La siderita es un mineral compuesto de carbonato de hierro (II) (FeCO 3 ). Su nombre proviene de la palabra griega antigua σίδηρος ( sídēros ), que significa "hierro". Es un mineral de hierro valioso , que consta de un 48% de hierro y carece de azufre y fósforo . El zinc , el magnesio y el manganeso suelen sustituir al hierro, lo que da lugar a las series de soluciones sólidas siderita- smithsonita , siderita- magnesita y siderita- rodocrosita . [3]
La siderita tiene una dureza de Mohs de 3,75 a 4,25, una gravedad específica de 3,96, una veta blanca y un brillo vítreo o perlado . La siderita es antiferromagnética por debajo de su temperatura de Néel de 37 K (−236 °C), lo que puede ayudar a su identificación. [5]
Cristaliza en el sistema cristalino trigonal y tiene forma romboédrica , típicamente con caras curvas y estriadas. También se presenta en masas. Su color varía del amarillo al marrón oscuro o negro, este último debido a la presencia de manganeso.
La siderita se encuentra comúnmente en vetas hidrotermales y está asociada con barita , fluorita , galena y otras. También es un mineral diagenético común en lutitas y areniscas , donde a veces forma concreciones , que pueden encerrar fósiles preservados tridimensionalmente . [6] En rocas sedimentarias , la siderita se forma comúnmente a profundidades de entierro poco profundas y su composición elemental a menudo está relacionada con el entorno deposicional de los sedimentos que la encierran. [7] Además, varios estudios recientes han utilizado la composición isotópica de oxígeno de la esferosiderita (un tipo asociado con los suelos ) como un indicador de la composición isotópica del agua meteórica poco después de la deposición. [8]
Aunque los minerales de hierro carbonatados , como la siderita, han sido económicamente importantes para la producción de acero, están lejos de ser ideales como mineral.
Su mineralización hidrotermal tiende a formarlos como pequeñas lentes de mineral , a menudo siguiendo planos de estratificación de inclinación pronunciada . [i] Esto hace que no sean aptos para el trabajo a cielo abierto y aumenta el costo de trabajarlos mediante la minería con tajos horizontales . [10] Como los cuerpos de mineral individuales son pequeños, también puede ser necesario duplicar o reubicar la maquinaria del cabezal del pozo, el motor de bobinado y el motor de bombeo, entre estos cuerpos a medida que se trabaja cada uno. Esto hace que la extracción del mineral sea una propuesta costosa en comparación con las típicas minas a cielo abierto de piedra de hierro o hematita . [ii]
El mineral recuperado también tiene desventajas. El mineral de carbonato es más difícil de fundir que una hematita u otro mineral de óxido. Eliminar el carbonato como dióxido de carbono requiere más energía y, por lo tanto, el mineral "mata" el alto horno si se agrega directamente. En lugar de eso, el mineral debe someterse a un paso de tostado preliminar. El desarrollo de técnicas específicas para tratar estos minerales comenzó a principios del siglo XIX, en gran parte con el trabajo de Sir Thomas Lethbridge en Somerset . [12] Su "molino de hierro" de 1838 usaba un horno de tostado concéntrico de tres cámaras, antes de pasar el mineral a un horno de reducción separado para la fundición. Los detalles de este molino fueron invención de Charles Sanderson, un fabricante de acero de Sheffield, que tenía la patente para él. [13]
Estas diferencias entre el mineral espático y la hematita han provocado el fracaso de varias empresas mineras, en particular la Brendon Hills Iron Ore Company . [14]
Los minerales de hierro espático son ricos en manganeso y tienen un contenido insignificante de fósforo. Esto condujo a su principal beneficio, relacionado con el proceso de fabricación de acero de Bessemer . Aunque las primeras demostraciones de Bessemer en 1856 tuvieron éxito, los intentos iniciales de otros de replicar su método fracasaron infamemente en la producción de buen acero. [15] El trabajo del metalúrgico Robert Forester Mushet demostró que la razón de la discrepancia era la naturaleza de los minerales suecos que Bessemer había utilizado inocentemente; tenían un contenido muy bajo de fósforo. El uso de un mineral típico europeo con alto contenido de fósforo en el convertidor de Bessemer dio como resultado un acero de mala calidad. Para producir acero de alta calidad a partir de un mineral con alto contenido de fósforo, Mushet se dio cuenta de que podía hacer funcionar el convertidor Bessemer durante más tiempo, quemando todas las impurezas del acero, incluido el fósforo no deseado, pero también el carbono (que es un ingrediente esencial del acero), y luego volviendo a agregar carbono, junto con manganeso, en forma de un mineral de ferromanganeso previamente desconocido sin fósforo, spiegeleisen . [15] Esto creó una demanda repentina de spiegeleisen. Aunque no estaba disponible en cantidad suficiente como mineral, las acerías como la de Ebbw Vale en el sur de Gales pronto aprendieron a fabricarlo a partir de los minerales de siderita espática. [16] Por lo tanto, durante algunas décadas, los minerales espáticos tuvieron demanda y esto alentó su extracción. Sin embargo, con el tiempo, el revestimiento "ácido" original del convertidor Bessemer, hecho de arenisca silícea o ganister , fue reemplazado por un revestimiento "básico" en el nuevo proceso Gilchrist Thomas . Esto eliminó las impurezas de fósforo en forma de escoria producida por la reacción química con el revestimiento y ya no fue necesario el uso de escorias especulares. A partir de la década de 1880, la demanda de minerales volvió a caer y muchas de sus minas, incluidas las de Brendon Hills , cerraron poco después.
