El hierro del pantano es una forma de depósito de hierro impuro que se desarrolla en los pantanos o pantanos por la oxidación química o bioquímica del hierro transportado en solución. En general, los minerales de los pantanos consisten principalmente en oxihidróxidos de hierro , comúnmente goethita (FeO (OH)).
El agua subterránea que contiene hierro generalmente emerge como un manantial oxidado a hidróxido férrico al encontrarse con el ambiente oxidante de la superficie. El mineral de los pantanos a menudo combina goethita , magnetita y cavidades o cuarzo teñido . La oxidación puede ocurrir mediante catálisis enzimática por bacterias de hierro . No está claro si la magnetita se precipita en el primer contacto con el oxígeno y luego se oxida a compuestos férricos, o si los compuestos férricos se reducen cuando se exponen a condiciones anóxicas al enterrarse debajo de la superficie del sedimento y se vuelven a oxidar al exhumarse en la superficie. [ cita requerida]
El hierro de pantano, al igual que otros óxidos de hierro hidratados , tiene una afinidad específica por los metales pesados . [1] Esta afinidad combinada con la estructura porosa y la alta superficie específica del hierro del pantano lo convierten en un buen sorbente natural . [2] Estas propiedades, combinadas con el hecho de que el hierro de los pantanos es barato de obtener, son incentivos para su utilización en tecnologías de protección ambiental. [2]
El hierro hecho de mineral de pantano a menudo contiene silicatos residuales , que pueden formar una capa vítrea que imparte cierta resistencia a la oxidación .
Formación
El hierro se transporta a los pantanos en aguas subterráneas que contienen hierro de bajo pH y bajo oxígeno disuelto que llega a la superficie a través de manantiales, junto con estructuras de fracturas, o donde el agua subterránea se cruza con los flujos superficiales. [3] El hierro en el agua es luego oxidado por oxígeno disuelto o, mediante catálisis enzimática por bacterias de hierro (por ejemplo, Thiobacillus ferrooxidans y Thiobacillus thiooxidans ) que concentran el hierro como parte de sus procesos de vida. [4] La presencia de estas bacterias puede detectarse por la película aceitosa que dejan en la superficie del agua. [3] Este cambio de estado de oxidación provoca la precipitación de sólidos de hierro de grano fino cerca del punto de descarga del agua subterránea. [3] Una variedad de minerales de hierro, como goetita , magnetita , hematita , schwertmannita y sólidos amorfos ricos en sulfato de aluminio y hierro, pueden formarse mediante la oxidación del hierro ferroso en las condiciones ácidas presentes. [4] Todos los fotosintetizadores juegan un papel doble como productores de oxígeno y, por lo tanto, como oxidantes pasivos de hierro, y como superficies a las que el hierro puede absorber o unirse. [4] Esto hace que las plantas acuáticas se incrusten fuertemente con un flóculo de oxihidróxido de hierro de color naranja claro cerca del punto del gas de oxígeno liberado de las plantas. [4] Factores como la geología local, la mineralogía de la roca madre, la composición del agua subterránea y los microbios y plantas geoquímicamente activos influyen en la formación, el crecimiento y la persistencia de las turberas de hierro. [4] El hierro del pantano es un recurso renovable; el mismo pantano se puede cosechar aproximadamente una vez por generación. [3]
Extracción de hierro
Los europeos desarrollaron la fundición de hierro a partir del hierro de los pantanos durante la Edad del Hierro prerromana de los siglos V / IV y I a. C., y la mayor parte del hierro de la era vikinga (finales del primer milenio d. C.) provino del hierro de los pantanos. [3] Los seres humanos pueden procesar el hierro del pantano con tecnología limitada, ya que no tiene que estar fundido para eliminar muchas impurezas. [5] Debido a su fácil accesibilidad y reducibilidad, el hierro de los pantanos se usaba comúnmente para la producción temprana de hierro. [6] Los primeros metalúrgicos identificaron los depósitos de hierro de los pantanos por indicadores tales como pasto seco, un ambiente húmedo, vegetación dominada por pasto higrófilo y soluciones o deposiciones de color marrón rojizo en aguas cercanas. [7] Clavaron palos de madera o metal en el suelo para detectar depósitos de mineral más grandes, [7] y cortaron y retiraron capas de turba en el pantano con cuchillos para extraer nódulos de hierro del pantano más pequeños, del tamaño de un guisante. [3] La producción temprana de hierro a partir de mineral de pantano se produjo principalmente en hornos de floración . [7] Los recursos necesarios para la producción eran madera para carbón vegetal , arcilla para la construcción de hornos de bloomery y agua para procesamiento. [7] El hierro en el mineral se reduce a una floración de hierro esponjoso que permanece en la parte superior del horno mientras los elementos indeseables fluyen hacia abajo como escoria . [8] La fundición con un horno de floración a menudo da como resultado que entre el 10 y el 20 por ciento en masa de Fe se reduzca a floración de hierro, mientras que el resto se transfiere a la escoria. [9] La flor debe luego consolidarse con un martillo para hacer hierro forjado utilizable. Existe alguna evidencia arqueológica de que se agregó cal a los hornos para tratar minerales ricos en sílice que eran difíciles de fundir por el proceso de floración. [3]
Europa
Los primeros intentos de fundición de hierro se remontan al segundo milenio a. C. en el Cercano Oriente . [7] La tecnología luego se extendió por toda Europa en los siguientes dos milenios, llegando a Polonia en el siglo II a. C. [7] La producción de hierro llegó a Escandinavia a través de Dinamarca en 500 a. C. y se extendió a Noruega y Suecia poco después. [5] Existe evidencia de una relación directa entre los asentamientos vikingos en el norte de Europa y América del Norte y los depósitos de hierro de los pantanos. [5] El hierro de los pantanos dominó la producción de hierro de las áreas pobladas por los nórdicos , incluidas Escandinavia y Finlandia, desde el año 500 hasta el 1300 d. C. [5] La producción a gran escala de hierro para pantanos también se estableció en Islandia en sitios conocidos como "Granjas de Hierro". [5] Los sitios de producción a menor escala en Islandia consistían en grandes granjas y algunos asentamientos islandeses originales, pero estos parecían producir solo suficiente hierro para ser autosuficientes. [5] Incluso después de que la tecnología de fundición mejorada hizo viables los minerales extraídos durante la Edad Media, el mineral de los pantanos siguió siendo importante, particularmente para la producción de hierro campesina, en los tiempos modernos. [10] En Rusia , el mineral de los pantanos fue la principal fuente de hierro hasta el siglo XVI, cuando los minerales superiores de los Urales estuvieron disponibles. [ cita requerida ]
América del norte
Precolombino
El hierro puede haber sido producido por los vikingos en Point Rosee y otros lugares de Terranova alrededor del año 1000 d.C. [11] [12] Las excavaciones en L'Anse aux Meadows han encontrado evidencia considerable del procesamiento de hierro de los pantanos y la producción de mineral de hierro. [5] El asentamiento en L'Anse aux Meadows estaba situado inmediatamente al este de una turbera de juncia y se encontraron 15 kg de escoria en el sitio, lo que habría producido alrededor de 3 kg de hierro utilizable. [5] El análisis de la escoria mostró que se podría haber fundido considerablemente más hierro del mineral, lo que indica que los trabajadores que procesan el mineral no eran expertos. [5] Esto apoya la idea de que el conocimiento del procesamiento del hierro estaba muy extendido y no se limitaba a los principales centros de comercio y comercio. [5] También se encontraron 98 fragmentos de clavos en el sitio, así como evidencia considerable de carpintería que apunta a que el hierro producido en el sitio posiblemente se use solo para la reparación de barcos y no para la fabricación de herramientas. [5] [13]
América del Norte colonial
El hierro del pantano fue ampliamente buscado en la América del Norte colonial . Las primeras minas de hierro conocidas en América del Norte son las minas de St. John's, Terranova , que se informó que Anthony Parkhurst estaba en operación en 1578. [14] Los primeros esfuerzos mineros en Virginia ocurrieron ya en 1608. En 1619 se estableció Falling Creek Ironworks. en el condado de Chesterfield, Virginia . Fue la ubicación de la primera instalación de alto horno en América del Norte. [15] [16]
El lago Massapoag en Massachusetts se hundió al profundizar el canal de salida en una búsqueda de hierro para pantanos. [17] El sitio histórico nacional Saugus Iron Works , en el río Saugus en Saugus, Massachusetts , funcionó entre 1646 y 1668. El sitio contiene un museo y varios edificios reconstruidos. [18] El éxito de las obras de hierro de Saugus y el rápido agotamiento del hierro de los pantanos naturales de la región llevaron a los propietarios a enviar buscadores a los campos circundantes. En 1658, la empresa compró 1,600 acres (6,5 km 2 ) de tierra que cubría áreas que ahora son Concord, Acton y Sudbury. Establecieron una gran instalación de producción en Concord, Massachusetts , a lo largo del río Assabet con presas, estanques, cursos de agua y chimeneas, pero en 1694 el hierro natural del pantano también se había agotado y la tierra se vendió para la agricultura. [19]
En el centro y sur de Nueva Jersey , se extraía y refinaba mineral de pantano para la producción de herramientas naturalmente resistentes a la oxidación y rieles de hierro forjado , muchos de los cuales todavía adornan las escaleras en Trenton y Camden . [20] Durante la Revolución Americana , se lanzaron balas de cañón de hierro para las fuerzas coloniales.
Estados Unidos del siglo XIX
También se encontró hierro de pantano en la costa este de Maryland . Los restos de una operación de fundición comercial cerca de Snow Hill, Maryland , son ahora un sitio histórico estatal y nacional. Conocido como Furnace Town , fue llamado el Nassawango Iron Furnace después del arroyo cercano. El horno comercial funcionó aproximadamente entre 1825 y 1850.
La Shapleigh Iron Company construyó una fundición en North Shapleigh, Maine , en 1836 para explotar un pequeño depósito de hierro pantanoso en Little Ossipee Pond. La planta comenzó a funcionar en 1837, pero según una historia de Shapleigh en 1854, "el negocio [demostró] no ser rentable [y] tuvo mucha publicación en el sitio. [21] [22] [23]
Ver también
- Limonita - Mineral de óxido
- Mineral de hierro : mineral rico en hierro o el elemento Fe
- Génesis del mineral : cómo se forman los diversos tipos de depósitos minerales dentro de la corteza terrestre
- Acidithiobacillus ferrooxidans - Género de bacterias (bacterias oxidantes del hierro)
- Metalurgia ferrosa
Referencias
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enlaces externos
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- Horno Nassawango en Maryland Historic Trust.
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