Cianidfajok
A cianid kifejezés egy egyszeresen töltött anionra utal, amely egy szénatomból és egy nitrogénatomból áll, és hármas kötéssel, CN-, kapcsolódik. A cianid legmérgezőbb formája a szabad cianid, amely magában foglalja magát a cianid aniont és a hidrogén-cianidot, HCN-t, akár gáz-, akár vizes állapotban. 9,3-9,5 pH-nál a CN- és a HCN egyensúlyban van, mindkettő egyenlő mennyiségben van jelen. 11-es pH-nál a cianid több mint 99%-a CN-, míg 7-es pH-nál a cianid több mint 99%-a HCN formájában marad oldatban. Bár a HCN jól oldódik vízben, oldhatósága a hőmérséklet emelkedésével és erősen sós körülmények között csökken. A HCN gáz és folyadék egyaránt színtelen és keserűmandula szaga van, bár nem minden ember érzékeli a szagot.
A cianid nagyon reaktív, egyszerű sókat képez alkáliföldfém kationokkal és különböző erősségű ionkomplexeket számos fémkationnal; e sók stabilitása a kationtól és a pH-tól függ. A nátrium-, kálium- és kalcium-cianid sói meglehetősen mérgezőek, mivel vízben jól oldódnak, és így könnyen oldódnak szabad cianiddá. Az üzemek általában szilárd vagy oldott NaCN vagy Ca(CN)2 formájában kapják a cianidot. A gyenge vagy mérsékelten stabil komplexeket, például a kadmium, a réz és a cink komplexeit a gyenge savval disszociálható (WAD) komplexek közé sorolják. Bár a fém-cianid komplexek önmagukban sokkal kevésbé mérgezőek, mint a szabad cianid, disszociációjuk során a fémkation mellett szabad cianid is felszabadul, amely szintén mérgező lehet. Még a legtöbb felszíni víz semleges pH-tartományában is a WAD fém-cianid komplexek eléggé disszociálhatnak ahhoz, hogy elég nagy koncentrációban környezetkárosítóak legyenek.
A cianid arany, higany, kobalt és vas komplexeket képez, amelyek még enyhén savas körülmények között is nagyon stabilak. Azonban mind a ferro-, mind a vas- és vas-cianidok bomlanak, és szabad cianidot szabadítanak fel, ha közvetlen ultraibolya fénynek teszik ki őket vizes oldatokban. Ez a bomlási folyamat sötétben megfordul. A cianid-sók és komplexek stabilitása pH-függő, ezért lehetséges környezeti hatásaik és kölcsönhatásaik (azaz akut vagy krónikus hatásuk, csillapodásuk és újbóli felszabadulásuk) eltérőek lehetnek.
A fémcianid-komplexek alkáli- vagy nehézfém-kationokkal is képeznek só – típusú vegyületeket, mint például a kálium-ferrocianid (K4Fe(CN)6) vagy a réz-ferrocianid (Cu2), amelyek oldhatósága a fémcianidtól és a kationtól függően változik. A vas-cianidok szinte valamennyi alkáli sója jól oldódik, oldódáskor ezek a kettős sók disszociálnak, és a felszabaduló fém-cianid-komplex szabad cianidot eredményezhet. A vas-cianidok nehézfémsói bizonyos pH-értékeknél oldhatatlan csapadékot képeznek.
A cianidion a kénnel is egyesülve tiocianátot, SCN–t képez. A tiocianát gyenge savas körülmények között disszociál, de általában nem tekintik WAD fajnak, mivel hasonló komplexképző tulajdonságokkal rendelkezik, mint a cianid. A tiocianát körülbelül hétszer kevésbé mérgező, mint a hidrogén-cianid, de nagyon irritálja a tüdőt, mivel a tiocianát kémiailag és biológiailag karbonáttá, szulfáttá és ammóniává oxidálódik.
A cianid oxidációja, akár természetes folyamatok, akár cianidot tartalmazó szennyvíz kezelése során cianát, OCN- keletkezhet. A cianát kevésbé mérgező, mint a HCN, és könnyen hidrolizálódik ammóniává és szén-dioxiddá.
Cianidálás
Az arany ércből cianiddal történő kinyerésének folyamatát cianidálásnak nevezik. Az Elsner-egyenlet néven ismert reakció a következő:
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Bár a cianidnak az aranyhoz való affinitása olyan, hogy azt előszeretettel vonja ki, a cianid az érc más fémekkel, köztük rézzel, vassal és cinkkel is komplexeket képez. Az erősen kötött komplexek, például a vassal és a rézzel való komplexképződés leköti azt a cianidot, amely egyébként az arany feloldására rendelkezésre állna.
A réz-cianidok mérsékelten stabilak; képződésük üzemeltetési és környezetvédelmi problémákat is okozhat, mivel az ilyen műveletekből származó szennyvíz vagy végtermék jelentősen magasabb cianidkoncentrációt tartalmazhat, mint amilyen egyébként a réz hiányában lenne.
Az érc magas rézkoncentrációja növeli a költségeket és csökkenti a kinyerési hatékonyságot, mivel nagyobb cianid adagolási arányt igényel a reagens kompenzálására, amely inkább a rézzel, mint az arannyal komplexálódik.
A ciánozást a szabad kén vagy szulfidos ásványok jelenléte az ércben szintén kedvezőtlenül befolyásolja. A cianid előnyben részesíti a szulfidásványok kioldását, és a kénnel reakcióba lépve tiocianátot termel. Ezek a reakciók fokozzák a redukált kénfajták oxidációját is, növelve a mész hozzáadásának szükségességét a pH megfelelő szinten történő szabályozásához, hogy elkerülhető legyen a hidrogén-cianid (HCN) elpárolgása.