Cyanide Species
Käsitteellä syanidi viitataan yksikäsitteisesti varautuneeseen anioniin, joka koostuu yhdestä hiiliatomista ja yhdestä typpiatomista, jotka on yhdistetty kolmoissidoksella, CN-. Syanidin myrkyllisin muoto on vapaa syanidi, joka sisältää itse syanidi-anionin ja syaanivetyä, HCN, joko kaasumaisessa tai vesipitoisessa tilassa. pH:n ollessa 9,3-9,5 CN- ja HCN ovat tasapainossa, ja kumpaakin esiintyy yhtä paljon. pH:ssa 11 yli 99 % syanidista pysyy liuoksessa CN-:nä, kun taas pH:ssa 7 yli 99 % syanidista on HCN:nä. Vaikka HCN liukenee hyvin veteen, sen liukoisuus vähenee lämpötilan noustessa ja erittäin suolapitoisissa olosuhteissa. Sekä HCN-kaasu että -neste ovat värittömiä, ja niillä on karvasmantelin haju, vaikkakaan kaikki ihmiset eivät pysty havaitsemaan hajua.
Syanidi on hyvin reaktiivinen, ja se muodostaa yksinkertaisia suoloja maa-alkalikationien kanssa sekä vaihtelevan vahvuisia ionikomplekseja lukuisten metallikationien kanssa; näiden suolojen stabiilisuus on riippuvainen kationista ja pH:sta. Natrium-, kalium- ja kalsiumsyanidin suolat ovat melko myrkyllisiä, koska ne liukenevat hyvin veteen ja liukenevat siten helposti vapaaksi syanidiksi. Toiminnot saavat syanidia yleensä kiinteänä tai liuenneena NaCN:nä tai Ca(CN)2:na. Heikot tai kohtalaisen stabiilit kompleksit, kuten kadmium-, kupari- ja sinkkikompleksit, luokitellaan heikon hapon dissosioituviksi (WAD). Vaikka metalli-syanidikompleksit itsessään ovat paljon vähemmän myrkyllisiä kuin vapaa syanidi, niiden dissosioituminen vapauttaa vapaata syanidia sekä metallikationia, joka voi myös olla myrkyllistä. Jopa useimpien pintavesien neutraalilla pH-alueella WAD-metallisyanidikompleksit voivat dissosioitua niin paljon, että ne voivat olla ympäristölle haitallisia, jos niiden pitoisuudet ovat riittävän suuria.
Syanidi muodostaa kullan, elohopean, koboltin ja raudan kanssa komplekseja, jotka ovat hyvin stabiileja jopa lievästi happamissa olosuhteissa. Sekä ferro- että ferrisyanidit hajoavat kuitenkin vapauttaen vapaata syanidia, kun ne altistuvat suoralle ultraviolettivalolle vesiliuoksissa. Tämä hajoamisprosessi kääntyy päinvastaiseksi pimeässä. Syanidisuolojen ja -kompleksien stabiilisuus riippuu pH:sta, ja siksi niiden mahdolliset ympäristövaikutukset ja vuorovaikutukset (eli akuutit tai krooniset vaikutukset, heikentyminen ja uudelleen vapautuminen) voivat vaihdella.
Metallisyanidikompleksit muodostavat myös alkali- tai raskasmetallikationien kanssa suola – tyyppisiä yhdisteitä, kuten kaliumferrosyanidia (K4Fe(CN)6) tai kupariferrosyanidia (Cu2), joiden liukoisuus vaihtelee metallisyanidin ja kationin mukaan. Lähes kaikki rautasyanidien emäksiset suolat ovat hyvin liukoisia, liuetessaan nämä kaksoissuolat dissosioituvat ja vapautunut metallisyanidikompleksi voi tuottaa vapaata syanidia. Rautasyanidien raskasmetallisuolat muodostavat liukenemattomia saostumia tietyillä pH-tasoilla.
Syanidi-ioni yhdistyy myös rikin kanssa muodostaen tiosyanaattia, SCN-. Tiosyanaatti dissosioituu heikoissa happamissa olosuhteissa, mutta sitä ei yleensä pidetä WAD-lajina, koska sillä on samanlaiset kompleksoitumisominaisuudet kuin syanidilla. Tiosyanaatti on noin 7 kertaa vähemmän myrkyllinen kuin syaanivety, mutta se on erittäin ärsyttävä keuhkoille, koska tiosyanaatti hapettuu kemiallisesti ja biologisesti karbonaatiksi, sulfaatiksi ja ammoniakiksi.
Syanidin hapettuminen joko luonnollisista prosesseista tai syanidia sisältävien jätevesien käsittelystä voi tuottaa syanaattia, OCN-. Syanaatti on vähemmän myrkyllinen kuin HCN, ja se hydrolysoituu helposti ammoniakiksi ja hiilidioksidiksi.
Syanidointi
Menetelmää, jossa kultaa uutetaan malmista syanidin avulla, kutsutaan syanidoinniksi. Reaktio, joka tunnetaan Elsnerin yhtälönä, on:
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Vaikka syanidin affiniteetti kultaa kohtaan on sellainen, että se uutetaan ensisijaisesti, syanidi muodostaa komplekseja myös muiden malmin metallien, kuten kuparin, raudan ja sinkin, kanssa. Vahvasti sidottujen kompleksien muodostuminen esimerkiksi raudan ja kuparin kanssa sitoo syanidia, joka muutoin olisi käytettävissä kullan liuottamiseen.
Kuparisyanidit ovat kohtalaisen stabiileja; niiden muodostuminen voi aiheuttaa sekä toiminnallisia että ympäristöön liittyviä huolenaiheita, koska tällaisten toimintojen jätevesissä tai rikastushiekoissa voi olla huomattavasti korkeampia syanidipitoisuuksia kuin mitä ne muuten olisivat ilman kuparia.
Korkeat kuparipitoisuudet malmissa lisäävät kustannuksia ja alentavat talteenottotehokkuutta, koska ne edellyttävät suurempia syanidin käyttömääriä kompensoidakseen reagenssin, joka kompleksoituu pikemminkin kuparin kuin kullan kanssa.
Syanidaatioon vaikuttaa haitallisesti myös vapaan rikin tai sulfidimineraalien esiintyminen malmissa. Syanidi liuottaa mieluiten sulfidimineraaleja ja reagoi rikin kanssa tuottaen tiosyanaattia. Nämä reaktiot tehostavat myös pelkistyneiden rikkilajien hapettumista, mikä lisää kalkin lisäämisen tarvetta pH:n pitämiseksi riittävällä tasolla, jotta vältettäisiin vetysyanidin (HCN) haihtuminen.