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

5.4.4  Effect of phase composition on slag alteration  
An exposure of slags to organic solutions resulted in different proportions of leached metals 
for individual slags. Therefore, besides the factor of affinity of organic acids to metals, slags 
phase composition also determined the variability in metal extraction. As shown in Figure 5.5, 
historical  slag  was  found  to  exhibit  dissolution  features  on  fayalite  (Fe
2+
2
SiO
4
)  and  sulfides 
under  exposure  to  ARE  solutions.  Dissolution  of  olivine  [(Mg
2+
, Fe
2+
)
2
SiO
4
]  by  organic 
ligand complexation and acid  attack (e.g. citric, oxalic) has been already reported (Siever & 
Woodford,  1979;  Barman  et  al.,  1992; 
Wogelius  &  Walther,  1992
).  The  weathering  record 
shown  by  SEM  revealed  alteration  features  on  HS  and  SFS  sulfides  for  all  the  organic 
solutions tested. The effect of HA on the stability of Cu-bearing sulfides such as chalcopyrite 
and  chalcocite  has  been  already  shown  by  Baker  (1973).  The  author  demonstrated  that  HA 
mobilizes up to 220 times higher amounts of metals compared to water within 24 h of contact 
time. In contrast, the effect of HA on the dissolution of the studied slags was lower, likely due 
to encapsulation of principal metal carriers (e.g. sulfides) within silicate matrix (i.e. glass and 
fayalite) restricting their exposure to leaching agent.  
An alteration of diopside (FeCaSi
2
O
6
) was solely observed when ARE was used as solution. 
That is in accordance with Sergey et al. (2006) who pointed out that diopside displays a low 
susceptibility  to  organic  ligands,  unless  they  are  present  in  high  concentrations.  For  GS  the 
removal of Cu-blebs accounted the most to release important quantities of Cu, whereas glass 

---

CHAPTER 5: METAL MOBILIZATION FROM Cu-SLAGS BY SOIL ORGANIC ACIDS
 
 
155 
 
dissolution  likely  contributed  to  the  release  of  other  metals  (i.e.  Zn  and  Pb).  Dissolution  of 
silicate  glass  has  previously  been  demonstrated  by  Welch  &  Ulman  (1996).  Lead  slag  was 
found  to  be  more  affected  by  the  ARE  solution  than  HA/FA.  Partial  decomposition  of 
sphalerite  [(Zn,Fe)S]  yielded  a  high  Zn  content  in  the  leachates.  Furthermore,  metallic  lead 
present in fresh samples (Chapter 4: Potysz et al., 2016a) was hardly found in LS exposed to 
HA/FA  and  ARE,  thus  the  contribution  of  this  metal  by  Pb-bearing  intermetallic  phases  is 
assumed to be important. In contrast, LS exhibit very low leaching of Cu. As stated by Cao et 
al.  (1995)  excess  of  Pb  might  decrease  Cu  complexation.  On  the  other  hand,  general 
susceptibility  of  LS  to  leach  out  Cu  is  low  as  demonstrated  under  pH-stat  conditions  
(Chapter 4: Potysz et al., 2016a).