El hierro de pantano es una forma de depósito de hierro impuro que se desarrolla en pantanos o ciénagas mediante la oxidación química o bioquímica del hierro presente en solución. En general, los minerales de pantano consisten principalmente en oxihidróxidos de hierro , comúnmente goethita (FeO(OH)).
Las aguas subterráneas que contienen hierro suelen emerger como un manantial y el hierro que contiene forma hidróxido férrico al encontrarse con el ambiente oxidante de la superficie. El mineral de pantano a menudo combina goethita , magnetita y cavidades o cuarzo teñido . La oxidación puede ocurrir a través de catálisis enzimática por bacterias del hierro . No está claro si la magnetita precipita tras el primer contacto con el oxígeno, 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 reoxidan 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 de pantano lo convierten en un buen absorbente natural . [2] Estas propiedades combinadas con el hecho de que el hierro de pantano es barato de obtener son incentivos para su utilización en tecnologías de protección ambiental. [2]
El hierro elaborado a partir de minerales de pantano a menudo contiene silicatos residuales , que pueden formar una capa vítrea que imparte cierta resistencia a la oxidación .
El hierro es transportado a los pantanos en aguas subterráneas con hierro de bajo pH y bajo oxígeno disuelto que llegan 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 luego se oxida por el oxígeno disuelto o, a través de 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 se puede detectar 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 de agua subterránea. [3] Una variedad de minerales de hierro, como goethita , magnetita , hematita , schwertmannita y sólidos amorfos ricos en sulfato de hierro y aluminio, se pueden formar a través de la oxidación del hierro ferroso en las condiciones ácidas presentes. [4] Todos los fotosintetizadores desempeñan un doble papel como productores de oxígeno y, por lo tanto, como oxidantes pasivos del hierro, y como superficies a las que el hierro puede adsorberse o unirse. [4] Esto hace que las plantas acuáticas se cubran de una costra de color naranja claro de oxihidróxido de hierro cerca del punto de liberación de gas oxígeno 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 de las turberas es un recurso renovable; la misma turbera se puede cosechar aproximadamente una vez por generación. [3]
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-I a. C., y la mayor parte del hierro de la Era Vikinga (finales del primer milenio d. C.) se fundía a partir del hierro de los pantanos. [3] Los humanos pueden procesar el hierro de los pantanos con una tecnología limitada, ya que no tiene que fundirse 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 identificaban los depósitos de hierro de los pantanos mediante indicadores como la hierba marchita, un entorno húmedo, vegetación dominada por la hierba higrófila y soluciones o deposiciones de color marrón rojizo en las aguas cercanas. [7] Clavaban palos de madera o metal en el suelo para detectar depósitos de mineral más grandes, [7] y cortaban y retiraban capas de turba en el pantano utilizando cuchillos para césped para extraer nódulos más pequeños, del tamaño de un guisante, de hierro de los pantanos. [3] La producción temprana de hierro a partir de mena de pantano se produjo principalmente en hornos de fundición . [7] Los recursos necesarios para la producción eran madera para carbón , arcilla para la construcción de hornos de fundición y agua para el procesamiento. [7] El hierro en el mineral se reduce a una flor de hierro esponjosa que permanece en la parte superior del horno mientras que los elementos indeseables fluyen hacia abajo como escoria . [8] La fundición con un horno de fundición a menudo da como resultado entre el 10 y el 20 por ciento en masa de Fe que se reduce a flor 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 . Hay alguna evidencia arqueológica de que se agregó cal a los hornos para tratar minerales ricos en sílice que eran difíciles de fundir mediante el proceso de fundición. [3]
Los primeros intentos de fundición de hierro datan del segundo milenio a. C. en Oriente Próximo . [7] La tecnología se extendió por toda Europa en los dos milenios siguientes, llegando a Polonia en el siglo II a. C. [7] La producción de hierro llegó a Escandinavia alrededor del 800-500 a. C. Los sitios de producción de hierro en el centro de Suecia datan de la Edad del Bronce tardía y la innovación podría haberse transmitido tanto desde el sur como desde el este. El mineral utilizado era limonita en forma de tierra roja y mineral de pantano. A partir del 200 d. C. se utilizó mineral de depósitos de limonita en lagos. El mineral se reducía en bloomeries. Hay evidencia de una relación directa entre los asentamientos vikingos en el norte de Europa y América del Norte y los depósitos de hierro de pantano. [5] El hierro de pantano dominó la producción de hierro de las áreas pobladas por los nórdicos, incluidas Escandinavia y Finlandia, desde el 500 al 1300 d. C. [5] La producción a gran escala de hierro de pantano 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 hiciera viables los minerales extraídos durante la Edad Media, el mineral de pantano siguió siendo importante en los tiempos modernos, particularmente en la producción de hierro campesina. [10] En Rusia , el mineral de pantano fue la principal fuente de hierro hasta el siglo XVI, cuando los minerales superiores de los Montes Urales estuvieron disponibles. [ cita requerida ]
Los vikingos produjeron hierro en Terranova alrededor del año 1021 d. C. [11] Las excavaciones en L'Anse aux Meadows han encontrado evidencia considerable del procesamiento de hierro de pantano y la producción de mineral de hierro. [5] El asentamiento en L'Anse aux Meadows estaba situado inmediatamente al este de una turbera de juncos 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 podría haberse fundido considerablemente más hierro del mineral, lo que indica que los trabajadores que procesaban el mineral no habían sido capacitados. [5] Esto respalda la idea de que el conocimiento del procesamiento del hierro estaba extendido y no se limitaba a los principales centros de comercio. [5] También se encontraron noventa y ocho fragmentos de clavos en el sitio, así como evidencia considerable de carpintería que apunta a que el hierro producido en el sitio posiblemente se usó solo para la reparación de barcos y no para la fabricación de herramientas. [5] [12]
El hierro de pantano era muy 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 , supuestamente en funcionamiento por Anthony Parkhurst en 1578. [13] Los primeros esfuerzos mineros en Virginia se produjeron 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. [14] [15]
El lago Massapoag en Massachusetts se redujo al profundizar el canal de salida en una búsqueda de hierro de pantano. [16] 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. [17] El éxito de Saugus Iron Works y el rápido agotamiento del hierro de pantano natural de la región, llevó a los propietarios a enviar buscadores a los alrededores. En 1658, la compañía compró 1.600 acres (6,5 km 2 ) de tierra que cubrían áreas que ahora son Concord, Acton y Sudbury. Instalaron una gran instalación de producción en Concord, Massachusetts , a lo largo del río Assabet con presas, estanques, cursos de agua y fogones, pero en 1694 el hierro de pantano natural también se había agotado y la tierra se vendió para la agricultura. [18]
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 barandillas de hierro forjado , muchas de las cuales aún adornan las escaleras de Trenton y Camden . [19] Durante la Revolución estadounidense , se fundieron balas de cañón de hierro de pantano para las fuerzas coloniales.
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. Conocida como Furnace Town, se la llamó Nassawango Iron Furnace por el arroyo cercano. El horno comercial funcionó desde aproximadamente 1825 hasta 1850.
La Shapleigh Iron Company construyó una fundición en North Shapleigh, Maine , en 1836 para explotar un pequeño yacimiento de hierro en Little Ossipee Pond. La planta comenzó a funcionar en 1837, pero según una historia de Shapleigh de 1854, "el negocio [resultó] no rentable, por lo que después de unos años se abandonó". [20] [21] [22]
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )Nuestro resultado de 1021 d. C. para el año de corte constituye la única fecha segura del calendario para la presencia de europeos a través del Atlántico antes de los viajes de Colón. Además, el hecho de que nuestros resultados, en tres árboles diferentes, converjan en el mismo año es notable e inesperado. Esta coincidencia sugiere firmemente la actividad nórdica en L'Anse aux Meadows en el año 1021 d. C. Además, nuestra investigación demuestra el potencial de la anomalía del año 993 d. C. en las concentraciones atmosféricas de 14C para determinar con precisión las edades de las migraciones pasadas y las interacciones culturales.
