Cómo eliminar el arsénico del agua de mina

Para eliminar arsénico del agua de mina no alcanza con elegir "un adsorbente": hay que saber en qué especie está el arsénico, a qué pH se va a operar y qué iones compiten por los mismos sitios activos. Este artículo ordena esas decisiones y compara las tres rutas de adsorción de la línea Watch Water, con sus capacidades declaradas y sus límites.

Qué es el arsénico y por qué aparece en agua de mina

Definición y química del problema

El arsénico aparece en agua en dos estados de oxidación relevantes. El arsenito, As(III), predomina en aguas reductoras y a pH neutro está mayormente en forma no cargada, lo que lo hace difícil de retener por procesos que dependen de la carga iónica. El arseniato, As(V), predomina en aguas oxigenadas, está cargado negativamente en el rango habitual de trabajo y por eso se adsorbe mucho mejor sobre superficies férricas.

Esa diferencia —no la concentración total— es la que decide la tecnología.

Valores típicos en agua de mina (mg/L)

En minería metalífera el arsénico aparece en aguas de contacto, drenajes y aguas de proceso en un rango que va desde centésimas hasta varias décimas de mg/L, y ocasionalmente por encima, según la mineralogía y el pH. En la Argentina se suma un factor geogénico: buena parte del agua subterránea de la región chaco-pampeana y de zonas del NOA tiene arsénico de origen natural, de modo que el agua de pozo de faena puede llegar ya con carga antes de cualquier contacto con el proceso.

El límite aplicable depende del uso: para agua de consumo rige el valor del Código Alimentario Argentino; para vertido, el que fije la autoridad provincial en el permiso. Corresponde consultar el límite aplicable en cada caso.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Arsénico total por espectrometría, y —clave— arsénico especiado para separar As(III) de As(V).
• Potencial redox y oxígeno disuelto, que anticipan qué especie va a predominar.
• Hierro, manganeso, fosfato, silicato y sulfato, los competidores más habituales por los sitios de adsorción.
• pH en línea, porque cada medio tiene su ventana óptima y desplazarse un punto cambia la capacidad.

Causas: de dónde viene el problema

Oxidación de arsenopirita y minerales sulfurados

La arsenopirita y otros sulfuros arseniados liberan arsénico al oxidarse, del mismo modo y por el mismo mecanismo que generan acidez. Donde hay drenaje ácido suele haber arsénico.

Contacto del agua con escombreras y relaves

El agua de lluvia y de deshielo que percola por escombreras de estéril y por el dique de colas moviliza arsénico de forma continua, con picos estacionales que coinciden con el aumento de caudal.

Aguas subterráneas anóxicas con arsénico geogénico

En pozos profundos y anóxicos el arsénico está mayormente como As(III), acompañado de hierro y manganeso disueltos. Es el escenario donde más errores de diseño se cometen: se dimensiona un adsorbente férrico pensando en As(V) y el rendimiento real queda muy por debajo.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

El arsénico no daña equipos por sí mismo, pero condiciona todo lo demás: obliga a segregar corrientes, limita el reúso del agua de proceso y transforma cualquier lodo de tratamiento en un residuo que hay que caracterizar antes de disponer. En campamentos y plantas donde el agua de pozo se usa para consumo, además, define la potabilización.

Riesgo normativo y de descarga

La actividad minera está alcanzada por la Ley 24.585 de protección ambiental minera, con aplicación de las autoridades provinciales; si el lodo arsenical queda encuadrado como residuo peligroso, rige la Ley 24.051 y su Decreto 831/93. Para agua de consumo en campamento se aplica el Código Alimentario Argentino. No conviene fijar un objetivo de tratamiento sin verificar antes el valor exacto vigente en la jurisdicción.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

El costo dominante en arsénico no es el equipo, es el medio: cuántos metros cúbicos de agua trata cada carga antes de agotarse y cuánto cuesta disponer del medio agotado. Un adsorbente con buena capacidad nominal pero que se satura rápido por competencia de fosfato o silicato puede resultar mucho más caro que otro de capacidad menor y comportamiento estable.

Soluciones convencionales y sus límites

Coagulación con sales férricas: lodo arsenical a disponer

Es efectiva y barata en reactivo, pero produce un volumen de lodo con arsénico que debe caracterizarse, deshidratarse y disponerse. En operaciones remotas ese costo logístico pesa más que el reactivo.

Alúmina activada: no regenerable en la práctica y sensible al pH

Funciona en una ventana de pH estrecha y su regeneración con soda y ácido genera un efluente concentrado de difícil manejo. Cuando no se regenera, el medio agotado es un residuo voluminoso. La alternativa Watch Water® correspondiente es RED-X.

Ósmosis inversa: rechazo concentrado y consumo energético

Separa muy bien el As(V), bastante menos el As(III) no cargado, y en cualquier caso no destruye nada: concentra el arsénico en el rechazo, que pasa a ser el nuevo problema. A eso se suman el consumo energético y la necesidad de pretratamiento. El mismo criterio aplicado a otro contexto se ve en metales pesados en efluentes mineros, cómo removerlos.

Solución Watch Water: Titansorb®, Ferrolox®, RED-X®

Titansorb®: mecanismo de acción y qué resuelve

Titansorb®, el adsorbente granular de dióxido de titanio específico para arsénico, disocia el agua en H⁺ y OH⁻ sobre una superficie hidrófila de alta afinidad y adsorbe oxianiones y cationes metálicos. Su diferencial operativo es que remueve As(III) y As(V) directamente, lo que evita la etapa de preoxidación obligatoria en otras tecnologías.

Capacidades declaradas por el fabricante: 48 a 60 g/kg para As(V) y 20 a 30 g/kg para As(III), medidas bajo condiciones ideales de laboratorio. La capacidad real depende de los iones competitivos presentes y debe estimarse con un ensayo de columna sobre el agua del cliente. El fabricante declara además que la adsorción es irreversible en condiciones de operación, sin desorción ni lixiviación posterior del arsénico, y que el medio agotado no constituye residuo peligroso. Un caso comparable, útil para contrastar, es hierro y manganeso en pozos de faena, cómo eliminarlos.

Ferrolox®: mecanismo de acción y qué resuelve

Ferrolox®, el hidróxido férrico amorfo de alta pureza, trabaja por quimisorción sobre Fe(OH)₃ con 270 m²/g de superficie específica y 70% de porosidad mínima. La afinidad del hierro férrico por los oxianiones es alta, pero no es igual para las dos especies de arsénico: el As(V) se adsorbe mucho más eficientemente que el As(III). En aguas subterráneas anóxicas, donde predomina el arsenito, puede requerirse preoxidación.

A cambio ofrece dos ventajas: es reactivable y reutilizable, y trata simultáneamente H₂S —hasta el 20% de su peso seco—, fosfatos, cobre, cromo y selenio, lo que lo vuelve atractivo cuando el arsénico viene acompañado. Para un escenario acotado puede verse remoción de fluoruros.

RED-X®: mecanismo de acción y qué resuelve

Cuando el arsénico llega junto a una carga compleja de metales y orgánicos, la ruta deja de ser una columna y pasa a ser un tren. El sistema RED-OXY® con RED-X® y generación in situ de ferratos produce flóculos de hidróxido férrico de altísima superficie que adsorben As(III) y As(V), fosfatos, fluoruros, Cr(VI), cobre, selenio y radionúclidos, y los separa por filtración. El fabricante aclara que la adsorción no es selectiva y que la dosis debe determinarse por prueba.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Especiación del arsénico y caracterización de competidores: sin ese dato, cualquier dimensionamiento es una apuesta.
2. Remoción de hierro, manganeso y sólidos aguas arriba, con Katalox Light®, que oxida y filtra hierro y manganeso hasta 3 µm; si hay hierro nativo, parte del arsénico se remueve por co-precipitación en esta misma etapa.
3. Ajuste de pH a la ventana óptima del medio elegido.
4. Columna de adsorción: Titansorb® si hay As(III) relevante o se quiere evitar la preoxidación; Ferrolox® si domina el As(V) o si hay H₂S y fosfatos que tratar en el mismo paso.
5. Control de salida y plan de recambio de medio por curva de ruptura.

Qué NO hacen estos medios (límites declarados por el fabricante)

• No son intercambiables. Ferrolox® adsorbe preferentemente As(V); Katalox Light® remueve arsénico por co-precipitación con hierro; Titansorb® adsorbe As(III) y As(V) directamente. Elegir mal la ruta es el error más caro.
• No trabajan fuera de su ventana de pH. Titansorb® tiene su óptimo entre 6,5 y 6,9; Catalytic Carbon® entre 6,5 y 6,8 para arsénico.
• Las capacidades publicadas son de laboratorio. Fosfato, silicato y otros oxianiones compiten y reducen la capacidad efectiva; el dato de diseño sale del ensayo de columna.
• No eliminan la necesidad de gestionar el medio agotado, aunque el fabricante declare que el de Titansorb® no es residuo peligroso: la caracterización local sigue siendo obligatoria.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Arsénico total y especiado, pH, potencial redox, oxígeno disuelto, hierro, manganeso, fosfato, silicato, sulfato, cloruros, alcalinidad, dureza, sólidos suspendidos, temperatura, caudal medio y pico, y el límite aplicable según uso.

Dimensionamiento de la columna

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

El arranque incluye retrolavado de acondicionamiento del lecho, verificación de pH de trabajo y muestreo frecuente durante las primeras semanas para construir la curva de ruptura real. Después, el control se estabiliza en arsénico de salida, pH, pérdida de carga y volumen tratado acumulado. Titansorb® no requiere químicos ni regeneración; Ferrolox® admite reactivación.

Ejemplo típico de aplicación

Tres rutas sobre la misma agua cruda con arsénico mixto

Planteado como ejemplo de cálculo: un pozo de faena de una minera de la Puna, con arsénico total en el rango de décimas de mg/L, mezcla de As(III) y As(V), hierro y manganeso presentes y sílice alta. Sobre esa agua conviven tres alternativas: filtrar primero hierro y manganeso y adsorber el arsénico remanente; ir directo a una columna de TiO₂ que no distingue especie; o tratar todo el conjunto con un tren de oxidación avanzada si hay además metales y orgánicos.

Qué se mide antes y después

Arsénico total y especiado, hierro, manganeso, fosfato, silicato, pH y turbidez, en entrada y salida de cada etapa. La curva de arsénico de salida contra volumen tratado es el dato que define el costo operativo real.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se puede extrapolar el criterio de selección. No se pueden extrapolar capacidades: las cifras de 48 a 60 g/kg o de 20 a 30 g/kg son de laboratorio, en condiciones ideales, y en un agua con fosfato y silicato altos la capacidad efectiva será menor. Lo que se transfiere de un sitio a otro es el método de ensayo, no el resultado.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Caudal a tratar en m³/h y régimen de operación.
• Arsénico total y, si existe, especiado; si no existe, lo indicamos como primer ensayo.
• Análisis fisicoquímico completo con hierro, manganeso, fosfato, silicato, sulfato y pH.
• Uso final del agua: consumo, proceso o vertido, y límite aplicable.
• Espacio, presión disponible y capacidad de retrolavado.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Para arsénico el ensayo de columna sobre el agua real no es opcional: es lo que traduce una capacidad de catálogo en metros cúbicos tratados por carga. GWC dimensiona sobre ese resultado y no sobre el valor nominal.

Si todavía no definió la especiación, el artículo sobre cómo elegir adsorbente según As(III) o As(V) desarrolla el criterio en detalle; y si el agua viene también con flúor, conviene ver fluoruros en agua de mina y aguas geotermales. En el blog hay además notas sobre arsénico en la minería y sobre arsénico en el agua de consumo.

Envíenos el análisis y el caudal: le devolvemos la ruta recomendada, el alcance del ensayo de columna y una estimación preliminar de consumo de medio.

Solicite su cotización a GWC