주요 첨가제이다. 이들은 계면활성제로 작용하여 관심 입자와 슬러리를 통해 상승하는 기포 사이의 흡착을 선택적으로 분리하고 돕는다. 부유선광에 사용되는 일반적인 집광제는 음이온성 황 리간드로, 금속과 인력을 공유하는 이온 부분과 긴 탄화수소 사슬과 같은 소수성 부분으로 이루어진 이중 기능 구조를 가지고 있다. 이 집광제는 입자 표면을 비극성 물질의 단층으로 코팅하여 흡착된 입자의 물에 대한 용해도를 감소시켜 수성 상으로부터의 분리를 돕는다. 흡착된 리간드는 입자 주위에 미셀을 형성하고 작은 입자 콜로이드를 형성하여 안정성과 상 분리를 더욱 향상시킬 수 있다.
입자가 기포에 흡착되는 것은 광물을 슬러리로부터 분리하는 데 필수적이지만, 광물은 집광제, 거품제 및 변조제와 같이 분리에 사용된 첨가물로부터 정화되어야 한다. 세척 또는 탈착 공정의 산물은 세정 농축물로 알려져 있다.
입자와 기포의 분리는 전단력에 의해 유도되는 흡착 결합의 절단을 필요로 한다. 부유선광조 유형에 따라 전단력은 다양한 기계 시스템에 의해 가해진다. 가장 일반적인 것 중에는 임펠러와 믹서가 있다. 일부 시스템은 이러한 구성 요소들을 여러 부유선광 메커니즘에 참여할 수 있는 핵심 위치에 배치하여 기능을 결합한다. 세척조는 또한 중력을 이용하여 분리 효율을 향상시킨다.
탈착 자체는 화합물이 화학적 결합 없이 물리적으로 서로 부착되어 있는 화학 현상이다.
거품 부유선광 공정의 집합 효율을 설명하는 데 사용되는 일반적인 양은 부유선광 회수율()이다. 이 양은 입자와 기체 부유선광 기포의 충돌 및 부착 확률을 포함한다.
여기서:
다음은 거품 부유선광 공정의 효율성을 평가하는 데 자주 사용되는 몇 가지 추가 수학적 방법이다. 이 방정식들은 공정의 투입물과 산출물의 양에만 기반하므로 부유선광 회수율 계산보다 간단하다.
다음 방정식에 대해:
투입물 중량 대비 농축물 중량 비율  (단위 없음)
회수된 금속의 백분율 () (중량%)
손실된 금속의 백분율 () (중량%)
회수된 중량의 백분율  (중량%)
이것은 중량과 분석치를 사용하여 으로 계산할 수 있다. 또는 이므로, 회수된 금속의 백분율()은 분석치만 사용하여 으로 계산할 수 있다.
손실된 금속의 백분율은 회수된 금속의 백분율과 반대이며, 광미로 손실된 물질을 나타낸다.
부유선광 추가 자료
D N Nihill, C M Stewart and P Bowen, "The McArthur River mine—the first years of operation," in: AusIMM ’98 – The Mining Cycle, Mount Isa, 19–23 April 1998 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne, 1998), 73–82.
E V Manlapig, C Green, J W Parkinson and A S Murphy, "The technology and economic incentives for recovering coal from tailings impoundments," SME Annual Meeting, Denver, Colorado, 26–28 February 2001, Preprint 01-70 (Society of Mining, Metallurgy and Exploration: Littleton, Colorado, 2001).
니시오이타정
니시오이타정(西大分町)은 일본 오이타현 오이타군에 있던 정이다. 현재의 오이타시의 일부에 해당한다.
마이애미 305
마이애미 305(영어: Miami 305)는 미국 플로리다주 마이애미를 연고로 하는 3on3리그인 BIG3 소속 농구 팀이다.
쓰쿠미정
쓰쿠미정(津久見町)은 일본 오이타현 기타아마베군에 설치되었던 정이다. 현재의 쓰쿠미시의 중심부에 해당한다.
혼조정 (미야자키현)
혼조정(本庄町)은 일본 미야자키현 히가시모로카타군에 설치되었던 정이다. 현재의 구니토미정의 일부에 해당한다.
야쓰시로촌 (미야자키현)
야쓰시로촌(八代村)은 일본 미야자키현 히가시모로카타군에 설치되었던 촌이다. 현재의 구니토미정의 일부에 해당한다.
기와키촌
기와키촌(木脇村)은 일본 미야자키현 히가시모로카타군에 설치되었던 촌이다. 현재의 구니토미정의 일부에 해당한다.
오쓰카촌 (미야자키현)
오쓰카촌(大束村)은 일본 미야자키현 미나미나카군에 설치되었던 촌이다. 현재의 구시마시의 일부에 해당한다.
쇼나이정 (미야자키현)
쇼나이정(庄内町)은 일본 미야자키현 기타모로카타군에 설치되었던 정이다. 현재의 미야코노조시의 일부에 해당한다.
포클랜드 제도 영어
포클랜드 제도 영어(영어: Falkland Islands English)는 포클랜드 제도에서 사용되는 영어의 방언이다. 영국 영어 기반의 방언이지만 고립된 위치와 적은 인구로 인하여 고유의 억양과 어휘가 발달되었다. 캠프 지역에서는 포클랜드 제도 영어의 고유 억양이 두드러지는 경향이 보인다. 오스트레일리아 영어, 뉴질랜드 영어, 웨스트컨트리 영어 및 노퍽 방언, 로우랜드 영어와 유사하다.
포클랜드 제도에는 세인트헬레나 출신 이주민 집단이 존재하며, 이들은 고유의 영어 방언을 구사한다.
포클랜드 제도 영어 역사
포클랜드 제도 영어는 1833년 포클랜드 제도가 영국의 속령으로 편입된 이후 영국, 스코틀랜드, 세인트헬레나, 칠레, 오스트레일리아 출신 이주민들이 방언 접촉과 토착 언어 부재, 다양한 이민자 언어들이 혼합된 결과로 형성되었다.
현대에는 스탠리를 중심으로 영국 영어에 수렴되는 추세이나, 비교적 고립된 캠프 지역에서는 수렴이 비교적 덜하다.
포클랜드 제도 영어 음운
포클랜드 제도 영어는 비R음화의 특성이 나타난다. 이러한 특성은 남반구의 다른 영어 방언에서도 보이는 특성이다. 반면 남반구의 영어 방언과의 차이점은 이중모음의 중설음화(Diphthong Onset Centralisation)와 이중모음의 고모음화(Canadian Raising) 현상이 관찰된다는 점이다.
포클랜드 제도 영어 문법
was 일반화(was-generalization), 2인칭 대명사 복수형 youse, 관사 생략 등의 비표준 문법이 일부 나타나며, 이는 웨스트컨트리 영어와 로우랜드 영어의 영향이다.
포클랜드 제도 영어 어휘
포클랜드 제도 영어에는 스페인어 어휘나 차용된 어휘가 다수 존재한다. 스페인어 단어 'che'와 'poocha(pucha)'가 그 예이다. 'che'는 감탄사로, 리오플라텐세 스페인어에서 유래하였고, 'poocha(pucha)'는 스페인어 'puta' (창녀)의 완곡어지만, 감탄사와 같은 의미로 사용된다.
스페인어에서 차용된 단어는 특히 많다. 일례로 포클랜드 제도 영어의 말과 관련된 어휘의 대다수가 스페인어에서 유래된 단어들이다. 포클랜드 제도 거주민들은 말의 색상 및 생김새와 관련하여 'alizan', 'colorao', 'negro', 'blanco', 'gotiao', 'picasso', 'sarco', 'rabincana'를, 말과 관련된 장비에 대하여 'bosal', 'cabresta', 'bastos', 'cinch', 'conjinilla', 'meletas', 'tientas', 'manares'와 같은 단어를 사용한다.
포클랜드 제도 영어 어휘
19세기 이후 가우초들이 목축 및 토지 관리를 위하여 포클랜드 제도 전역에 스페인어에서 유래한 지명을 붙였다. 'Rincon Grande', 'Ceritos', 'Campito', 'Cantera', 'Terra Motas', 'Malo River', 'Brasse Mar', 'Dos Lomas', 'Torcida Point', 'Pioja Point', 'Estancia', 'Oroqueta', 'Piedra Sola', 'Laguna Seco', 'Manada'와 같은 단어들이 예시이다.
캠프 지역에서는 'kelp' (다시마)에서 유래한 'kelper' (포클랜드 제도 거주민), 'smoke' (흡연)에서 유래한 'smoko' (작업 중 휴식)와 같은 속어가 사용되며, 포클랜드 전쟁 시기 사용되었으나 현재는 사용되지 않는 'yomp' (완전군장 행군)와 같은 어휘들도 존재한다.
니시다케촌
니시다케촌(西岳村)은 일본 미야자키현 기타모로카타군에 설치되었던 촌이다. 현재의 미야코노조시의 일부에 해당한다.
소나이정
소나이정(荘内町)은 일본 미야자키현 기타모로카타군에 설치되었던 정이다. 현재의 미야코노조시의 일부에 해당한다.
가미야촌
가미야촌(紙屋村)은 일본 미야자키현 니시모로카타군에 설치되었던 촌이다. 현재의 고바야시시의 일부에 해당한다.
나카쓰가와촌 (가고시마현)
나카쓰가와촌(中津川村)은 일본 가고시마현 사쓰마군에 설치되었던 촌이다. 현재의 사쓰마정의 일부에 해당한다.
혼조촌 (가고시마현)
혼조촌(일본어: 本城村)은 일본 가고시마현 이사군에 설치되었던 촌이다. 현재의 이사시의 일부에 해당한다.
이와가와정
이와가와정(일본어: 岩川町)은 일본 가고시마현 소오군에 설치되었던 정이다. 현재의 소오시의 일부에 해당한다.
쓰키노촌
쓰키노촌(일본어: 月野村)은 일본 가고시마현 소오군에 설치되었던 촌이다. 현재의 소오시의 일부에 해당한다.
국민건강생활안전연구회
국민건강생활안전연구회(영어: National Academy of Health, Life and Safety, 약칭 NAHLS)는 대한민국의 민간 비영리 연구단체로, 비과학적인 건강정보와 막연한 위해 인식이 사회적으로 확산되는 현상을 방지하고자 2022년에 설립되었다.
최근 생활화학제품이나 식품, 화장품 등 일상 속 화학물질에 대한 불안이 증가하면서 ‘케모포비아(Chemophobia)’라는 사회적 현상이 대두되었고, 이에 따라 객관적이고 과학적인 정보 제공의 필요성이 커지고 있다. 연구회는 의학, 약학, 독성학, 미디어 등 다양한 분야의 전문가들이 참여하여, 케모포비아 관련 연구 및 국민 인식 개선 활동, 의학적·과학적 근거에 기반한 정보 전달, 그리고 정책 소통의 가교 역할 수행을 한다. 국민이 안심하고 생활할 수 있는 사회를 만드는 것을 목표로 하며, 이를 위해 과학 기반의 위험소통, 언론 보도 기준 마련, 정책 제언 등의 활동을 다각적으로 전개하고 있다.
국민건강생활안전연구회 주요활동
2022년
5월 : 대한의사협회 국민건강보호위원회, 한국과학기자협회와 함께 언론의 생활화학물질 보도 기준 마련을 위한 보도준칙을 제정하였다. 이 준칙은 위해성 보도 시 사실 확인, 전문가 인용, 과도한 불안 조장 방지 등의 원칙을 포함하며, 환경부·식약처와 함께 카드뉴스를 제작, 배포하였다.
12월 : 국회 환경노동위원회 소속 임이자 의원과 함께 ‘케모포비아 인식 및 화학물질 안전정책 개선’ 포럼을 개최하였다. 서울대 유명순 교수팀의 국민 인식조사 결과와 함께, 언론과 학계 전문가들이 참여하여 과학 기반 위해소통의 방향을 논의하였다.
국민건강생활안전연구회 주요활동
2023년
5월 : 주한미국상공회의소(AMCHAM) 화학분과위원회가 주최한 Chemical Safety Policy and Risk Communications in the Age of Chemophobia 세미나에 참여하였다. 연구회는 화학물질 안전에 대한 국민 불안과 정보 전달의 중요성을 주제로 발표하였다.
11월 : 단국대학교 인체위해성평가연구소 워크숍에 참여하여 전자파, 저농도 화학물질의 건강 영향, 위해소통 정책 개선 방안 등을 주제로 학계, 산업계, 소비자단체 전문가들과 논의를 진행하였다.
12월 : 전국 성인 2,046명을 대상으로 생활용품 속 화학물질에 대한 인식조사를 실시하였다. 61.7%가 관련 정보의 필요성을 느끼고 있었으나 실제 정보 접근성은 낮은 것으로 나타났으며, 해당 내용은 단국대 심포지엄을 통해 공개되었다.
2024년
7월 : 2017년 생리대 유해물질 논란 사례를 바탕으로, 케모포비아가 소비자 행동과 시장에 미친 경제적 영향을 정량 분석하였다. 유기농·프리미엄 제품 수요의 증가 등 정보 비대칭에 따른 소비 변화가 확인되었다.
9월 : AMCHAM 화학분과위 세미나 'Chemophobia: Unraveling Its Socio-economic Impact and Policy Implications'에 참여하여, 케모포비아의 사회경제적 비용과 정책 대응 방향을 제시하였다.
10월 : 아시아태평양 공중보건학회(APACPH)에서 공중보건 관점에서의 위해소통 중요성과 전략적 대응 방안을 발표하였다.
12월 : 한국소비자원 및 대한화장품협회가 공동 주최한 '중소기업 안전관리 역량 강화' 세미나에서 위기관리 프로토콜을 제안하고, 사전 대응과 정보전달 체계 정비의 중요성을 강조하였다.
장소영 (예술가)
장소영(영어: Jang So‑young)은 대한민국의 서양화가 겸 전 대학교수이다. 한국에서 활동하는 독창적인 추상 작가로, 드리핑(Dripping)과 액션 페인팅(Action Painting) 기법을 활용하여 생동감 넘치는 추상 작업을 이어오고 있다. 특히 한국의 동양적인 색채가 짙은 컬러와 돌가루라는 재료를 액션 페인팅 기법에 적용해, 문화예술의 선두주자, 미술계 악동, 한국의 잭슨 폴록이라는 별칭까지 얻을 정도로 파격적이고 표현 중심의 작품을 선보이고 있다.
FAW 카 컴퍼니
FAW 카 컴퍼니 리미티드(영어: FAW Car Company Limited)는 중국 창춘시에 본사를 둔 자동차 제조업으로, 디이 자동차의 자회사이다. 이 회사는 1997년부터 선전 증권거래소에 상장되었다. 승용차 브랜드로는 훙치, 베스튠, FAW, 올리가 있다.
미카사정
미카사정(일본어: 三笠町)은 일본 가고시마현 이즈미군에 설치되었던 정이다. 현재의 아쿠네시의 일부에 해당한다.
침강 (해양학)
침강(영어: Downwelling) 또는 하강류는 유체 내에서 유체 덩어리(수괴)가 염분, 온도, pH와 같은 그 특성 때문에 아래로 이동하는 현상이다. 이는 유체의 상향 이동인 용승과 밀접한 관련이 있다.
침강이라는 단어는 지질학에서 가장 흔하게 사용되지만, 해양학을 포함한 다양한 지구 현상을 설명하는 데에도 사용된다. 여기에는 대기학, 담수 시스템 내의 이동 등이 포함된다. 이 문서에서는 해양 침강과 이가 해양 순환 및 생물지구화학적 순환에 미치는 중요한 영향에 대해 설명한다.
물이 침강되는 원인에는 주로 세 가지가 있다. 염분, 온도 등의 변화로 수괴의 밀도가 커지거나 지형에 부딪히거나 고기압성 바람에 의해 해수면이 주변보다 높아지거나.
침강은 해양 생물에 중요한 영향을 미친다. 표층수는 일반적으로 심층수에 비해 영양소 함량이 낮다. 이는 유광층에서 영양소를 사용하는 일차생산량 때문이다. 그러나 표층수는 광합성 및 해수면 가스 교환으로 인해 심해에 비해 산소 함량이 높다. 물이 아래로 이동하면 산소가 표면 아래로 유입되어 부패하는 유기체에 의해 사용된다. 침강 현상은 아래로부터의 영양소 공급 부족으로 인해 표층 해양의 낮은 일차생산량을 동반한다.
침강 (해양학) 원리
밀도 증가에 의한 침강은 해양의 밀도 변화로 인해 수괴가 가라앉는 현상이다. 표층 해양의 밀도 변화는 주로 증발, 강수, 가열, 냉각, 해빙, 결빙 또는 강물 유입이나 염분 제거와 같은 이유로 일어난다. 특히 대류는 전지구적 열염순환(또는 심층 순환)의 원동력이다. 수괴가 아래로 이동하려면 해당 덩어리의 밀도가 증가해야 하므로 증발, 냉각 및 염분 제거는 밀도 증가에 의한 침강을 일으키는 과정이다.
에크만 수송은 바람 응력과 코리올리 효과로 인해 발생하는 해수의 평균적 움직임이다. 바람이 해수면과 평행하게 불면 마찰력이 발생하여 최상층 표층수를 함께 끌고 간다. 지구의 자전으로 인해 이러한 표층 해류는 바람 방향에 대해 45°로 발달한다. 이가 여러 에크만 층 사이에서 반복되어 에크만 나선을 이룬다. 결국 바람에 대한 평균적 흐름의 방향은 북반구에서는 바람 응력의 오른쪽 90°, 남반구에서는 왼쪽 90°가 된다.
침강 (해양학) 원리
에크만 수송은 아열대 환류의 무역풍과 편서풍 사이에 물을 쌓아 올리거나 물을 해안에 부딪히게 한다. 증가된 표층수 질량은 물을 아래로 밀어내는 고압 영역을 생성한다. 또, 해안에 부딪힌 물은 더 이상 갈 곳이 없으므로 침강하게 되고 이것이 위쪽 모식도에 나와있는 연안 침강(coastal downswelling)이다. 에크만 수송은 지속적인 바람 동안 긴 수렴 영역을 생성하여 랭뮤어 순환을 만들 수도 있다.
북반구에서는 고기압성 바람이 시계 방향으로 도는데, 이로인한 에크만 수송의 방향은 오른쪽으로 90도이기 때문에 해수는 안쪽으로 수렴하게 된다. 해수가 수렴하여 해수면이 높아지면 압력이 높아지고 결국 물이 침강하게 된다. 기압과 해수면 사이의 관계도 측정된 바가 있다. 기압이 1hPa 감소할 때마다 해수면은 약 1cm 상승한다.
저기압성 바람이 반시계 방향으로 돌 때에는 고기압의 반대로 작동한다. 에크만 수송의 방향이 바깥쪽을 향하여 해수가 발산하고, 표층수가 발산하므로 표층수가 있던 곳을 채우기 위해 아래에 있던 물이 올라는 용승이 일어난다.
침강 (해양학) 밀도 증가에 의한 침강
밀도는 냉각, 증발, 그리고 해빙 형성으로 인한 염분 제거를 통해 증가한다. 밀도 증가는 다양한 공간 및 시간 규모에서 발생한다.
외해에서는 밤에 냉각과 혼합층의 심화가 일어나고, 낮에는 해양이 재성층화되는 지역이 있다. 연간 주기로는 가을에 광범위한 냉각이 시작되며, 대류 혼합층의 심화는 해양 내부로 수백 미터에 이를 수 있다. 이에 비해 바람에 의한 혼합층 깊이는 150m로 제한된다.
대규모 증발 현상은 대류를 유발할 수 있지만, 증발과 관련된 잠열 손실이 보통 지배적이며, 겨울에는 이 과정이 지중해 심층수 형성을 유발한다. 일부 특정 지역, 즉 그린란드해, 래브라도해, 웨들해, 로스해에서는 심층 대류(>1000m)가 전지구 해양 심층수의 대부분을 산소화하고 열염순환을 구동한다.
침강 (해양학) 바람에 의한 침강
아열대 환류는 우리가 관찰하는 침강 중 가장 큰 규모로 작용한다. 각 해분(ocean basin)의 북쪽과 남쪽에서 바람이 서로 반대 방향으로 불어 에크만 수송이 물을 해분 중앙으로 이동시킨다. 이 움직임은 물을 쌓아올려 환류의 중심에 고압 영역을 생성하고, 경계에 저압을 형성하며, 혼합층을 심화시킨다. 행성이 회전하지 않았다면 이 영역의 물은 바깥으로 확산되었을 것이다. 그러나 코리올리 효과 때문에 물은 북반구에서는 시계 방향으로, 남반구에서는 반시계 방향으로 회전하여 환류를 생성한다. 회전하는 동안 고압 영역은 물을 아래로 밀어내어 침강를 발생시킨다. 해양 환류와 관련된 일반적인 하강 속도는 연간 수십 미터 정도이다.
연안 침강는 바람이 해안과 평행하게 불 때 발생한다. 이러한 바람에서는 에크만 수송이 물의 이동을 해안 쪽으로 또는 해안에서 직접 멀어지게 한다. 에크만 수송이 물을 해안 쪽으로 이동시키면 해안선이 장벽 역할을 하여 표층수가 육지에 쌓이게 한다. 쌓인 물은 아래로 밀려 내려가면서 따뜻하고 영양소가 부족하며 산소가 풍부한 물을 혼합층 아래로 유입시킨다.
침강 (해양학) 바람에 의한 침강
랭뮤어 순환은 바람으로부터 발생하며, 에크만 수송을 통해 해양 표면에 수렴과 발산이 번갈아 나타나는 영역을 생성한다. 태평양 거대 쓰레기 지대와 같이 떠다니는 부유물 축적물의 긴 띠로 표시되는 수렴 영역에서는, 표층수를 혼합층 바닥으로 운반하는 일관된 와류가 발생한다. 또한, 혼합층 바닥에서의 직접적인 바람 교반 및 해류 층밀림 변형력은 불안정성과 난류를 생성하여 혼합층 내부 및 바닥에서 특성을 더욱 혼합시킬 수 있다.
침강 (해양학) 다른 해양 특징과의 연관성
메조스케일(>10-100km) 및 서브메조스케일(<1-10km) 와류는 표층 해양의 보편적인 특징이다. 와류는 저기압성 (냉수성 와류) 또는 고기압성 (온수성 와류) 회전을 한다. 온수성 와류는 고기압성 회전으로 특징지어지며, 이는 표층수를 안쪽으로 향하게 하여 높은 해수면 온도와 높이를 생성한다. 이 회전에 의해 유지되는 높은 중심 정수압은 물의 침강와 수백 미터/년 규모로 일정한 밀도면인 등밀도면의 하강(와류 펌핑 참조)을 유발한다. 일반적인 결과는 종종 낮은 일차생산량으로 특징지어지는 더 깊은 따뜻한 물의 표층이다.
침강 (해양학) 다른 해양 특징과의 연관성
따뜻한 핵을 가진 와류는 생물지구화학적 순환 및 대기-해양 상호작용에서 여러 가지 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 이 와류는 높은 해수면 온도로 인해 남극해의 해빙 형성을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 또한 이 와류 중심에서 이산화 탄소의 대기-해양 플럭스가 감소하며 온도가 이 플럭스 억제의 주요 원인으로 관찰되었다. 따뜻한 핵을 가진 와류는 산소를 해양 내부(유광층 아래)로 운반하여 호흡을 지원한다. 산소와 같은 화합물이 심해로 운반되지만, 따뜻한 핵을 가진 와류 중심에서의 성층화 강화로 인해 탄소 배출이 감소하는 것이 관찰된다. 이러한 성층화는 영양분이 풍부한 물이 일차 생산을 촉진할 수 있는 표면으로 혼합되는 것을 억제한다. 이 경우, 일차 생산이 낮게 유지되므로 탄소 배출 잠재력도 낮게 유지된다.
해양 전선은 서로 다른 수괴의 수평 수렴에 의해 형성된다. 이는 염분 및 온도 차이로 인한 수평 밀도 경사 또는 회전 흐름의 신장 및 연장으로 인해 민물 유입 지역에서 발달할 수 있다.
서브메조스케일 전선과 필라멘트는 해류 상호작용과 흐름 불안정성에 의해 형성된다. 이들은 표층과 해양 내부를 연결하는 지역이다. 이 지역은 경사진 등밀도면으로 인해 규모가 10km 미만인 수평 부력 경사로 특징지어진다. 두 가지 주요 메커니즘이 표층수를 깊이로 운반한다: 이 등밀도면의 단열적 기울기와 이완, 그리고 등밀도면을 따라 흐르는 흐름 또는 섭입이다. 이러한 메커니즘은 열과 같은 표층 특성을 혼합층 아래로 운반하고 생물학적 펌프를 통한 탄소격리를 돕는다. 수치 모델은 서브메조스케일 전선에서 하루 100m 정도의 수직 속도를 예측한다. 그러나 해양 부유물을 사용하여 하루 1000m를 초과하는 수직 속도가 관찰되었다. 이러한 관찰은 선박 기반 센서가 수직 속도를 측정할 충분한 정확도를 갖지 못하기 때문에 드물다.
침강 (해양학) 변동성
침강 경향은 위도에 따라 다르며, 바람 세기의 변화 및 계절 변화와 관련될 수 있다. 일부 지역에서 연안 침강는 계절적 현상으로, 영양소가 고갈된 물을 해안으로 밀어낸다. 용승에 유리한 바람의 약화 또는 역전은 물이 해안을 따라 쌓이면서 침강 기간을 생성한다.
온대 위도에서는 기온 차이와 바람 패턴이 계절적이며, 이는 매우 가변적인 용승 및 침강 조건을 생성한다. 예를 들어, 미국 태평양 북서부 연안의 가을과 겨울에는 알래스카만과 캘리포니아 해류 시스템의 남풍이 침강에 유리한 조건을 만들어 남서쪽에서 해안으로 해양수를 운반한다. 이러한 침강 현상은 며칠간 지속되는 경향이 있으며, 겨울 폭풍과 관련될 수 있고 가을과 겨울에 관찰되는 낮은 수준의 일차생산량에 기여한다. 반대로, 침강 시즌이 끝나고 용승 시즌이 시작되는 "봄 전환기"에는 해안에 차갑고 영양분이 풍부한 용승수가 존재하여 높은 수준의 일차 생산을 촉진한다. 계절적으로 변동하는 온대 지역과는 달리, 극지방에서는 열대에서 환류에 의해 운반된 짠물의 온도를 차가운 공기가 낮추기 때문에 침강가 비교적 일정하다.
침강 (해양학) 변동성
엘니뇨 남방진동(ENSO)의 중립 및 라니냐 단계 동안 적도 지역의 지속적인 동풍 무역풍은 서태평양에 물이 쌓이게 할 수 있다. 이러한 무역풍의 약화는 동태평양의 적도를 따라 전파되는 침강 켈빈 파동을 생성할 수 있다. 동태평양의 비정상적으로 따뜻한 해수면 온도와 관련된 일련의 켈빈 파동은 엘니뇨 현상의 전조가 될 수 있다. ENSO의 엘니뇨 단계 동안 무역풍의 교란은 남아메리카 서해안에서 해양수가 쌓이게 한다. 이러한 변화는 용승 감소와 관련이 있으며 연안 침강를 강화할 수 있다.
침강 (해양학) 해양 생물지구화학에 미치는 영향
침강와 관련된 생물지구화학적 순환은 이 과정이 발생하는 위치와 빈도에 의해 제한된다. 위에서 설명했듯이 대부분의 침강는 극지방에서 심층 및 저층수 형성으로 또는 아열대 환류의 중심에서 발생한다. 남극해 (웨들해)와 북 대서양 (그린란드, 래브라도, 노르웨이, 지중해)의 저층 및 심층수 형성은 인위적인 이산화 탄소, 용존 유기 탄소(DOC), 용존 산소의 제거 및 격리에 크게 기여한다. 용존 가스 용해도는 차가운 물에서 더 크기 때문에 가스 농도가 증가한다.