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

2.3.3.1  Primary phases: susceptibility to alteration 
Slags  are  composed  of  many  mineral  phases  (Table  2.1)  present  in  different  volumetric 
relations. Susceptibility of these phases to  weathering is different.  Hence, various slags may 
display  different  environmental  behaviour  when  exposed  to  weathering.  Metal-bearing 
sulfides are the most important  from  an environmental  point of view. Their susceptibility to 
weathering  is  extremely  high,  meaning  that  they  may  be  quite  easily  altered,  especially  in 
oxidising conditions  resulting in  the mobilization of metallic elements  (Parsons et  al.,  2001; 
Piatak  &  Seal,  2010;  Vítková  et  al.,  2010).  In  contrast,  crystalline  oxides  and  silicates  are 
considered as the phases with higher resistance to weathering, whereas silica glassy matrixes 
can be altered easily (Ettler et al., 2001; Parsons et al., 2001; Ettler et al., 2002; Lottermoser, 
2002;  Seignez et  al.,  2006;  Seignez et  al.,  2008; Kierczak et  al.,  2009;  Piatak & Seal,  2010; 
Mateus  et  al.,  2011;  Kierczak  &  Pietranik,  2011).  Therefore,  the  fate  of  metallic  elements 
during the weathering process depends on the resistance of the metal-bearing phases as well 
as the possibility of their sequestration by secondary phases. 
Furthermore,  an  important  issue  related  to  sulfides  weathering  is  their  tendency  to  generate 
acidity when undergoing dissolution. The process corresponds to the following reaction: 
MeS
2
 + 7/2 O
2
 + H
2
O → Me
2+ 
+ 2 SO
4
2-
(aq)
 + 2 H
+  
 
Eq n°4 

---

CHAPTER 2: COPPER METALLURGICLA SLAGS- CURRENT KNOWLEDGE AND FATE:  
A REVIEW
 
 
28 
 
Acid  generation is  undesirable because it may  attack other metal bearing  phases  (e.g.  glass) 
and promote further exposure of other sulfides encapsulated within them to dissolution. The 
process  is  expected  to  be  inhibited  by  carbonates.  Nevertheless,  carbonates  do  not  occur 
abundantly in copper slags, thus silicates counteract acid generation. Although silicates such 
as  olivine  and  pyroxene  display  an  acid  neutralizing  capacity,  their  solubility  is  lower 
compared to that determined for sulfides. Therefore, the rate of their neutralization input may 
not be served readily enough to contribute as acid buffer (Eary & Williamson, 2006; Piatak et 
al., 2015). Moreover, it has to be highlighted that the strength of acid generation may be even 
more pronounced when waste rocks are deposited among slags in disposal sites. Waste rocks 
might  contain  sulfides  in  larger  volumetric  proportions,  thereby  having  a  greater  acid 
generation  capacity  too.  Such  a  process  is  known  to  have  noxious  environmental  effects  as 
has been found e.g. at the Rio Tinto mining site (Spain), (Lottermoser, 2010).