Copper metallurgical slags: mineralogy, bio/weathering processes and metal bioleaching

FIGURE 4.1 Macroscopic pictures presenting slags selected for this study.  
A- historical slags found in the field, B1- shaft furnace slag having surface layer of glass (picture B2), 
C- granulated slag, D- lead slag. 
 
4.4.2  Chemical composition of the slags 
4.4.2.1  Major compounds 
The detailed chemical  composition  of HS was  described elsewhere by Kierczak & Pietranik 
(2011) and Kierczak et  al.  (2013).  Historical  slags  are mainly  composed of  Fe
2
O
3
 (up to  57 
wt.%), SiO
2
 (up to 43 wt.%), Al
2
O
3
 (up to 12 wt.%), whereas other components such as MgO, 
K
2
O,  CaO  remain  in  concentrations  not  exceeding  4  wt.%  (Kierczak  &  Pietranik,  2011; 
Kierczak et al., 2013).  
Considering  modern  slags,  each  type  is  characterized  by  a  different  chemical  composition 
(Table 4.1). The composition of the SFS is dominated by SiO
2
, CaO, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
 and MgO 

---

CHAPTER 4: CHARACTERIZATION AND pH-DEPENDENT LEACHING BEHAVIOUR OF HISTORICAL AND 
MODERN COPPER SLAGS
 
 
105 
 
reaching  concentrations  of  44.9,  17.6,  13.1,  10.7  and  6.3  wt.%,  respectively.  Other 
compounds  remain  in  concentrations  not  exceeding  4  wt.%.  Granulated  slags  display  a 
chemical composition comparable to a shaft furnace slag. This type is also mainly composed 
of SiO
2 
(32.6 wt.%), CaO (20.9 wt.%), Al
2
O
3 
(10.1 wt.%), Fe
2
O
3 
(16.4 wt.%) and MgO (5.7 
wt.%). Granulated slag is enriched in iron and calcium and impoverished in silica compared 
to  the  shaft  furnace  slag.  The  concentrations  of  other  compounds  in  GS  are  similar  to 
concentrations in the SFS and also do not reach concentrations higher than 4 wt.%. Lead slag 
shows a definitely different chemical composition. The major compound of lead slag is Fe
2
O
3 
(43.5  wt.%),  whereas  SiO
2 
occurs  in  much  lower  quantities  (4.2  wt.%).  This  slag  is  also 
characterized by a relatively larger abundance of sulfur
 
(22 wt.%) compared to other modern 
slags having 0.2 wt.% and <0.02 wt.% for SFS and GS, respectively. Other major compounds
 
are present in concentrations lower than 1.5 wt.%.