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

2.3.3  Slags weathering 
Weathering  of  slags  can  be  defined  as  the  sum  of  processes  that  affect  its  chemical  and 
mineralogical  composition  and  involve  the  formation  of  new  (secondary)  mineral  phases. 
Weathering  processes  consist  of  biochemical  alteration  and/or  physical  disintegration  of 
minerals. Physical alteration processes include cracking and/or fragmentation of slags without 
any  chemical  and  mineralogical  changes  and  is  most  often  caused  by  wind,  temperature 
changes  and  action  of  plant  roots.  Physical  disintegration  of  slags  increases  the  available 
surface  area for  further (bio)chemical  weathering. The process  includes several mechanisms 
such as hydrolysis (under humid condition), oxidation (in the presence of oxidizing agents), 

---

CHAPTER 2: COPPER METALLURGICLA SLAGS- CURRENT KNOWLEDGE AND FATE:  
A REVIEW
 
 
27 
 
reduction (in the presence of reducing  agents),  complexolysis (in the presence of organic or 
inorganic ligands) and acidolysis (under highly acidic conditions).  
The extent to which weathering processes occur depends on the chemical, mineralogical and 
textural  properties  of  slags,  the  physico-chemical  conditions  of  the  environment  (pH,  redox 
(Eh)), chemistry of solution, presence of microorganisms and the predominant (bio)chemical 
processes.  Moreover,  depending  on  the  location  in  the  heap  profile  (its  external  or  internal 
part) slags undergo weathering at a different rate. Weathering processes can be more intense 
inside  slag  heaps  compared  to  their  external  part  (Tyszka  et  al.,  2014).  Migration  of  the 
solution  (e.g.  acid  rain)  inside  the  heap  is  slower  than  on  the  heap  surface.  Thus,  longer 
contact  time  of  slags  with  the  reacting  solution  passing  through  the  heap  promotes  greater 
slags weathering as shown by disintegration of the material, dissolution of primary phases and 
the formation of secondary phases (Tyszka et al., 2014). 
Weathering of slags is thus a convoluted process, where many factors play an important role 
and  they  may  vary  according  to  local  conditions  and  the  season.  For  this  reason, 
determination  of  the  weathering  behaviour  of  slags  is  a  great  challenge  and  requires 
understanding of the processes that they may be exposed to, when present in the environment. 
Although,  weathering  factors  (physical,  chemical  and  biological)  are  described  separately 
(discussed  below),  they  usually  work  together.  Additionally,  significant  variation  in  the 
behaviour of slags may appear when weathering conditions change.