Gatunki cyjanków
Termin cyjanek odnosi się do pojedynczo naładowanego anionu składającego się z jednego atomu węgla i jednego atomu azotu połączonych potrójnym wiązaniem, CN-. Najbardziej toksyczną formą cyjanku jest wolny cyjanek, który zawiera sam anion cyjankowy i cyjanowodór, HCN, zarówno w stanie gazowym, jak i wodnym. Przy pH 9,3 – 9,5 CN- i HCN znajdują się w równowadze, w równych ilościach. Przy pH 11, ponad 99% cyjanku pozostaje w roztworze jako CN-, podczas gdy przy pH 7, ponad 99% cyjanku będzie występować jako HCN. Chociaż HCN jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, jego rozpuszczalność maleje wraz ze wzrostem temperatury i w warunkach wysokiego zasolenia. Zarówno gaz jak i ciecz HCN są bezbarwne i mają zapach gorzkich migdałów, chociaż nie wszystkie osoby są w stanie wykryć ten zapach.
Cyjanek jest bardzo reaktywny, tworząc proste sole z kationami metali ziem alkalicznych i kompleksy jonowe o różnej mocy z licznymi kationami metali; stabilność tych soli zależy od kationu i od pH. Sole cyjanku sodu, potasu i wapnia są dość toksyczne, ponieważ są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, a zatem łatwo rozpuszczają się, tworząc wolny cyjanek. Operacje zazwyczaj otrzymują cyjanek jako stały lub rozpuszczony NaCN lub Ca(CN)2. Słabe lub umiarkowanie stabilne kompleksy, takie jak kompleksy kadmu, miedzi i cynku, są klasyfikowane jako słabo rozpuszczalne w kwasach (WAD). Chociaż kompleksy metal-cyjanek same w sobie są znacznie mniej toksyczne niż wolny cyjanek, ich dysocjacja uwalnia wolny cyjanek, jak również kation metalu, który również może być toksyczny. Nawet w zakresie neutralnego pH większości wód powierzchniowych, kompleksy metal-cyjanek WAD mogą dysocjować na tyle, aby być szkodliwe dla środowiska, jeśli występują w wystarczająco wysokich stężeniach.
Cyjanek tworzy kompleksy ze złotem, rtęcią, kobaltem i żelazem, które są bardzo stabilne nawet w warunkach lekko kwaśnych. Jednakże, zarówno żelazo- jak i żelazocyjanki rozkładają się uwalniając wolny cyjanek, gdy są wystawione na bezpośrednie działanie światła ultrafioletowego w roztworach wodnych. Ten proces rozkładu ulega odwróceniu w ciemności. Stabilność soli i kompleksów cyjankowych zależy od pH, a zatem ich potencjalny wpływ na środowisko i interakcje (tj. ich ostre lub chroniczne skutki, atenuacja i ponowne uwalnianie) mogą się różnić.
Kompleksy cyjanków metali tworzą również związki typu soli z kationami metali alkalicznych lub ciężkich, takie jak żelazocyjanek potasu (K4Fe(CN)6) lub żelazocyjanek miedzi (Cu2), których rozpuszczalność różni się w zależności od cyjanku metalu i kationu. Prawie wszystkie alkaliczne sole cyjanków żelaza są bardzo dobrze rozpuszczalne, podczas rozpuszczania te podwójne sole dysocjują, a uwolniony kompleks cyjanku metalu może wytwarzać wolny cyjanek. Sole metali ciężkich cyjanków żelaza tworzą nierozpuszczalne osady przy pewnych poziomach pH.
Jon cyjankowy łączy się również z siarką tworząc tiocyjanian, SCN-. Tiocyjanian dysocjuje w warunkach słabego kwasu, ale zazwyczaj nie jest uważany za gatunek WAD, ponieważ ma podobne właściwości kompleksujące jak cyjanek. Tiocyjanian jest około 7 razy mniej toksyczny niż cyjanowodór, ale jest bardzo drażniący dla płuc, ponieważ tiocyjanian chemicznie i biologicznie utlenia się do węglanu, siarczanu i amoniaku.
Otlenianie cyjanku, albo w wyniku procesów naturalnych, albo w wyniku oczyszczania ścieków zawierających cyjanek, może wytwarzać cyjanian, OCN-. Cyjanian jest mniej toksyczny niż HCN i łatwo hydrolizuje do amoniaku i dwutlenku węgla.
Cyjanizacja
Proces ekstrakcji złota z rudy za pomocą cyjanku nazywany jest cyjanizacją. Reakcja, znana jako równanie Elsnera, jest następująca:
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Chociaż powinowactwo cyjanku do złota jest takie, że jest ono ekstrahowane preferencyjnie, cyjanek będzie również tworzył kompleksy z innymi metalami z rudy, w tym z miedzią, żelazem i cynkiem. Tworzenie silnie związanych kompleksów, takich jak te z żelazem i miedzią, powoduje wiązanie cyjanku, który w przeciwnym razie byłby dostępny do rozpuszczania złota.
Cyjanki miedzi są umiarkowanie stabilne; ich tworzenie się może powodować zarówno problemy operacyjne, jak i środowiskowe, ponieważ ścieki lub odpady przeróbcze z takich operacji mogą mieć znacznie wyższe stężenia cyjanku niż byłyby obecne przy braku miedzi.
Wysokie stężenia miedzi w rudzie zwiększają koszty i obniżają wydajność odzysku, wymagając wyższych dawek cyjanku w celu skompensowania odczynnika, który kompleksuje się z miedzią, a nie ze złotem.
Na cyjanowanie niekorzystnie wpływa również obecność wolnej siarki lub minerałów siarczkowych w rudzie. Cyjanek będzie preferencyjnie wypłukiwał minerały siarczkowe i będzie reagował z siarką w celu wytworzenia tiocyjanianu. Reakcje te będą również wzmacniać utlenianie zredukowanych gatunków siarki, zwiększając wymóg dodawania wapna w celu kontrolowania pH na poziomie wystarczającym do uniknięcia ulatniania się cyjanowodoru (HCN).
.