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Petrological, chemical and mineralogical characterisation of zinc pyrometallurgical slags (upper silesia, Pland) ; a study of mobility of zinc and lead during weathering

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Laitiers (métallurgie) Zinc Altération (géologie) Plomb Sols -- Transfert des solutés Thèses et écrits académiques

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Caractérisation pétrographique, chimique et minéralogique de scories pyrométallurgiques du zinc (haute silésie, Pologne), étude de la mobilisation du zinc et du plomb lors de l'altération supergène

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Caractérisation pétrographique, chimique et minéralogique de scories pyrométallurgiques du zinc (haute silésie, Pologne), étude de la mobilisation du zinc et du plomb lors de l'altération supergène

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Le site de Świętochłowice est situé au cœur de la région très urbanisée de la Haute Silésie en Pologne. Les haldes étudiées sont constituées de scories et de matériaux du traitement des minerais de Zn-Pb. Les analyses chimiques globales des échantillons étudiés montrent des teneurs en métaux (en % massique) de 0,5 à 47,3 % de ZnO et jusqu'à 6,7 % de PbO. L'étude minéralogique des phases primaires met en évidence 5 paragénèses comprenant surtout des silicates et des oxydes de métaux en proportions diverses. L'analyse chimique de ces phases montre les teneurs en ZnO suivantes (en % massique) : 96,5-99,5 (zincite), 57-60 (willémite) 0,7-33 (spinelle) et en PbO suivantes : 56-61 (silicate de Pb), 0-52 (mélilite). Les matériaux stockés sur les haldes sont soumis à l'altération météorique. L'étude des produits d'altération met en évidence le développement de sulfates, oxydes et hydroxydes, carbonates, silicates et arséniates de métaux. Ils cristallisent surtout sur les pentes à l'abri de la pluie ainsi que dans les pores et les fissures des scories sous forme de cristaux séparés, efflorescences ou encroûtements de surface. Le test de lixiviation à pH fixé à 4, simulant les pluies acides, montre une importante mise en solution du zinc (jusqu'à 2,6 % du zinc total) qui provient de la dissolution totale de la zincite et d'un lessivage partiel de la monticellite, de la willémite et des spinelles zincifères. Le Pb est moins mobilisé puisqu'on constate une précipitation secondaire sous forme d'anglésite. La comparaison entre les altérations naturelles et les résultats des tests de lixiviation permet de définir une susceptibilité croissante à l'altération des phases porteuses (spinelle < willémite < mélilite,monticellite < zincite). Elle souligne aussi que la mobilisation des métaux est favorisée par le contexte des pluies acides, mais que Zn et Pb sont parfois repiégés. En effet, les phases secondaires les contenant précipitent à la faveur du contexte plus basique imposé par la composition des matériaux constitutifs des haldes The slags and other waste of Zn and Pb pyrometallurgical extraction process form an extensive dump in the city of Świętochłowice, located in the densely habited Upper Silesia region in Poland. Bulk chemical analyses of the studied samples show 0.5 – 47.3 wt. % of ZnO and up to 6.7 wt. % of PbO. Five mineral assemblages of primary pyrometallugical phases occur in slags, dominated by silicates and oxides in various proportions. The content of ZnO is (wt %): 96.5-99.5 in zincite, 57.0-60.0 in willemite, 0.70.33 in spinel, and the content of PbO is 56.0 – 61.0 in lead silicate and 0.0 to 52.9 in melilite. Significant amounts of secondary sulfates, oxides and hydroxides, carbonates, silicates and arsenates are produced due to action of meteoric water on the slags. Single crystals, incrustations and loose accumulations of new phases are formed in parts of dump slopes protected from direct rainfall as well as in fissures and vesicles in slag blocks. Experiment simulating acid rainfall (at fixed pH=4) shows high transfer of Zn to the solute (up to 2,6 wt. % of Zn) due to congruent dissolution of zincite and incongruent dissolution of monticellite, willemite and Zn-spinels. Lead is less mobile because of secondary precipitation of anglesite. The combined data from natural samples and experiment show the following resistance of primary phases to weathering: spinel>willemite>melilite, monticellite>zincite. Metal mobilization is promoted by acid rainfall, but Zn and Pb may be bounded in solid phases under acid conditions. The precipitation of secondary phases is favored by more basic conditions induced by chemical action of phases occurring in the dump on the solute

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Text

n6:P1001

n7:T1009

rdaw:P10219

2005

rdau:P60049

n20:1020