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

2.3.2  Environmental impact 
Intensive  mining  and  smelting  activities  have  generated  millions  of  tonnes  of  waste 
containing a high residual concentration of toxic or potentially toxic elements (Cu, As, Pb and 
Zn;  Table  2.1).  Metallurgical  wastes  disposal  is  nowadays  unwillingly  chosen  and  currently 
progressively  withdrawing  from  waste  management,  because  of  environmental  risk  being  a 
matter  of  rising  concern.  Landfill  disposed  slags  are  exposed  to  various  bio-hydro-climatic 
conditions  and  over  time  undergo  weathering  processes  leading  to  chemical  and  structural 
changes  of  the  material  as  well  as  to  release  metallic  elements.  Progressive  leaching  of 
pollutants and/or fine particle dispersion in the surroundings lead to contamination of adjacent 
ecosystems  such  as  soils,  surface  and  ground  waters,  sediments  and  biota  (Manz  &  Castro, 
1997; Sobanska et al., 2000; Lottermoser, 2002; Ettler et al., 2004; Piatak et al., 2004; Vdović 
et  al.,  2006;  Navarro  et  al.,  2008;  Ettler  et  al.,  2009;  Kierczak  et  al.,  2013;  Sueoka  & 
Sakakibara,  2013).  For  this  reason,  today  environmental  legislation  requires  from  the 
metallurgical  industry  safe  storage  of  their  metallurgical  wastes.  In  the  past,  unfortunately, 
this industry did not pay so much attention to environmental protection. Hence, wastes have 
been often disposed off or in some cases even abandoned close to industrial areas without any 
environmental control. These pose a particular environmental problem if weathered (Ettlet et 
al., 2001; Kierczak et al., 2010; Piatak et al., 2004; Vítková et al., 2010; Tyszka et al., 2014; 

---

CHAPTER 2: COPPER METALLURGICLA SLAGS- CURRENT KNOWLEDGE AND FATE:  
A REVIEW
 
 
26 
 
Piatak et al., 2015). Therefore, the problem of the removal and disposal of pyrometallurgical 
wastes has become one of the key environmental issues over the last century.  
Beyond  slag  dumps  serving  as  metals  outflow,  also  other  wastes  (e.g.  sulfide-bearing  waste 
rocks,  tailings)  and  copper  processing  related  emissions  (e.g.  atmospheric  such  as  dust 
particles  and  volatile  compounds)  may  be  generated  in  industrial  districts,  amplifying  the 
extent  and  strength  of  contamination.  Therefore,  besides  local  contamination,  long-distance 
pollution might also appear in the mining and smelting sites (Tiller, 1989; Hudson-Edwards et 
al., 1999; Lottermoser, 2010). Most of the studies concerning environmental impact of slags 
and  mining/smelting  industries  have  focused  on  the  areas  restricted  to  the  vicinities  of 
industrial  activities  and  revealed  decreasing  metal  concentrations  in  environmental 
compartments  away  from  the  industrial  site  location  (e.g.  Çubukçu  &  Tüysüz,  2007).  For 
example,  enormous  Cu  contamination  of  soil  even  up  to  500  km  away  from  the  Cu-Ni 
Sudbury  smelting  site  in  Canada  has  been  demonstrated  (Tiller,  1989).  Thereby,  potential 
long-distance  pollution  scenarios  should  not  be  neglected.  Broader  field  monitoring  is  of 
particular relevancy, especially in historical industrial areas where slags and other wastes have 
been disposed for a long time and no remediation actions were introduced so far. 
Soil  is  the  first  environmental  component  vulnerable  to  pollution  resulting  from  slag 
alteration,  because  it  is  in  direct  contact  with  the  slags  (Sobanska  et  al.,  2000;  Yang  et  al., 
2010b;  Kierczak  et  al.,  2013).  Soil  contamination  by  metallic  compounds  originating  from 
mining and smelting activities has been demonstrated (e.g., Sobanska et al., 2000; Ettler et al., 
2004; Álvarez-Valero et al., 2009; Kierczak et al., 2013). These authors emphasized that slags 
constitute  a  real  environmental  problem  for  the  areas  and  underline  the  necessity  of  the 
isolation  of  the  wastes  from  the  environment.  Therefore,  knowledge  about  the  parameters 
influencing slag weathering is extremely important when slag disposal is intended. It fosters 
the  question  of  which  weathering  parameters  contribute  the  most  to  the  alteration  of  the 
material.