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

 
2.3.3.3.1.4  Organic components 
Organic compounds commonly present in the soil environment may influence the stability of 
slags and inversely soil may be affected by slags weathering (Sobanska et al., 2000; Yang et 
al., 2010b; Kierczak et al., 2013). Organic acids show a high affinity to metallic elements, due 
to the negatively charged functional groups in their chemical structure. The strength of these 
organic  compounds  depends  on  the  type  and  number  of  functional  groups  able  to  bind 
metallic  cations.  These  compounds  affect  weathering  by  inducing  the  process  through 
different  mechanisms,  mainly  acidolysis  (changing  the  dissolution  rate  of  the  mineral  phase 
through  delivering  hydrogen  ions,  hence  decreasing  the  solution  pH)  and  complexolysis 
(through forming complexes with metallic cations). 
It was pointed out by some studies that extremely high concentrations of organic acids, such 
as  citric  acid  in  the  soil  solution,  may  significantly  enhance  slags  weathering,  especially  in 
soils  rich  in  organic  matter  (Ettler  et  al.,  2003;  Ettler  et  al.,  2004;  Kierczak  et  al.,  2013). 
Organic  acids  such  as  fulvic  and  humic  acid  may  lead  to  the  decomposition  of  the  mineral 
phases.  It  happens  due  to  acid  reactions  with  polyvalent  cations  present  in  the  minerals, 
consequently forming either water soluble/insoluble metal-organic complexes or chelates.  
Inorganic  and  organic  ligands  involved  in  soil  pore  water  may  form  metal  complexes  as 
follows:  
M
n+
(aq) 
+ xH
2
O ↔ M(H
2
O)
n+
x(aq)  
 
 
 
 
 
Eq. n°5
 
M(H
2
O)
n+
x(aq) 
+ L
m- 
↔ ML 
a-b
(aq) 
+ xH
2
O ; where M: metal, L: ligand   
Eq. n°6 

---

CHAPTER 2: COPPER METALLURGICLA SLAGS- CURRENT KNOWLEDGE AND FATE:  
A REVIEW
 
 
32 
 
Adsorption of ligands on the mineral surface may immobilize toxic elements. However, in the 
case  organic  complexes  are  soluble,  they  increase  mobility  and  availability  of  metallic 
elements. Stability of ligand complexes depends on metal affinity to the ligand molecule and 
pH value (Carrillo-Gonzales et al., 2006).