La arena silícea en bruto no puede utilizarse tal cual en la industria. Antes de su comercialización, debe someterse a una serie de tratamientos destinados a aumentar su contenido en SiO₂, reducir las impurezas —como los óxidos de hierro— y obtener una granulometría precisa. Lavado, trituración, cribado, separación magnética: cada proceso cumple unos requisitos estrictos en función de la aplicación prevista, ya sea en la industria del vidrio, la fundición o la filtración.
¿Por qué tratar la arena silícea en bruto?
Las impurezas que hay que eliminar (Fe₂O₃, arcillas, óxidos)
La arena silícea en bruto nunca sale pura del yacimiento. Varias impurezas se adhieren a los granos de cuarzo y deterioran la calidad de la arena antes de cualquier tratamiento.
Las tres grandes categorías de impurezas que hay que eliminar son:
- Fe₂O₃ (óxido de hierro) : tiñe el vidrio de verde o marrón, incluso con un contenido de 0,03 %
- Las arcillas : forman una capa alrededor de los granos y alteran la granulometría
- Los óxidos de aluminio y titanio (Al₂O₃, TiO₂) : afectan negativamente a las propiedades físicas del producto final
Estas impurezas finas no se eliminan con un simple enjuague. La purificación de la arena silícea requiere procesos mecánicos combinados para liberar cada contaminante adherido a la superficie de las partículas de arena.
En Djebel Ouazzan, Silice Santa Cruz parte de una arena naturalmente selectiva. Este yacimiento presenta un alto contenido inicial de SiO₂, lo que reduce la cantidad de impurezas que hay que tratar desde el momento de la extracción.
Los objetivos de pureza en función del uso final
Cada sector industrial establece un umbral concreto de dióxido de silicio que hay que alcanzar. Este umbral condiciona directamente el rendimiento del producto acabado.
La fabricación del vidrio exige el nivel más alto: SiO₂ > 99 %, con un contenido de Fe₂O₃ reducido al mínimo para preservar la transparencia óptica. La fundición admite un umbral ligeramente inferior, en torno al 98 %, suficiente para resistir los metales fundidos a 1 550 °C.
A continuación se indican los puntos clave por aplicación:
- Cristalería y vidrio plano : SiO₂ > 99 %, granulometría 0–2 mm
- Fundición de metales ferrosos y no ferrosos : SiO₂ > 98 %
- Filtración de aguas y piscinas : SiO₂ > 96 %, calibre 0,4/0,8 mm
- Construcción y minerales : umbral menos estricto, prioridad a la uniformidad granulométrica
La sílice de alta pureza destinada a la cerámica técnica y a los refractarios, cumple unas especificaciones químicas similares a las de la cristalería, con un requisito térmico adicional en cuanto a la estabilidad durante la cocción.
¿Cómo se trata la arena silícea?
Lavado y limpieza de sedimentos
El lavado es el punto de partida de todo tratamiento de la arena silícea. Una lavadora de tambor agita los granos en el agua y desprende las partículas arcillosas adheridas a la superficie. La acción mecánica rompe los agregados que el agua por sí sola no basta para disolver.
A continuación, se lleva a cabo la deslimado. Esta etapa elimina los sedimentos y las partículas finas en suspensión mediante hidrociclones o cribas de deshidratación. El tamaño de los granos determina los ajustes de separación que se adoptan.
En Silice Santa Cruz, este proceso se lleva a cabo sin utilizar ningún producto químico. El reciclaje del agua de lavado reduce el consumo total de la planta. Cada lote tratado sale calibrado, limpio y conforme a las especificaciones industriales nada más salir de la instalación de tratamiento.
Desgaste por humedad
La abrasión húmeda resulta eficaz allí donde el simple lavado no da resultado. El principio se basa en la fricción intergranular : los granos de arena rozan entre sí debido a la fuerte agitación. Esta abrasión mecánica arranca las capas de óxido de hierro y las arcillas de la ganga adheridas a la superficie del cuarzo.
En una planta de tratamiento, las celdas de atrición reciben la arena en forma de pulpa concentrada. La densidad de la pulpa condiciona directamente la eficacia del tratamiento de los minerales.
De esta etapa se desprenden dos resultados concretos:
- Superficies de cuarzo limpias residuos de incrustaciones ferrosas
- Contenido reducido de Fe₂O₃ para cumplir con los requisitos más estrictos en materia de cristalería
Para el arena de fundición, esta etapa elimina las arcillas indeseadas que dificultan el moldeo metálico. En el caso de la arena de vidrio de calidad A, resulta imprescindible para reducir el contenido de Fe₂O₃ por debajo de 0,02 %.
Separación por gravedad
La canaleta en espiral Se basa en una ley física sencilla: los minerales pesados y los granos de sílice no tienen la misma densidad. Esta diferencia basta para separarlos sin necesidad de ningún reactivo químico.
La pulpa circula a lo largo de la espiral. Las partículas densas —ilmenita, hematita, óxidos de hierro— se desplazan hacia el exterior de la curva. Los granos de cuarzo, más ligeros, permanecen en el centro y forman un flujo propio y diferenciado.
El canal tiene tres salidas:
- El concentrado de sílice, directamente aprovechable
- El mineral intermedio, revisado en una segunda ronda
- Los residuos pesados, desviados hacia el depósito de decantación
Este proceso reduce significativamente el contenido de Fe₂O₃, antes de que el separador magnético no completa el proceso de depuración para alcanzar los umbrales de calidad del agua más exigentes.
Separación magnética
El separador magnético de placas húmedas se centra en los minerales ferrosos que la espiral no retiene por completo. La limonita, la hematita y la biotita quedan atrapadas en el flujo de arena tras la separación por gravedad.
Un campo magnético de aproximadamente 13 000 oersted atrae estas partículas ligeramente magnéticas. El cuarzo, que no es magnético, atraviesa el equipo sin desviarse.
Este proceso permite alcanzar una tasa de Fe₂O₃ inferior a 0,02 %, umbral exigido por la industria del vidrio. Silice Santa Cruz integra esta etapa directamente en su proceso de tratamiento en El Aricha.
Entre los minerales captados se encuentran, entre otros:
- La limonita y la hematita, los óxidos de hierro más comunes
- La turmalina y la biotita, minerales paramagnéticos finos
El nivel de humedad de la pulpa influye directamente en la eficacia de la captura magnética. Un ajuste preciso de la densidad de sólidos optimiza el rendimiento del equipo.
Flotación y clasificación granulométrica
La flotación se lleva a cabo tras la separación magnética. En las celdas de flotación, se inyecta aire en la pulpa de arena en suspensión. Las burbujas ascienden y arrastran hacia la superficie los óxidos de hierro residuales, el feldespato y la mica, formando una espuma cargada de impurezas que se retira mecánicamente.
El pH y los reactivos colectores determinan la eficacia del proceso. Un ajuste preciso permite alcanzar un contenido de SiO₂ cercano al 99 % en la arena para vidrio de calidad A.
A continuación, entra en juego la clasificación granulométrica. Los hidrociclones separan las fracciones según su tamaño y densidad. En el caso de la arena de fundición, una corte a 350 µm Aísla la fracción activa. Para la filtración, el intervalo de 0,4–0,8 mm se establece como referencia. Silices Santa Cruz clasifica cada lote en función del uso final del cliente.
¿Qué equipos se necesitan para una planta de tratamiento?
Trommels, hidrociclones y cribas
El trommel es el primer filtro mecánico de la cadena. Este tambor giratorio perforado gira con una ligera inclinación: los granos de menos de 2 mm pasan a través de las mallas, los residuos gruesos se extraen por el extremo del tambor y se envían a un molino de bolas.
Esta clasificación primaria protege los equipos posteriores y estabiliza el flujo de alimentación. Sin esta etapa, las cribas finas se atascarían rápidamente.
A continuación, el hidrociclón se encarga de la fracción fina. Genera una fuerza centrífuga que separa las partículas en función de su densidad. Los lodos con alto contenido en Fe₂O₃ se evacuan por el rebosadero, mientras que la arena silícea concentrada desciende hacia las espirales.
El criba fina se encarga de la última clasificación granulométrica antes de la separación. Una malla calibrada a 0,8 mm garantiza una alimentación homogénea y regular de los equipos de separación posteriores, lo que constituye una condición indispensable para una aumento de la producción sin pérdida de calidad.
Depurador por atrición y separador magnético
El depurador por atrición funciona en un medio húmedo. Agita la arena a una concentración de pulpa de 65 a 70 %. La intensa fricción entre los granos desprende las capas de arcilla y los óxidos resistentes que los equipos de lavado convencionales no logran eliminar.
Este sistema utiliza un circuito cerrado para reducir el consumo de agua. El resultado: menos vertidos y unos costes operativos controlados.
A continuación, entra en acción el separador magnético. En la cadena de producción se encadenan dos tipos de equipos:
- El separador de tambor (aproximadamente 4 000 gauss): capta los minerales altamente magnéticos
- El separador de alto gradiente (HGMS) : trata las partículas residuales con baja magnetización
Silices Santa Cruz integra estos dos equipos en su proceso de El Aricha. Esta combinación garantiza una pureza constante, lote tras lote.
Gestión y reciclaje de las aguas de proceso
El tratamiento en húmedo de la arena silícea consume mucha agua. Reciclar estas aguas de proceso reduce la presión sobre los recursos naturales y cumple con los requisitos normativos vigentes.
Existen tres soluciones técnicas para gestionar estos flujos:
- Las lagunas : almacenamiento natural por sedimentación por gravedad, adecuado para grandes espacios disponibles
- Los tanques de sedimentación compactos : dos depósitos que se alternan, uno en funcionamiento y otro a la espera de ser vaciado
- Los clarificadores AKA-SET : clarificación rápida del agua para su reutilización inmediata en el lavado
Algunos sistemas de eliminación de partículas finas alcanzan una tasa de reciclaje del 95 % del agua de proceso.
El precio de una instalación varía en función del caudal tratado y del tipo de clarificador elegido. En Silices Santa Cruz, el tratamiento mecánico del agua incluye la recirculación de las aguas de lavado desde la fase de diseño del proceso, sin añadir productos químicos.
¿Para qué se utiliza la arena de sílice tratada?
La arena de sílice tratada se utiliza en sectores muy diversos. Es uno de los minerales más abundantes de la corteza terrestre, la sílice solo resulta útil a nivel industrial tras su purificación.
La industria del vidrio sigue siendo el principal mercado mundial. Requiere un SiO₂ superior al 99 % para producir vidrio flotado, envases o fibras ópticas. La fundición admite un umbral ligeramente inferior —en torno al 98 %— para fabricar moldes capaces de contener acero fundido.
Hay otros sectores que utilizan calidades específicas:
- Filtración de agua y piscinas : granulometría de 0,4 a 0,8 mm, vida útil de 3 a 5 años
- Construcción : arena gruesa de 2–5 mm para hormigones y morteros
- Chorro de arena abrasivo : dureza 7 en la escala de Mohs para decapar superficies metálicas
Silices Santa Cruz suministra cada grado calibrado de acuerdo con estos requisitos específicos.
Descubre los detalles de los usos industriales y domésticos de la arena silícea, aplicación por aplicación.
Más información sobre los usos de la arena silícea
Arena tratada sin productos químicos: el enfoque de Silices Santa Cruz
Un proceso 100 % mecánico e hidráulico
Silice Santa Cruz procesa su arena silícea sin ácido, sin reactivos de flotación y sin aditivos superficiales. El proceso se basa únicamente en el agua y en la acción mecánica: lavado en tambor, desfangado mediante hidrociclones, trituración en húmedo, separación por gravedad mediante espirales y, por último, separación magnética.
Esta elección se debe directamente a la calidad del yacimiento. La arena extraída en Djebel Ouazzan, en la provincia de Tlemcen, presenta un contenido natural superior al 98 % de SiO₂ desde el momento de su extracción. Mientras que un mineral de baja ley requiere una costosa lixiviación ácida para poder cumplir las especificaciones industriales, un yacimiento naturalmente puro solo necesita un proceso de purificación física.
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