Espèces de cyanure
Le terme cyanure désigne un anion singulièrement chargé constitué d’un atome de carbone et d’un atome d’azote reliés par une triple liaison, CN-. La forme la plus toxique du cyanure est le cyanure libre, qui comprend l’anion cyanure lui-même et le cyanure d’hydrogène, HCN, à l’état gazeux ou aqueux. À un pH compris entre 9,3 et 9,5, CN- et HCN sont en équilibre, chacun étant présent en quantité égale. À un pH de 11, plus de 99 % du cyanure reste en solution sous forme de CN-, tandis qu’à un pH de 7, plus de 99 % du cyanure existe sous forme de HCN. Bien que le HCN soit très soluble dans l’eau, sa solubilité diminue avec l’augmentation de la température et dans des conditions très salines. Le HCN gazeux et liquide est incolore et a une odeur d’amande amère, bien que tous les individus ne puissent pas détecter cette odeur.
Le cyanure est très réactif, formant des sels simples avec des cations alcalino-terreux et des complexes ioniques de forces variables avec de nombreux cations métalliques ; la stabilité de ces sels dépend du cation et du pH. Les sels de cyanure de sodium, de potassium et de calcium sont assez toxiques, car ils sont très solubles dans l’eau et se dissolvent donc facilement pour former du cyanure libre. Les exploitations reçoivent généralement le cyanure sous forme de NaCN ou de Ca(CN)2 solide ou dissous. Les complexes faibles ou modérément stables, comme ceux du cadmium, du cuivre et du zinc, sont classés comme étant faiblement dissociables par les acides (WAD). Bien que les complexes métal-cyanure soient en eux-mêmes beaucoup moins toxiques que le cyanure libre, leur dissociation libère du cyanure libre ainsi que le cation métallique qui peut également être toxique. Même dans la plage de pH neutre de la plupart des eaux de surface, les complexes métal-cyanure du DMA peuvent se dissocier suffisamment pour être nocifs pour l’environnement s’ils sont en concentrations suffisamment élevées.
Le cyanure forme des complexes avec l’or, le mercure, le cobalt et le fer qui sont très stables même dans des conditions légèrement acides. Cependant, les ferro- et ferricyanures se décomposent pour libérer du cyanure libre lorsqu’ils sont exposés à la lumière ultraviolette directe dans des solutions aqueuses. Ce processus de décomposition s’inverse dans l’obscurité. La stabilité des sels et des complexes de cyanure dépend du pH et, par conséquent, leurs impacts environnementaux potentiels et leurs interactions (c’est-à-dire leurs effets aigus ou chroniques, leur atténuation et leur ré-émission) peuvent varier.
Les complexes de cyanure métallique forment également des composés de type sel – avec des cations de métaux alcalins ou lourds, comme le ferrocyanure de potassium (K4Fe(CN)6) ou le ferrocyanure de cuivre (Cu2), dont la solubilité varie en fonction du cyanure métallique et du cation. Presque tous les sels alcalins des cyanures de fer sont très solubles. Lors de la dissolution, ces sels doubles se dissocient et le complexe cyanure métallique libéré peut produire du cyanure libre. Les sels de métaux lourds des cyanures de fer forment des précipités insolubles à certains niveaux de pH.
L’ion cyanure se combine également avec le soufre pour former du thiocyanate, SCN-. Le thiocyanate se dissocie dans des conditions d’acidité faible, mais n’est généralement pas considéré comme une espèce de DMA parce qu’il a des propriétés complexantes similaires à celles du cyanure. Le thiocyanate est environ 7 fois moins toxique que le cyanure d’hydrogène, mais il est très irritant pour les poumons, car le thiocyanate s’oxyde chimiquement et biologiquement en carbonate, sulfate et ammoniac.
L’oxydation du cyanure, soit par des processus naturels, soit par le traitement d’effluents contenant du cyanure, peut produire du cyanate, OCN-. Le cyanate est moins toxique que l’HCN, et s’hydrolyse facilement en ammoniac et en dioxyde de carbone.
Cyanuration
Le procédé d’extraction de l’or du minerai avec du cyanure est appelé cyanuration. La réaction, connue sous le nom d’équation d’Elsner, est :
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Bien que l’affinité du cyanure pour l’or soit telle qu’il est extrait préférentiellement, le cyanure formera également des complexes avec d’autres métaux du minerai, notamment le cuivre, le fer et le zinc. La formation de complexes fortement liés, tels que ceux avec le fer et le cuivre, immobilisera le cyanure qui serait autrement disponible pour dissoudre l’or.
Les cyanures de cuivre sont modérément stables ; leur formation peut causer des problèmes opérationnels et environnementaux, car les eaux usées ou les résidus de ces opérations peuvent avoir des concentrations de cyanure considérablement plus élevées que celles qui seraient présentes en l’absence de cuivre.
Les concentrations élevées de cuivre dans le minerai augmentent les coûts et réduisent les efficacités de récupération en exigeant des taux d’application de cyanure plus élevés pour compenser le réactif qui se complexe avec le cuivre plutôt qu’avec l’or.
La cyanuration est également affectée négativement par la présence de soufre libre ou de minéraux sulfurés dans le minerai. Le cyanure lixiviera préférentiellement les minéraux sulfurés et réagira avec le soufre pour produire du thiocyanate. Ces réactions favoriseront également l’oxydation des espèces de soufre réduit, ce qui augmentera la nécessité d’ajouter de la chaux pour contrôler le pH à un niveau suffisant pour éviter la volatilisation du cyanure d’hydrogène (HCN).