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

5.4.3  Effect of artificial root exudates 
Artificial root exudates (pH 2.9 and 4.4) enhanced the metals release from all studied slags. A 
higher release of metals in ARE solution pre-set at pH of 2.9 as compared to ARE pre-set at 
pH  4.4  may  surely  be  due  to  the  strong  solution  acidity.  Lower  pH  led  to  more  extensive 
dissolution  of  slags  and  metal  release  (Figures  5.2-5.4).  Consequently,  the  surface  area 
exposed to further attack of ARE solutions undoubtedly increased. For example, Fedje et al. 
(2010)  demonstrated  that  more  aggressive  leaching  solutions  (e.g.  pH~0)  could  increase  fly 

---

CHAPTER 5: METAL MOBILIZATION FROM Cu-SLAGS BY SOIL ORGANIC ACIDS
 
 
154 
 
ash particle surface size even by a factor 4 up to 6 due to greater dissolution and subsequent 
increase of reactive surface of the solid material.  
Even  though  the  initial  ARE  pH  was  adjusted  to  the  same  value  (4.4)  as  HA  and  FA,  ARE 
were still found to have a much greater impact on metal release than HA and FA. It relates to 
the  more  complex  composition  of  the  ARE  solution,  which  contained  a  number  of  metal 
complexing  molecules  (e.g.  citric,  lactic,  succinic  acids)  and  additionally  at  higher 
concentration level (g/L) compared to this of HA/FA (mg/L). Citric acid has been previously 
reported as a strong Zn complexing agent (Burckhard et al., 1995; Ettler et al., 2009). Fedje et 
al.  (2010)  demonstrated  that  lactic  acid  shows  a greater  affinity  to  form  complexes  with  Cu 
and Pb compared to Zn. Likewise, Mench & Martin (1991) revealed increased Cu solubility 
by  root exudates, while lacking effect  on  Zn.  In  contrast,  Treeby  et  al. (1989) demonstrated 
that  root  exudates  increase  the  metal  mobilization  with  a  higher  effect  observed  for  Zn  as 
compared to Cu. As shown by Mench et al. (1988), complexation of metals with root exudates 
at pH 5 corresponds to the order of Cu>Pb>Zn. In our study, the effect of root exudates was 
different  for  individual  slags  due  to  different  chemical  and  mineralogical  composition  and 
various  slag  susceptibilities  to  dissolution  (discussed  below).  However,  the  presence  of 
various complexing compounds exhibiting high affinity towards different metals collectively 
contributed to a larger metal extraction as compared to effects of HA and FA.