Turbidez y sólidos en agua de proceso minera

La filtración de sólidos en agua de proceso minera es una de esas tareas que parecen resueltas hasta que se miran los números: un filtro de arena corta en 12 a 20 micras, y todo lo que pasa por debajo de ese umbral termina desgastando impulsores, ensuciando membranas y obligando a bancos de cartuchos que hay que reponer cada pocas semanas. Este artículo repasa qué se puede lograr con filtración granular fina y qué medir para decidirlo.

Qué son la turbidez y los sólidos suspendidos y por qué aparecen en agua de proceso minera

Definición y química del problema

Los sólidos suspendidos totales (SST) miden masa por unidad de volumen; la turbidez, en NTU, mide la dispersión de la luz y es sensible sobre todo al particulado fino. Dos aguas con el mismo valor de SST pueden tener turbidez muy distinta según el tamaño de partícula.

Para el diseño importa un tercer indicador: el SDI (Silt Density Index), que estima el potencial de ensuciamiento coloidal de una membrana. Un agua con turbidez aceptable puede tener un SDI inadmisible, y ese es el escenario que arruina trenes de ósmosis inversa.

Valores típicos en agua de proceso minera (mg/L)

El rango es enorme: desde algunas decenas de mg/L en agua recuperada de espesadores hasta valores muy altos en agua de contacto y escorrentía durante eventos de lluvia. Lo que define el diseño no es el promedio sino el pico y la distribución de tamaño de partícula, que hay que caracterizar.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• SST y turbidez en el aporte y a la salida de cada etapa, con muestreo en condición normal y en condición de pico.
• SDI cuando aguas abajo hay membranas.
• Distribución de tamaño de partícula, para saber si el problema está por encima o por debajo del corte del filtro instalado.
• Indicadores de campo: frecuencia de reemplazo de cartuchos, desgaste de impulsores y sellos, pérdida de carga creciente en las líneas.

Causas: de dónde viene el problema

Arrastre de finos desde chancado y molienda

Cada etapa de reducción de tamaño genera partículas finas que el agua de proceso arrastra. Cuanto más fina la molienda, mayor la fracción por debajo de las 10 micras, que es precisamente la que atraviesa los filtros convencionales.

Recirculación de agua desde espesadores

El agua clarificada del espesador nunca está libre de sólidos: lleva finos que no sedimentaron y, con frecuencia, restos de floculante. Al recircular, esos finos se acumulan vuelta tras vuelta.

Aguas superficiales con estacionalidad de sólidos

En cuencas de montaña, el deshielo y las lluvias de verano multiplican la carga de sólidos en pocas horas. Un sistema dimensionado para el promedio anual queda fuera de servicio justo cuando más se lo necesita.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

Los sólidos abrasivos desgastan impulsores, camisas, sellos y válvulas; el particulado fino ensucia intercambiadores y membranas; y la turbidez remanente afecta cualquier proceso que dependa de agua clara, incluido el consumo humano en campamento. En sistemas de aspersión y riego de caminos, tapan boquillas.

Riesgo normativo y de descarga

Los sólidos suspendidos son un parámetro habitual en los permisos de vertido que otorga la autoridad provincial en el marco de la Ley 24.585; en la provincia de Buenos Aires intervienen además la Autoridad del Agua (ADA) y, en la cuenca Matanza-Riachuelo, ACUMAR. Los valores límite varían por jurisdicción y cuerpo receptor: corresponde consultar el límite aplicable.

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

El costo más visible es el de los cartuchos desechables: un insumo recurrente, con costo logístico alto en faenas remotas y con un residuo sólido que hay que gestionar. A eso se suman las paradas por cambio de elementos y el desgaste acelerado del equipamiento rotativo.

Soluciones convencionales y sus límites

Filtros de arena: corte real de 12 a 20 micras

Son robustos, económicos y conocidos, pero su grado de filtración real ronda las 12 a 20 micras. Todo lo que está por debajo pasa. Además exigen más ciclos de retrolavado y más agua que los medios de alta superficie.

Cartuchos desechables: costo recurrente y residuo

Alcanzan cortes finos, pero son un consumible: cuanto más sucia el agua, más corta la vida del cartucho. En agua de proceso minera pueden convertirse en un costo operativo permanente y en un volumen de residuo considerable.

Microfiltración por membrana: CAPEX y limpiezas

Entrega calidad excelente, pero con inversión alta, necesidad de pretratamiento y un régimen de limpiezas químicas que en agua minera puede ser exigente. La alternativa Watch Water® correspondiente es ultrafiltración de agua.

Solución Watch Water: Crystolite®, Zeosorb®

Crystolite®: mecanismo de acción y qué resuelve

Crystolite®, el primer medio filtrante granular que retiene hasta 0,5 micras, trabaja por filtración de superficie en tanque presurizado: el 90% de los sólidos queda retenido sobre el lecho y no dentro de él. Esa diferencia mecánica es la que permite alcanzar el corte submicrónico sin obstruir el medio y limpiar con retrolavados cortos, de 5 a 10 minutos, que consumen hasta un 80% menos de agua que un medio tradicional.

El fabricante lo declara como alternativa granular a la microfiltración por membrana y a los cartuchos desechables, con caudales de 10 a 15 veces superiores a los de filtros tradicionales a igual grado de filtración submicrónica, y con una reducción de SDI de 5 a 8 veces mayor que la de sus competidores más cercanos. Tolera pH de 3 a 12 y tiene vida útil declarada de 10 a 15 años. Un escenario vecino, con la misma química de fondo, es el de eliminar hierro y manganeso agua de pozo industrial.

Zeosorb®: mecanismo de acción y qué resuelve

Zeosorb®, la zeolita natural de alta superficie específica, filtra en profundidad hasta 3 micras —frente a las 12 a 20 micras de arena y antracita— y suma un segundo mecanismo: el intercambio catiónico sobre la red de aluminosilicato, que capta amonio, metales pesados, cationes de dureza y materia orgánica disuelta.

Su ventaja práctica es la reconversión: permite duplicar la capacidad de un tren de filtración sin agregar tanques, cambiando solo el medio, con un lecho mono-media más simple de cargar que la combinación arena + antracita. Trabaja a 7,5 – 17,5 gpm/pie² en filtro a presión frente a los 7,5 – 8,5 de arena y antracita, requiere la mitad de ciclos de retrolavado y entre un tercio y la mitad menos de agua, con vida útil declarada superior a 10 años. En la misma familia temática se encuentra control de biofilm en torres de enfriamiento.

Su límite está declarado: por la carga negativa de su superficie, no adsorbe aniones.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Desarenado y sedimentación para la carga gruesa, que no debe llegar a un filtro fino.
2. Filtración en profundidad sobre zeolita para bajar SST y turbidez hasta 3 µm y capturar cationes.
3. Filtración submicrónica sobre el medio de 0,5 µm cuando el destino exige SDI bajo o agua clara de proceso.
4. Destino: membranas, agua de sello, agua de servicio o consumo, según calidad alcanzada.

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

• No son clarificadores. La carga gruesa debe removerse antes; un filtro fino alimentado con agua muy cargada se retrolava todo el tiempo.
• La zeolita no adsorbe aniones: no actúa sobre cromato, arseniato ni selenato.
• No remueven sales disueltas. La conductividad y el TDS no cambian con la filtración.
• No reemplazan al tratamiento químico cuando hay coloides estabilizados que requieren coagulación previa.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

SST y turbidez en condición normal y de pico, distribución de tamaño de partícula, SDI si hay membranas aguas abajo, pH, temperatura, hierro, manganeso, dureza, materia orgánica, caudal medio y pico, presión disponible y caudal de retrolavado. Para un escenario acotado puede verse ultrafiltración de agua.

Dimensionamiento de los lechos

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

El lecho se acondiciona con retrolavado hasta agua clara. Durante las primeras semanas conviene registrar turbidez de salida y pérdida de carga con frecuencia alta, para calibrar el disparo del retrolavado por presión diferencial. Después, el control se estabiliza en turbidez, SDI si corresponde y consumo de agua de retrolavado por ciclo. Una aplicación concreta de este criterio es pretratamiento para desalinización, proteja sus membranas de RO.

Ejemplo típico de aplicación

Reemplazo de un banco de cartuchos por filtración granular submicrónica

Como ejemplo típico: una planta concentradora del NOA que alimenta su tren de ósmosis inversa a través de un banco de cartuchos de 5 µm y los reemplaza cada pocas semanas por colmatación. El planteo consiste en intercalar filtración granular —zeolita para la carga principal y medio submicrónico para el pulido— y dejar los cartuchos como protección final en lugar de como filtro de trabajo.

Qué se mide antes y después

Turbidez y SST en aporte y salida, SDI antes de membranas, consumo mensual de cartuchos, agua de retrolavado por ciclo y presión diferencial del tren de membranas. El indicador económico es el costo total por metro cúbico filtrado, no el precio del medio.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se pueden extrapolar los rangos de diseño de lecho y de retrolavado. No se puede extrapolar la duración del ciclo: depende de la carga real, de la distribución de tamaño de partícula y de la estacionalidad del agua cruda.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Caudal a filtrar en m³/h y régimen de operación.
• SST y turbidez en condición normal y de pico, con estacionalidad.
• SDI y destino del agua filtrada.
• pH, temperatura, hierro, manganeso y materia orgánica.
• Presión disponible, caudal máximo de retrolavado y filtros existentes que se puedan reconvertir.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Para sólidos, el dato que más aporta es la prueba sobre el agua real en condición de pico, no en condición promedio. GWC define el alcance a partir del análisis y de la caracterización de partícula.

Si el agua viene del lavado de material, conviene ver el artículo sobre tratamiento del agua de lavado de áridos; y si el destino son membranas, el de incrustación de sulfatos en ósmosis inversa minera. En el blog hay notas sobre filtros de sedimentos y sobre tamaño de partículas.

Envíenos los datos de sólidos y el caudal: le devolvemos el dimensionamiento de los lechos y una comparación de costo frente al consumo actual de cartuchos.

Solicite su cotización a GWC