Environmental characteristics of mineral waste from metallurgy

Abstract

Předmětem zkoumání byly metalurgické odpady z Cu-Co hutí z oblasti zambijského Copperbeltu a jejich mineralogické a geochemické charakteristiky. Pro identifikaci primárních a sekundárních fází metalurgických strusek a prachů byla použita řada instrumentálních analytických metod (XRD, SEM/EDS, EPMA, TEM/EDS). Dále byla provedena série loužících experimentů (pH-statický test CEN/TS 14997, vsádkový test EN 12457) v kombinaci s geochemickým modelováním. Testování bylo zaměřeno zejména na loužící charakteristiky potenciálních kontaminantů v závislosti na pH. Byl posouzen také vliv přípravy vzorku na vyluhovatelnost kovů ze strusky s ohledem na zmenšení velikosti částic, které je požadováno ve standardizovaných loužících protokolech. Bylo provedeno posouzení environmentálních a zdravotních rizik vzorků prachu. Hlavními nositeli kovů ve studovaných struskách byly sulfidy Cu (bornit, digenit, chalkozín), sulfidy Co (kobaltpentlandit), slitiny a intermetalické fáze s Co. Měď a kobalt byly detekovány také v silikátech a spinelech, v jejichž struktuře zastupují Fe nebo Mg, a ve skle. Přítomnost sekundárních fází, které byly pozorovány na povrchu vzorků strusek, ukazuje na reaktivitu strusek při jejich kontaktu s vodou/atmosférou. Výsledky mineralogického studia také ukázaly, že v odůvodněných případech je...

Mineralogical and geochemical characteristics of metallurgical wastes from the Cu-Co smelters situated in the Zambian Copperbelt have been investigated. A number of instrumental analytical methods (XRD, SEM/EDS, EPMA, TEM/EDS) has been used to identify primary and secondary phases in smelter slags and dusts. A set of leaching experiments (CEN/TS 14997 pH-static test, EN 12457 batch test) in combination with geochemical modelling has been performed, with the emphasis on the leaching behaviour of potential contaminants and their release as a function of the pH. The effect of sample preparation on metal leachability from slag was also evaluated, considering the grain size reduction required by the standardised leaching protocols. Environmental and health risk assessments of the dust samples have been performed. It was shown that the main carriers of metals in the studied slags were Cu sulphides (bornite, digenite, chalcocite), Co sulphides (cobaltpentlandite), Co-bearing intermetallic phases and alloys. Copper and cobalt were detected in major silicates and spinels, substituting for Fe or Mg in their structures, and in glass. The presence of secondary metal-bearing phases observed on the slag surfaces indicated the reactivity of the slags on contact with water/atmosphere. It was reported that in...