Sales de magnesio comunes en soluciones acuosas y tecnologías para su eliminación y purificación
Las sales de magnesio contribuyen a la dureza del agua y se encuentran de forma natural en las aguas subterráneas y el agua de mar. En el agua, están presentes principalmente como iones de magnesio disueltos (Mg2+) compensados por iones como cloruro, sulfato y bicarbonato; la composición del agua y sus condiciones determinan qué minerales pueden precipitar.
¿Necesita controlar la dureza debida al magnesio, tratar una salmuera rica en magnesio o evitar depósitos en el agua de proceso? El tratamiento adecuado depende del análisis completo del agua, de la calidad deseada del agua o del producto recuperado y de cómo se gestionarán los residuos y el concentrado.
Del análisis del agua al planteamiento del tratamiento
Caracterizar la corriente (magnesio, calcio, alcalinidad, sulfato, cloruro, sílice, sólidos disueltos totales [TDS], pH, temperatura y caudal) → definir el objetivo (ablandamiento, desalinización, reutilización o recuperación de magnesio) → comparar las opciones de tratamiento → evaluar los residuos y el concentrado. Se trata de un marco de decisión; la secuencia de procesos depende de la composición química real del agua.
Sales de magnesio comunes y dónde se encuentran
| Sal o forma de magnesio | Fórmula | Aplicación, sector o uso habitual | Corrientes acuosas en las que suele encontrarse |
|---|---|---|---|
| Cloruro de magnesio | MgCl2 | Producción de magnesio, fabricación de productos químicos, deshielo y control del polvo. | Agua de mar, aguas subterráneas salinas, salmueras residuales del procesamiento de potasa, agua de procesos químicos y algunas escorrentías del deshielo. El magnesio y el cloruro se encuentran como iones disueltos, no como moléculas de sal intactas. |
| Sulfato de magnesio | MgSO4 | Producción de fertilizantes y productos químicos; procesamiento de minerales. | Agua de mar, aguas subterráneas ricas en sulfato, salmueras mineras y de proceso, corrientes relacionadas con fertilizantes y concentrados de desalinización. |
| Bicarbonato de magnesio en agua dura | Mg2+ con HCO3− | Química natural de las aguas carbonatadas; normalmente no se aísla como sal seca estable. | Aguas subterráneas en contacto con dolomita u otras rocas carbonatadas que contienen magnesio. El calentamiento o los cambios de pH pueden alterar los equilibrios de los carbonatos y favorecer la formación de depósitos. |
| Agua que contiene magnesio y nitrato | Mg2+ con NO3− | Producción de fertilizantes y productos químicos especializados. | Escorrentías relacionadas con fertilizantes y aguas de proceso. El nitrato y el magnesio son iones disueltos; no debe suponerse que el agua contenga un compuesto de nitrato de magnesio diferenciado. |
| Minerales de carbonato de magnesio / precipitados | MgCO3 y fases de carbonato hidratado | Magnesita y minerales afines; posibles sólidos recuperados en algunas operaciones de tratamiento o procesamiento de minerales. | Puede encontrarse como sólidos minerales en suspensión o formarse cuando la composición química del agua favorece la precipitación; por lo general, no es una fuente muy soluble de magnesio disuelto. |
| Precipitado de hidróxido de magnesio | Mg(OH)2 | Se forma durante la precipitación a pH elevado, el ablandamiento o la recuperación de magnesio. | Se produce como sólido en algunos procesos de tratamiento tras ajustar el pH; no suele estar presente como sal disuelta en agua neutra. |
Como referencia, el agua de mar media contiene unos 1.350 mg/L de magnesio. Las concentraciones en agua dulce varían según la geología local; el agua que interactúa con depósitos de carbonatos, sulfatos o cloruros ricos en magnesio puede contener bastante más que el agua procedente de formaciones ricas en silicatos.
Solubilidad, dureza y depósitos
El cloruro de magnesio y el sulfato de magnesio son muy solubles, por lo que pueden permanecer en solución a medida que se concentra el agua. En cambio, el carbonato de magnesio y el hidróxido de magnesio son sólidos poco solubles en las condiciones pertinentes para el tratamiento del agua. Un resultado de magnesio por sí solo no permite predecir la formación de incrustaciones: el pH, la alcalinidad, la temperatura, la fuerza iónica y otros iones disueltos afectan a la saturación de los minerales y a la precipitación.
En las aguas naturales e industriales, el magnesio disuelto forma parte de un sistema de iones mixtos. Evalúe el análisis completo y las condiciones de operación antes de sacar conclusiones sobre la formación de depósitos, la recuperación o el rendimiento de un proceso de tratamiento.
Soluciones de separación, ablandamiento y concentración
Las posibles opciones de tratamiento para aguas que contienen magnesio tienen distintos objetivos. La selección del proceso debe tener en cuenta los iones que compiten, la recuperación de agua, los residuos y cualquier producto de magnesio que se desee obtener.
| Desafío de tratamiento del agua | Posible opción de proceso | Consideraciones para la selección |
|---|---|---|
| Reducir la dureza causada por el magnesio y el calcio | Ablandamiento del agua o intercambio catiónico | El ablandamiento puede eliminar la dureza mediante precipitación o intercambio iónico. El intercambio iónico sustituye los iones responsables de la dureza por otros cationes y genera una corriente de regeneración que debe gestionarse. |
| Reducir las sales disueltas en agua salobre o salina | Ósmosis inversa (RO) | Retiene los iones disueltos en un concentrado. El pretratamiento y la recuperación dependen de la dureza, el sulfato, la alcalinidad, la sílice, la salinidad y la forma de gestionar el concentrado. |
| Separar preferentemente muchos iones divalentes de las sales monovalentes | Nanofiltración (NF) | La NF puede retener magnesio y otros iones multivalentes en distintos grados; el rendimiento varía según la membrana, la presión y la composición del agua de alimentación. Por sí sola, no produce un producto de magnesio puro. |
| Concentrar o separar corrientes de iones disueltos | Electrodiálisis (ED) o electrodiálisis reversible (EDR) | El transporte de iones depende de la selección de la membrana y de la composición de la mezcla. Verifique el transporte de magnesio, la selectividad y el control de las incrustaciones para la aplicación específica. |
| Recuperar magnesio o gestionar salmuera de alta concentración | Precipitación con control del pH, seguida, cuando proceda, de una separación sólido-líquido; o evaporación y cristalización en una línea de tratamiento ZLD | La precipitación puede producir hidróxido de magnesio en condiciones adecuadas. Para cada corriente deben evaluarse las mezclas de sales, la pureza del producto, la demanda de reactivos y la gestión de los residuos. |
Evaluación de una corriente que contiene magnesio
Un análisis representativo debe incluir magnesio, calcio, sodio, potasio, cloruro, sulfato, alcalinidad, sílice, sólidos disueltos totales (TDS), pH y temperatura, además del caudal y la calidad requerida del agua tratada. En un proyecto de recuperación, también deben definirse las especificaciones del producto y los requisitos de gestión de residuos. Los ensayos de laboratorio o las pruebas piloto pueden ayudar a evaluar el rendimiento cuando sean importantes la variabilidad de la alimentación, la precipitación o el ensuciamiento. La evaluación de la viabilidad del proceso de Lenntech describe su enfoque de evaluación.
Consultar sobre un problema de tratamiento de agua
Para consultar sobre una composición específica de agua o salmuera, póngase en contacto con Lenntech en info@lenntech.com.
Fuentes y lecturas complementarias
- USGS: Aguas subterráneas en entornos de agua dulce y salada de la costa atlántica — componentes principales del agua de mar promedio, incluido el magnesio.
- USGS PHREEQC: Ejemplo de composición del agua de mar y especiación acuosa.
- Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), WaterSense at Work: Purificación y ablandamiento del agua.
- EPA de EE. UU.: Guía de referencia sobre tecnologías de tratamiento de aguas afectadas por la minería — ósmosis inversa y pretratamiento.
- USGS: Recogida y análisis de muestras de agua para determinar minerales y gases disueltos — magnesio en aguas naturales.