תפקידו של נתרן ציאניד בכימיקלים לעיבוד מינרלים

מבוא

נתרן ציאניד (NaCN) הוא כימיקל חיוני בתחום ה- עיבוד מינרלים, למרות אופיו הרעיל ביותר. תכונותיו הכימיות הייחודיות מאפשרות לו למלא תפקידים משמעותיים בתהליכים שונים, במיוחד בהפקת מתכות יקרות. מאמר זה מתעמק בתפקודים וביישומים הספציפיים של סודיום ציאניד בעיבוד מינרלים.

תכונות כימיות של נתרן ציאניד

נתרן ציאניד הוא אבקה לבנה וגבישית עם ריח שקדים מריר עדין. הוא מסיס מאוד במים והוא היגרוסקופי, כלומר הוא סופג בקלות לחות מהאוויר. בתמיסה מימית, הוא מתפרק ליוני נתרן (Na⁺) ויוני ציאניד (CN⁻). יון הציאניד הוא המין המרכזי האחראי על תגובתיותו בעיבוד מינרלים. יש לו זיקה חזקה ליוני מתכת מסוימים, המהווה את הבסיס ליישומיו.

תפקידו בהפקת זהב וכסף

מיצוי זהב

אחד היישומים הידועים ביותר של סודיום ציאניד בעיבוד מינרלים נמצא ב מיצוי זהבהתהליך מבוסס על העובדה שזהב יכול ליצור קומפלקסים יציבים עם יוני ציאניד בנוכחות חמצן. ניתן לייצג את התגובה הכוללת באופן הבא:

4Au + 8NaCN + O₂+ 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂]+ 4NaOH

בתגובה זו, זהב מתחמצן על ידי חמצן ולאחר מכן יוצר קומפלקס מסיס, נתרן אורוציאניד (Na[Au(CN)₂]). לאחר מכן ניתן להפריד קומפלקס זה ממטריצת העפרה, בדרך כלל באמצעות תהליך של ספיחה על פחם פעיל או באמצעות אבק אבץ לצורך צמנטציה כדי לשקם את הזהב.

השימוש של סודיום ציאניד בהפקת זהב יש מספר יתרונות. הוא זול יחסית בהשוואה לשיטות חלופיות מסוימות. התהליך גם יעיל ביותר, ומסוגל להפיק זהב מעפרות באיכות נמוכה. לדוגמה, בפעילות כריית זהב בקנה מידה גדול כמו אלו בדרום אפריקה ובאוסטרליה, שטיפת ציאניד נמצאת בשימוש נרחב. עם זאת, השימוש בנתרן ציאניד בהפקת זהב מעלה גם חששות סביבתיים ובטיחותיים משמעותיים עקב רעילותו.

מיצוי כסף

בדומה לזהב, ניתן להפיק כסף גם באמצעות נתרן ציאניד. כסף יוצר קומפלקס מסיס עם יוני ציאניד, כגון Na[Ag(CN)₂]. תהליך החילוץ של כסף דומה מבחינה רעיונית לזה של זהב, וכולל שטיפת העפרה באמצעות תמיסה המכילה ציאניד. שיטה זו יעילה להפקת כסף מעפרות שונות המכילות כסף, כולל ארג'נטיט (Ag₂S) וכסף קרן (AgCl).

תפקיד בהפרדת מתכות וטיהורן

פירוק סלקטיבי

ניתן להשתמש בנתרן ציאניד כדי להמיס באופן סלקטיבי מתכות מסוימות מתערובת של מינרלים. לדוגמה, בעפרה מורכבת המכילה נחושת, אבץ ומתכות אחרות יחד עם מתכות יקרות, ניתן להשתמש בנתרן ציאניד כדי להמיס זהב וכסף באופן מועדף תוך השארת מתכות בסיסיות אחרות מאחור. סלקטיביות זו מבוססת על היציבות היחסית של הקומפלקסים מתכת-ציאניד שנוצרים. קבועי היציבות של קומפלקסים מתכת-ציאניד משתנים, כאשר זהב וכסף יוצרים קומפלקסים יציבים מאוד, בעוד שחלק מהמתכות הבסיסיות יוצרות קומפלקסים פחות יציבים בתנאים מסוימים.

לדוגמה, בעפרת נחושת-זהב, ניתן להסיר את הנחושת תחילה באמצעים אחרים כגון ציפה או שטיפה חומצית. לאחר מכן, ניתן להשתמש בנתרן ציאניד כדי לשטוף את הזהב הנותר. המסה סלקטיבית זו מאפשרת הפרדה וטיהור יעילים של מתכות יקרות מעפרות מורכבות.

קומפלקסציה לטיהור

לאחר שנוצרו קומפלקסים של מתכת-ציאניד, ניתן לעבד אותם עוד לצורך טיהור. לדוגמה, במקרה של מיצוי זהב, לאחר היווצרות Na[Au(CN)₂], ניתן להפריד את הקומפלקס מהזיהומים בתמיסה. ניתן לטפל בקומפלקס הציאניד בחומר מחזר כדי לזרז זהב טהור. במקרים מסוימים, ניתן להשתמש בקומפלקסים של מתכת-ציאניד בתהליכי ציפוי אלקטרוליטי. בציפוי אלקטרוליטי, הקומפלקס של מתכת-ציאניד משמש כמקור ליוני מתכת. יוני הציאניד בקומפלקס מסייעים בשליטה על קצב השקיעה של המתכת על המצע, וכתוצאה מכך נוצר ציפוי מתכת אחיד ודביק יותר.

שיקולי סביבה ובטיחות

למרות יעילותו בעיבוד מינרלים, נתרן ציאניד הוא רעיל ביותר. אפילו כמויות קטנות עלולות להיות קטלניות אם נבלעות, נשאפות או נספגות דרך העור. בסביבה, אם משתחרר נתרן ציאניד, הוא עלול להוות איום חמור על חיים ימיים ואורגניזמים יבשתיים. ציאניד יכול להגיב עם מים וליצור מימן ציאניד (HCN), גז נדיף ורעיל ביותר.

כדי להפחית סיכונים אלה, תקנות בטיחות וסביבה מחמירות מסדירות את השימוש, האחסון וההובלה של נתרן ציאניד בתעשיית עיבוד המינרלים. מתקני כרייה ועיבוד חייבים ליישם מערכות בלימה וטיפול נאותות כדי למנוע שחרור של פסולת המכילה ציאניד. לדוגמה, שיטות טיפול כגון כלור אלקליין, חמצון מי חמצן וחמצון גופרית דו-חמצנית באוויר משמשות לפירוק ציאניד בשפכים לפני פליטתם.

סיכום

נתרן ציאניד ממלא תפקיד חיוני בעיבוד מינרלים, במיוחד בהפקת מתכות יקרות כמו זהב וכסף ובתהליכי הפרדה וטיהור מתכות. יכולתו ליצור קומפלקסים יציבים עם יוני מתכת מסוימים הופכת אותו לריאגנט יעיל. עם זאת, רעילותו הקיצונית מחייבת ניהול בטיחות וסביבה קפדני. ככל שתעשיית הכרייה ממשיכה להתפתח, קיים צורך גובר לפתח שיטות חלופיות שיכולות להשיג תוצאות דומות ללא הסיכונים הנלווים לשימוש בנתרן ציאניד. אף על פי כן, לעת עתה, נתרן ציאניד נותר כימיקל חשוב בערכת הכלים לעיבוד מינרלים, כאשר יישומיו מאוזנים בקפידה מול הצורך בבטיחות והגנה על הסביבה.