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

2.3.4  Environmental risk assessment  
The environmental impact of slags is closely related with their potential to produce hazardous 
leachates  often  containing  high  concentrations  of  metallic  elements.  Therefore,  in  order  to 
assess a potential environmental risk caused by metallurgical slags, detailed laboratory studies 
are required. The traditional approach intending to assess environmental risk of slags relies on 
examination  their  activity  through  leaching  tests  (Manz  &  Castro,  1997;  Piatak  et  al.,  2004; 
Ettler et al., 2009; Piatak & Seal, 2010; Piatak & Seal, 2012; Kierczak et al., 2013; Piatak et 
al.,  2015).  Broadly  defining,  leaching  is  a  process  transferring  metallic  components  from  a 
solid material into aqueous solution using liquid solutions playing the role of leaching agents. 
Therefore,  many  leaching  tests  were  designed  to  determine  the  reactivity  of  metallurgical 
slags  under  different  experimental  conditions.  Leaching  tests  allow  to  estimate  the  potential 
leachability of inorganic components at the given experimental conditions. Concentrations of 
metals in the solutions  give insight into the potential metal content that can be released into 
the  environment,  whereas  calculated  relative  quantities  of  inorganic  components  passing  to 
the  solution  also  give  information  about  the  susceptibility  of  material  to  be  weathered, 
allowing to assess its potential hazardousness. 
It should be noted that simple leaching tests represent only possible environmental scenarios, 
whereas  additional  examination  of  the  mineral  phases  (alteration)  also  appears  to  be 
important. Thereby, apart from chemical leaching it is also recommended to analyse mineral 

---

CHAPTER 2: COPPER METALLURGICLA SLAGS- CURRENT KNOWLEDGE AND FATE:  
A REVIEW
 
 
37 
 
phase  alteration  allowing  to  predict  which  conditions  favour  the  mobilization  of  metals  and 
which  of  them  lead  to  their  immobilization  and  secondary  phase  formation  (Ettler  et  al., 
2003). As previously discussed, mineral phases represent a different behaviour under different 
weathering  conditions.  Although  metal-bearing  phases  can  potentially  release  hazardous 
compounds,  they  do  not  have  to  mean  a  real  environmental  risk.  Some  phases  may  be 
resistant to weathering and in this case they are considered as low environmentally influential 
mineral  phases.  In  contrast,  other  phases  can  be  weathered  easily  in  a  given  condition  and 
should be perceived as environmentally significant. Moreover, released metals can be trapped 
and  immobilized  by  precipitation  of  secondary  phases.  Therefore,  leaching  experiments 
should  be  coupled  with  mineralogical  investigations  to  analyse  interactions  occurring  in 
laboratory conditions that can subsequently be related to the weathering processes happening 
in  the  natural  environment  and  convey  important  information  about  the  reactivity  of  these 
wastes. Consequently, the combination of both of these methods is considered as an important 
tool for evaluation of the reactivity and environmental stability of metallurgical slags. 
In  the  last  years,  growing  interest  has  been  devoted  to  the  examination  of  the  behaviour  of 
slags under different leaching conditions occurring in the natural environment. Experimental 
set-ups  applied  for  metallurgical  slags  and  principal  results  are  shown  in  Table  2.2.  The 
authors  presented  the  behaviour  of  slags,  allowing  to  distinguish  between  metals  that  are 
mobilized easily and metals that remain immobile.