Especies de cianuro
El término cianuro se refiere a un anión cargado singularmente que consiste en un átomo de carbono y un átomo de nitrógeno unidos con un triple enlace, CN-. La forma más tóxica del cianuro es el cianuro libre, que incluye el propio anión cianuro y el cianuro de hidrógeno, HCN, ya sea en estado gaseoso o acuoso. A un pH de 9,3 – 9,5, el CN- y el HCN están en equilibrio, con cantidades iguales de cada uno. A un pH de 11, más del 99% del cianuro permanece en solución como CN-, mientras que a un pH de 7, más del 99% del cianuro existirá como HCN. Aunque el HCN es muy soluble en agua, su solubilidad disminuye con el aumento de la temperatura y en condiciones altamente salinas. Tanto el HCN gaseoso como el líquido son incoloros y tienen el olor de las almendras amargas, aunque no todos los individuos pueden detectar el olor.
El cianuro es muy reactivo, formando sales simples con cationes alcalinotérreos y complejos iónicos de fuerza variable con numerosos cationes metálicos; la estabilidad de estas sales depende del catión y del pH. Las sales de cianuro de sodio, potasio y calcio son bastante tóxicas, ya que son muy solubles en agua, por lo que se disuelven fácilmente para formar cianuro libre. Las operaciones suelen recibir el cianuro en forma de NaCN o Ca(CN)2 sólido o disuelto. Los complejos débiles o moderadamente estables, como los de cadmio, cobre y zinc, se clasifican como disociables en ácido débil (WAD). Aunque los complejos metal-cianuro por sí mismos son mucho menos tóxicos que el cianuro libre, su disociación libera cianuro libre, así como el catión metálico, que también puede ser tóxico. Incluso en el rango de pH neutro de la mayoría de las aguas superficiales, los complejos metal-cianuro de WAD pueden disociarse lo suficiente como para ser perjudiciales para el medio ambiente si se encuentran en concentraciones suficientemente altas.
El cianuro forma complejos con el oro, el mercurio, el cobalto y el hierro que son muy estables incluso en condiciones ligeramente ácidas. Sin embargo, tanto los ferrocianuros como los ferricianuros se descomponen para liberar cianuro libre cuando se exponen a la luz ultravioleta directa en soluciones acuosas. Este proceso de descomposición se invierte en la oscuridad. La estabilidad de las sales y complejos de cianuro depende del pH y, por lo tanto, sus posibles impactos e interacciones ambientales (es decir, sus efectos agudos o crónicos, la atenuación y la re-liberación) pueden variar.
Los complejos de cianuro metálico también forman compuestos de tipo salino con cationes de metales alcalinos o pesados, como el ferrocianuro de potasio (K4Fe(CN)6) o el ferrocianuro de cobre (Cu2), cuya solubilidad varía con el cianuro metálico y el catión. Casi todas las sales alcalinas de cianuros de hierro son muy solubles, al disolverse estas sales dobles se disocian y el complejo de cianuro metálico liberado puede producir cianuro libre. Las sales de metales pesados de cianuros de hierro forman precipitados insolubles a ciertos niveles de pH.
El ion cianuro también se combina con el azufre para formar tiocianato, SCN-. El tiocianato se disocia en condiciones de acidez débil, pero normalmente no se considera una especie WAD porque tiene propiedades de complejación similares a las del cianuro. El tiocianato es aproximadamente 7 veces menos tóxico que el cianuro de hidrógeno, pero es muy irritante para los pulmones, ya que el tiocianato se oxida química y biológicamente en carbonato, sulfato y amoníaco.
La oxidación del cianuro, ya sea por procesos naturales o por el tratamiento de efluentes que contienen cianuro, puede producir cianato, OCN-. El cianato es menos tóxico que el HCN, y se hidroliza fácilmente a amoníaco y dióxido de carbono.
Cianuración
El proceso de extracción de oro del mineral con cianuro se llama cianuración. La reacción, conocida como ecuación de Elsner, es:
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Aunque la afinidad del cianuro por el oro es tal que se extrae preferentemente, el cianuro también formará complejos con otros metales del mineral, como el cobre, el hierro y el zinc. La formación de complejos fuertemente ligados, como los que se forman con el hierro y el cobre, retendrá el cianuro que, de otro modo, estaría disponible para disolver el oro.
Los cianuros de cobre son moderadamente estables; su formación puede causar problemas tanto operativos como ambientales, ya que las aguas residuales o los residuos de tales operaciones pueden tener concentraciones de cianuro significativamente más altas que las que estarían presentes en ausencia de cobre.
Las altas concentraciones de cobre en el mineral aumentan los costos y reducen las eficiencias de recuperación al requerir mayores tasas de aplicación de cianuro para compensar el reactivo que forma complejos con el cobre y no con el oro.
La cianuración también se ve afectada negativamente por la presencia de azufre libre o minerales de sulfuro en el mineral. El cianuro lixiviará preferentemente los minerales de sulfuro y reaccionará con el azufre para producir tiocianato. Estas reacciones también aumentarán la oxidación de las especies reducidas de azufre, aumentando la necesidad de añadir cal para controlar el pH a un nivel suficiente para evitar la volatilización del cianuro de hidrógeno (HCN).