¿Qué es el cianuro?

El cianuro es una sustancia química altamente tóxica que puede encontrarse en diferentes formas, tanto naturales como sintéticas. Su fórmula más común es el ión cianuro (CN⁻), compuesto por un átomo de carbono unido a un átomo de nitrógeno mediante un enlace triple. 

Naturalmente podemos en contra el cianuro en pequeñas cantidades en algunas plantas y alimentos, como las semillas de manzana, durazno, almendra amarga y la yuca (mandioca), si no se prepara adecuadamente, también puede ser producido por microorganismos.

Otras formas de encontrar el cianuro son:

• Cianuro de hidrógeno (HCN): un gas incoloro, muy venenoso y con olor a almendras amargas.
• Sales de cianuro: como el cianuro de sodio (NaCN) y el cianuro de potasio (KCN), que son sólidos solubles en agua y también muy tóxicos.

Cianuro en la minería

La medición de cianuro en la industria minera es un tema crucial por razones de seguridad, eficiencia del proceso y cumplimiento ambiental. El cianuro se utiliza comúnmente en la minería, especialmente en la extracción de oro y plata, mediante un proceso conocido como lixiviación con cianuro.

Inicialmente la roca que contiene oro o plata es triturada y molida para aumentar la superficie de contacto del mineral con el cianuro. Posteriormente se realiza el proceso de lixiviación, se mezcla el mineral molido con una solución diluida de cianuro de sodio (NaCN) o cianuro de potasio (KCN). El cianuro disuelve el oro (o la plata) formando un complejo soluble:

Este proceso puede hacerse en tanques (lixiviación por agitación) o directamente sobre pilas de mineral (lixiviación en pilas).

Tipos de lixiviación:

• Lixiviación en pilas: En este método, el mineral previamente triturado se apila en grandes montículos sobre plataformas impermeables, conocidas como pads de lixiviación. Estas pilas se irrigan de manera continua con una solución diluida de cianuro, que se infiltra lentamente a través del material, disolviendo el oro contenido en el mineral. La solución enriquecida con oro, llamada solución cianurada, es recolectada al pie de la pila mediante un sistema de drenaje y canalización. Posteriormente, se procesa para recuperar el oro y luego se recircula sobre la pila, repitiendo el ciclo hasta agotar el contenido metálico aprovechable del mineral.
• Lixiviación en tanques: En este proceso, el mineral triturado se mezcla con una solución de cianuro en grandes tanques agitados, donde las condiciones de lixiviación (como pH, temperatura y concentración de cianuro) son controladas con mayor precisión. Esta técnica ofrece mayor eficiencia en la recuperación del oro y menor riesgo de derrames ambientales, debido a su carácter cerrado y más gestionado. Sin embargo, los residuos generados, conocidos como relaves, deben almacenarse en depósitos especiales (presas de relaves), cuya falla puede tener consecuencias ambientales graves, como ha ocurrido en varios incidentes internacionales.

El cianuro (generalmente en forma de cianuro de sodio, NaCN) es un reactivo químico que disuelve el oro y la plata del mineral. Es eficiente y relativamente económico, lo que lo ha convertido en el método preferido en muchas operaciones mineras.

Una vez que el oro ha sido disuelto en la solución de cianuro, se recupera utilizando uno de los siguientes métodos:

• Adsorción con carbón activado (CIP/CIL): El método más común en la minería moderna. La solución rica en oro pasa por columnas o tanques que contienen carbón activado, el cual adsorbe selectivamente los complejos de oro y cianuro.
• Precipitación con zinc (Proceso Merrill-Crowe): La solución rica se desoxigena y luego se le añade polvo de zinc, que reduce el oro y la plata, precipitándolos:

Este método se usa principalmente cuando el contenido metálico es alto o cuando se requiere obtener oro más puro.

Una vez concluida la etapa de adsorción, se inicia el proceso de desorción y fundición, mediante el cual se recupera el oro retenido en el carbón activado. Esta recuperación se realiza utilizando una solución caliente de cianuro de sodio y soda cáustica (NaOH) en sistemas a presión, como los procesos Zadra o AARL.

La solución rica en oro resultante se conduce a una celda electrolítica, donde el metal se deposita sobre cátodos de acero inoxidable o lana de acero. El material acumulado, conocido como lodo anódico, se seca, se mezcla con fundentes y se funde en un horno, dando origen a los lingotes de doré, una aleación que contiene principalmente oro y plata. Estos lingotes se envían posteriormente a refinerías para su purificación final.

Manejo de Relaves

Un componente esencial del proceso es la gestión de los residuos, conocidos como relaves, que consisten en sólidos y líquidos residuales tras la extracción del oro. Estos se almacenan en depósitos de relaves o presas de colas, estructuras diseñadas con materiales impermeables y sistemas de drenaje para evitar la filtración de sustancias tóxicas al medio ambiente.

El diseño de estos depósitos debe cumplir estrictos criterios geotécnicos, hidrológicos y ambientales, y su operación requiere monitoreo constante para prevenir riesgos como fallas estructurales, filtraciones o rebalses. Aunque poco frecuentes, los colapsos en estas estructuras pueden tener consecuencias ambientales catastróficas.

Antes de liberar o reutilizar el agua del proceso, es fundamental tratar la solución con cianuro para reducir su toxicidad. Entre los métodos más comunes se encuentran:

• Proceso SO₂/aire (INCO): El cianuro libre reacciona con dióxido de azufre y oxígeno en presencia de cobre como catalizador, transformándose en cianato, una forma mucho menos tóxica:

• Peróxido de hidrógeno (H₂O₂): Este agente oxida rápidamente el cianuro a cianato. Es común en plantas pequeñas o cuando se requiere un tratamiento rápido y eficiente.
• Biodegradación natural: En condiciones controladas y cuando las concentraciones de cianuro son bajas, este puede degradarse por fotodegradación (exposición a la luz solar) y acción de microorganismos presentes en el entorno. No obstante, este método requiere un monitoreo riguroso para garantizar su efectividad y seguridad.

¿Cómo monitorear este parámetro?

Hanna Instruments ofrece soluciones especializadas para la medición de cianuro en medios acuosos. El electrodo combinado de ion selectivo para cianuro HI4109 está diseñado específicamente para determinar con precisión la concentración de iones de cianuro en solución.

Para análisis fotométricos, el medidor portátil HI97714 permite medir concentraciones de cianuro en muestras de agua en un intervalo de 0.000 a 0.200 mg/L (ppm). Este equipo utiliza una adaptación del método de Piridina-Pirazolona y cuenta con un sistema óptico avanzado que incorpora un LED y un filtro de interferencia de banda estrecha, garantizando lecturas precisas, estables y repetibles.

Por otra parte, el espectrofotómetro visible HI802 iris® es un instrumento compacto y versátil con un sistema óptico de has dividido. Cubre un intervalo de longitud de onda de 340 a 900 nm y viene preprogramado con 103 métodos de análisis, los cuales incluyen información completa como la longitud de onda, tipo de vial, curva de calibración y temporizadores. Además, permite crear hasta 100 métodos personalizados. Gracias a su lector de códigos de barras extraíble y adaptadores de cubetas, se facilita la identificación rápida de métodos y la medición con diferentes tipos de viales.

En el caso específico del análisis de cianuro, el HI802 iris® permite medir concentraciones de 0.000 a 0.200 mg/L como CN⁻, utilizando una longitud de onda de 610 nm, un vial de 22 mm de diámetro y el método de Piridina-Pirazolona.

Especificaciones del HI802

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El cianuro, compuesto formado por un átomo de carbono y uno de nitrógeno, es una molécula de triple enlace con carga negativa de 1, donde el átomo de carbono tiene un estado de oxidación de +2 y el nitrógeno con un estado de oxidación de -3-. El ser humano está en contacto diariamente con el cianuro a través de los alimentos, bebidas, cigarros y medicinas. El cigarro contiene 0.5 mg/cigarro; la sal de mesa 20 mg/kg, las almendras 297 mg/kg, y también está presente en frutas y vegetales como la fresa, manzana, durazno, coliflor, y en las bebidas alcohólicas.

Aunque se puede pensar que el mayor uso del cianuro se encuentra en la industria minera y metalúrgica, solo el 13% de la producción mundial se emplea en este tipo de industrias.

Para la industria de la galvanoplastia, el galvanizado y la joyería, se usa en los procesos de flotación de los metales base como el fierro y el cobre. Debido a la alta afinidad del cianuro por el oro y la plata, este compuesto se ha usado ampliamente en la industria para la extracción de estos metales a partir de los minerales que los contienen. El proceso del cianuro incluye la disolución del oro (y la plata presente en su forma soluble) a partir del mineral en una solución diluida de cianuro de sodio o de potasio, en presencia de cal y oxígeno. Usando la concentración óptima de cianuro, aproximadamente 0.05% de NaCN, se disolverán las partículas de oro a una razón de 3.25 mg por centímetro cuadrado por hora. Después se retiran las partículas más grandes de oro por gravedad antes de la cianuración. Esta operación se realiza a una concentración menor a 0.3%. La adición de cal se realiza para evitar la hidrólisis y neutralizar los componentes ácidos presentes en la mezcla. También se agrega la cal para la descomposición de los carbonatos en el agua, para acortar el tiempo del sedimentado y para aumentar la eficiencia de la extracción para ciertos tipos de minerales.

La concentración del cianuro en las aguas residuales está regulada por normas internacionales y locales, y la industria debe observar dichas normas para evitar altas concentraciones de cianuro libre y total en sus desechos. Existen tecnologías para la eliminación del cianuro que incluyen métodos químicos, biológicos, electroquímicos y fotoquímicos. Generalmente estos tratamientos tienen el objetivo de convertir el cianuro en compuestos que son insolubles y que no se pueden absorber por parte de los organismos vivos.

En la oxidación electroquímica, los iones cianuro se pueden destruir en el ánodo como metales que se recolectan en el cátodo. En una primera etapa el ion cianuro y sus complejos se oxidan en el ánodo para dar iones cianato, que son descompuestos posteriormente a dióxido de carbono y gas nitrógeno en el cátodo, siendo estos productos no tóxicos, o al menos no en el grado en que lo es el cianuro.

La concentración del cianuro libre, los complejos de cianuro y el cianuro concentrado se pueden manipular a voluntad en este proceso. Este método es altamente dependiente del pH, el voltaje y la solución electrolítica. También tienen una gran influencia los materiales de construcción del cátodo y del ánodo, los cuales afectarán la cinética de la reacción. Una ventaja de este método es que los costos de operación son bajos y el proceso de destrucción del cianuro es amigable con el medio ambiente. Los valores de milivoltaje de ORP deben ser medidos y controlados de manera continua, por lo que es necesario instalar los medidores o controladores adecuados y con las características necesarias para soportar las condiciones de operación y la presencia de corrientes eléctricas o interferencias no deseadas para dichas mediciones. Los electrodos con matching pin son la alternativa más efectiva para que las corrientes eléctricas derivadas del proceso no tengan influencia sobre las mediciones de pH y ORP. HANNA® instruments diseña y fabrica el controlador de ORP HI8720 que es adecuado para las instalaciones donde se requiera eliminar el cianuro por métodos electroquímicos. El controlador HI8720 incluye accesorios para montaje en tablero, tiene funciones de diagnóstico automático, y es posible seleccionar el punto de ajuste para una dosificación de oxidación o reducción. En la parte frontal tienen un teclado de membrana que los protege de las condiciones exteriores, y una señal de salida de 4-20 mA permite el registro o el envío de dicha señal a un PLC.

Referencias

Kuyucak, N., Akcil, A. Cyanide and removal options from effluents in gold mining and metallurgical Processes. Recuperado de:

https://fulltext.study/preview/pdf/233406.pdf

Wai, W., Mujumdar A., Gold extraction and recovery processes. Recuperado de:

https://www.eng.nus.edu.sg/m3tc/M3TC_Technical_Reports/Gold%20Extraction%20and%20Recovery%20Processes.pdf

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