NACN-nátrium-cianid alkalmazások a kohászatban és a vegyiparban

Bevezetés

A nátrium-cianid (NaCN) egy kémiai vegyület, amely a kohászatban és a vegyiparban egyaránt jelentős szerepet játszik. Erősen mérgező természete ellenére egyedülálló kémiai tulajdonságai miatt számos ipari folyamatban nélkülözhetetlen. Ez a cikk a különböző alkalmazási területekkel foglalkozik Nátrium-cianid ezen a két kulcsfontosságú ipari ágazaton belül.

A nátrium-cianid tulajdonságai

A nátrium-cianid fehér kristályos szilárd anyag, gyenge, keserű mandula szaggal. Móltömege körülbelül 49.01 g/mol. Vízben nagyon jól oldódik, körülbelül 46 grammja oldódik fel 100 ml vízben szobahőmérsékleten. A vegyület egy Na+-kationból és egy CN-anionból áll. Olvadáspontja körülbelül 564 °C, forráspontja körülbelül 1496 °C. Ezek a fizikai és kémiai tulajdonságok alapvető fontosságúak a különböző ipari forgatókönyvekben való alkalmazásának megértéséhez.

Alkalmazások a kohászatban

Arany és ezüst kivonás

Az egyik legismertebb alkalmazása Nátrium-cianid a kohászatban az arany és ezüst kinyerése érceikből. Ez a folyamat, az úgynevezett Ciánosodás, a cianidionok azon képességén alapul, hogy stabil komplexeket képeznek arannyal és ezüsttel. Oxigén és víz jelenlétében nátrium-cianid az ércben lévő arannyal a következőképpen reagál:

4Au + 8NaCN + O2 + 4H4O → XNUMXNa[Au(CN)XNUMX] + XNUMXNaOH

Az arany-cianid komplex [Au(CN)2]⁻ vízben oldódik, ami lehetővé teszi az arany elválasztását az ércmátrixtól. Ezt az oldatot ezután tovább dolgozzák fel a tiszta arany kinyerésére. Hasonlóképpen, az ezüst is kinyerhető hasonló reakciómechanizmussal. A cianidálás széles körben alkalmazott módszer a bányászatban, köszönhetően a nemesfémek alacsony minőségű ércekből történő visszanyerésének nagy hatékonyságának. A folyamat során azonban szigorú biztonsági és környezetvédelmi előírásokat kell követni, hogy megakadályozzuk a mérgező cianidvegyületek felszabadulását.

Fémlemezezés

A nátrium-cianidot galvanizálási eljárásokban is használják. Galvanizáláskor egy vékony fémréteget egy másik anyag felületére raknak le. A cianid alapú galvanizáló fürdőket fémek, például réz, ezüst, kadmium és cink bevonására használják. A fürdőben lévő cianidionok több funkciót is ellátnak. Segítik az anód fém feloldódását, biztosítva a fémionok folyamatos ellátását a lerakódáshoz. A cianid komplexképzőként is működik, ami javíthatja a lerakódott fémréteg minőségét. Csökkentheti a lerakódás szemcseméretét, ami simább és egyenletesebb bevonatot eredményez. Például az ezüstözésnél a bevonófürdőben lévő nátrium-cianid segít fényes, tapadó ezüst bevonat kialakításában az alapfelületen.

Acél keményedése

Acél keményítése esetén nátrium-cianidot használnak az acéltárgyak felületi keménységének növelésére. Az eljárás során az acélt cianidot tartalmazó vegyület jelenlétében hevítik. A cianid magas hőmérsékleten lebomlik, szén- és nitrogénatomok szabadulnak fel. Ezek az atomok az acél felületébe diffundálva kemény vegyületeket, például vaskarbidokat és nitrideket képeznek. Ez kemény külső réteget eredményez az acélon, miközben a mag viszonylag puha és rugalmas marad. A nátrium-cianid használata a keményítés során növelheti az acél alkatrészek kopásállóságát és fáradási szilárdságát, így alkalmassá teszi őket olyan alkalmazásokhoz, mint a fogaskerekek, tengelyek és csapágyak.

Alkalmazások a vegyiparban

Szerves vegyületek szintézise

A nátrium-cianid kulcsfontosságú kiindulási anyag számos szerves vegyület szintéziséhez. Gyógyszerek, műanyagok, színezékek és egyéb vegyszerek előállításához használják. Például a gyógyszeriparban olyan gyógyszerek szintézisében használják, mint a penicillin, a B₆-vitamin és a folsav. A penicillin szintézisében a nátrium-cianid egy sor olyan reakcióban vesz részt, amelyek az antibiotikum jellegzetes β-laktám gyűrűszerkezetének kialakulásához vezetnek.

A műanyagok gyártása során a nátrium-cianid felhasználható monomerek szintetizálására. Például akrilnitril előállításához használják, amely monomer a poliakrilnitril (PAN) előállításához, amely a szintetikus szálak és műanyagok gyártásában általánosan használt polimer. A nátrium-cianid reakciója más vegyszerekkel is vezethet különféle szerves intermedierek képződéséhez, amelyeket tovább dolgoznak a kívánt végtermékek előállítására.

Szervetlen cianidok előállítása

A nátrium-cianidot kiindulási anyagként használják más fontos szervetlen anyagok előállításához cianidok. Például előállítására használják Kálium-cianid (KCN), cink-cianid (Zn(CN)₂) és réz-cianid (CuCN). Ezek a szervetlen cianidok saját alkalmazásaik vannak a különböző iparágakban. A kálium-cianidot galvanizálásban használják, különösen arany és ezüst bevonatánál. A cink-cianidot a horganyzási folyamatban, a réz-cianidot pedig a réz galvanizálásában és bizonyos rézalapú ötvözetek előállításában használják. Ezeknek a szervetlen cianidoknak az előállítása általában abból áll, hogy nátrium-cianidot reagáltatnak a megfelelő fémsókkal vagy más kémiai reakciókkal.

Használata a kémiai elemzésben

A kémiai elemzésben a nátrium-cianid bizonyos analitikai technikákban használható. Például bizonyos fémionok oldatban történő meghatározásánál a cianid használható komplexképző szerként. A fémionokat tartalmazó oldathoz nátrium-cianid hozzáadásával specifikus fém-cianid komplexek képződnek. Ezek a komplexek gyakran jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek, például színük vagy oldhatóságuk, amelyek felhasználhatók a fémionok azonosítására vagy mennyiségi meghatározására. A nátrium-cianid rendkívüli toxicitása miatt azonban a kémiai elemzésben való felhasználása erősen szabályozott, és gyakran előnyben részesítik az alternatív, kevésbé toxikus módszereket, ha rendelkezésre állnak.

Biztonsági megfontolások

Fontos megjegyezni, hogy a nátrium-cianid rendkívül mérgező. A nátrium-cianid expozíció, akár belélegzés, akár lenyelés, akár bőrrel való érintkezés útján, végzetes lehet. Úgy fejti ki hatását, hogy megzavarja a sejtlégzést, meggátolva a sejteket az oxigén hatékony felhasználásában. A nátrium-cianid ipari felhasználása során szigorú biztonsági intézkedéseket kell bevezetni. A nátrium-cianidot kezelő dolgozóknak megfelelő egyéni védőfelszerelést kell viselniük, beleértve a kesztyűt, védőszemüveget és légzésvédőt. A nátrium-cianid tárolására szolgáló létesítményeket úgy kell megtervezni, hogy megakadályozzák a szivárgásokat és a kiömléseket, és baleset-elhárítási terveket kell készíteni a véletlen kibocsátás esetére. A környezetvédelem is komoly aggodalomra ad okot, mivel a nátrium-cianid környezetbe kerülése súlyos következményekkel járhat a vadon élő állatokra és a vízforrásokra.

Összegzés

A nátrium-cianid – eredendő toxicitása ellenére – sokrétű és fontos felhasználási területe van mind a kohászatban, mind a vegyiparban. A kohászatban nélkülözhetetlen a nemesfém-kivonáshoz, a fémbevonathoz és a tokokedzéshez. A vegyiparban kulcsfontosságú kiindulási anyagként szolgál számos szerves és szervetlen vegyület szintéziséhez, és alkalmazható a kémiai elemzésben. A nátrium-cianid használatát azonban mindig szigorú biztonsági és környezetvédelmi intézkedéseknek kell kísérniük, hogy minimálisra csökkentsük ezzel a rendkívül mérgező vegyülettel kapcsolatos kockázatokat. A technológia fejlődésével folyamatosan törekednek olyan alternatív módszerek kifejlesztésére, amelyekkel azonos ipari célok érhetők el ilyen veszélyes vegyszer használata nélkül, de jelenleg a nátrium-cianid továbbra is számos ipari folyamat létfontosságú összetevője.