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

6.3.7  Geochemical modeling  
Saturation  indices  (saturated:  -0.51,  undersaturated  SI<  -0.5)  of 
selected solubility-controlling phases predicted by Visual MinteQ are presented in Figures 6.8 
and 6.9. Special attention was given to phases which could limit the concentrations of metals 
in the solutions. 
 
6.3.7.1  Crystalline slag 
At  the  early  stage  of  biotic  experiment  (GMB)  geochemical  modeling  predicts  a  general 
leachate  oversaturation  with  respect  to  the  number  of  copper  entrapping  phases  such  as 
brochantite  (Cu
4
SO
4
(OH)
6
),  langite  (Cu
4
(SO
4
)(OH)
6
·2H
2
O),  antlerite  (Cu
3
(SO
4
)(OH)
4
), 
azurite  (Cu
3
(CO
3
)
2
(OH)
2
),  Cu(OH)
2
  and  Cu
3
(PO
4
)
2
:3H
2
O  (Figure  6.8).  Cupric  sulfates 
formation may result from the oxidation of sulfides or Cu precipitation with sulfates available 
from growth medium (1 g/L of ammonium sulfate). In spite of lower saturation indices at the 
end  of  biotic  experiment  (GMB),  the  solution  remained  saturated  or  oversaturated. 
Furthermore,  Zn revealed saturation  with respect to  smithsonite (ZnCO
3
) and oversaturation 
with respect to hydrozincite (Zn
5
(CO
3
)
2
(OH)
6
), which remained saturated up to the end of the 
biotic  experiment.  Precipitation  of  Pb-phases  such  as  Pb
3
(PO
4
)
2 
and  Pb(OH)
2
  was  also 
thermodynamically  possible  in  biotic  experiments.  Geochemical  modelling  also  predicted 
formation  of  cristobalite  which  was  the  main  Si  solubility  controlling  phase  in  the  biotic 
solution. Under abiotic conditions (GM) saturation indices of the phases controlling Cu were 
positive, however, lower compared to indices determined for biotic conditions (GMB). Under 
abiotic  conditions  (GM)  precipitation  of  Zn  and  Pb  was  not  thermodynamically  possible  as 
shown  by  strongly  negative  values  of  saturation  indices.  In  case  of  UPW  experiment 
formation  of  the  secondary  phases  was  not  thermodynamically  possible.  Geochemical 
modelling  predicted  cristobalite  formation  only  at  the  beginning  of  the  UPW  experiment. 
Precipitation of Fe was thermodynamically possible in all experimental setups (Figure 6.8).