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沼鉄は、溶液中の鉄の化学的または生化学的酸化によって沼地や湿地で生成される不純な鉄鉱床の一種です。一般に、沼鉄鉱は主にオキシ水酸化鉄、一般的には針鉄鉱(FeO(OH)) で構成されています。
鉄を含む地下水は、通常、泉として湧き出し、その中の鉄は地表の酸化環境に触れると水酸化鉄を形成します。沼地の鉱石は、針鉄鉱、磁鉄鉱、空洞石英または着色石英を混ぜ合わせたものが多いです。鉄バクテリアによる酵素触媒作用によって酸化が起こる可能性があります。磁鉄鉱が最初に酸素と接触したときに沈殿し、その後酸化されて鉄化合物になるのか、それとも鉄化合物が堆積物の表面下に埋もれて無酸素状態にさらされて還元され、地表に現れたときに再酸化されるのかは明らかではありません。 [引用が必要]
泥炭鉄は、他の含水酸化鉄と同様に、重金属に対して特別な親和性を持っています。[1]この親和性と泥炭鉄の多孔質構造および高い比表面積が組み合わさることで、泥炭鉄は優れた天然吸着剤となります。[2]これらの特性と、泥炭鉄が安価に入手できるという事実が相まって、環境保護技術における泥炭鉄の利用が促進されています。[2]
沼地の鉱石から作られた鉄には残留ケイ酸塩が含まれていることが多く、それがガラス質のコーティングを形成して錆びにくくします。
形成
鉄は、低 pH で溶存酸素の少ない鉄含有地下水に含まれ、泉や亀裂構造、あるいは地下水が地表流と交差する場所から地表に達して湿原に運ばれます。[3]その後、水中の鉄は溶存酸素によって酸化されるか、鉄細菌（Thiobacillus ferrooxidansやThiobacillus thiooxidansなど）の酵素触媒作用によって酸化され、その生活過程の一環として鉄が濃縮されます。[4]これらの細菌の存在は、水面に残される油膜によって検出できます。[3]この酸化状態の変化により、地下水排出地点付近で細粒の鉄固体が沈殿します。[3]酸性条件下での第一鉄の酸化により、針鉄鉱、磁鉄鉱、赤鉄鉱、シュベルトマナイト、非晶質の鉄-アルミニウム-硫酸塩に富む固体など、さまざまな鉄鉱物が形成されます。[4]すべての光合成生物は、酸素生成器、つまり受動的な鉄酸化器としての役割を果たすとともに、鉄が吸着または結合できる表面としての役割を果たします。[4]これにより、水生植物は、植物から放出される酸素ガスの点の近くで、薄いオレンジ色のオキシ水酸化鉄の塊で重く覆われます。 [4]地元の地質、母岩の鉱物学、地下水の組成、地球化学的に活性な微生物や植物などの要因が、鉄泥炭の形成、成長、持続に影響します。[4]泥炭鉄は再生可能な資源であり、同じ泥炭炭から世代ごとに約1回収穫できます。[3]
鉄の抽出
ヨーロッパ人は、紀元前5世紀または4世紀から1世紀のローマ以前の鉄器時代に沼鉄から鉄の製錬法を開発し、ヴァイキング時代（紀元1千年紀後半）の鉄のほとんどは沼鉄から製錬されました。[3]沼鉄は多くの不純物を取り除くために溶かす必要がないため、人間は限られた技術で沼鉄を処理できます。[5]沼鉄は入手しやすく還元しやすいため、初期の鉄生産にはよく使用されていました。[6]初期の冶金学者は、枯れた草、湿った環境、湿潤な草が優勢な植生、近くの水域の赤褐色の溶液または堆積物などの指標で沼鉄鉱床を特定しました。[7]彼らは木や金属の棒を地面に突き刺して大きな鉱床を探知し、[7]芝刈りナイフを使って泥炭層を切り取って引き剥がし、豆粒大の泥炭鉄の団塊を採取した。[3]泥炭鉱からの初期の鉄生産は、主にブルーム炉で行われていた。[7]生産に必要な資源は、木炭用の木材、ブルーム炉の建設用の粘土、および処理用の水であった。 [ 7]鉱石中の鉄はスポンジ状の鉄塊に還元され、炉の上部に留まり、不要な元素はスラグとして下方に流れ落ちる。[8]ブルーム炉で製錬すると、多くの場合、質量の10～20パーセントのFeが鉄塊に還元され、残りはスラグに移行します。[9]次に、ブルームをハンマーで固めて、使用可能な錬鉄にする必要があります。ブルームリー法では精錬が困難なシリカを多く含む鉱石を処理するために、炉に石灰が加えられていたという考古学的証拠がいくつかある。 [3]
ヨーロッパ
最初の鉄の製錬の試みは、近東で紀元前2千年紀にさかのぼります。[7]この技術は、その後2千年の間にヨーロッパ全土に広がり、紀元前2世紀にはポーランドに到達しました。 [7]鉄の生産は、紀元前800～500年頃にスカンジナビアに到達しました。スウェーデン中央部の鉄の生産現場は青銅器時代後期のもので、その技術革新は南と東の両方から伝わった可能性があります。使用された鉱石は、赤土と湿原鉱石の形をした褐鉄鉱でした。紀元200年からは、湖の褐鉄鉱鉱床の鉱石が使用されました。鉱石はブルーム工場で還元されました。北ヨーロッパと北アメリカのヴァイキングの居住地と湿原鉄鉱床の間には直接的な関係があるという証拠があります。[5]湿原鉄は、紀元500年から1300年まで、スカンジナビアとフィンランドを含むノルウェー人の居住地域での鉄生産の大部分を占めていました。 [5]アイスランドでは、 「鉄農場」として知られる場所で、泥炭鉄の大規模な生産も確立されました。 [5]アイスランドの小規模な生産現場は、大規模な農場といくつかの元々のアイスランドの集落で構成されていましたが、これらの場所では自給自足できる程度の鉄しか生産されていないようでした。 [5]中世には製錬技術の向上により採掘された鉱石が実用化されましたが、泥炭鉱は近代まで、特に農民の鉄生産において重要なままでした。[10]ロシアでは、16世紀にウラル山脈の優れた鉱石が利用可能になるまで、泥炭鉱が鉄の主な供給源でした。 [要出典]
北米
プレコロンブス期
鉄は、1021年頃にニューファンドランドでヴァイキングによって生産された。 [11]ランス・オー・メドーの発掘調査では、泥炭鉄の加工と鉄鉱石の生産に関する相当な証拠が発見されている。[5]ランス・オー・メドーの集落はスゲ泥炭湿原のすぐ東に位置しており、その場所で15kgの鉱滓が発見された。そこから約3kgの使用可能な鉄が生産されたとみられる。 [5]鉱滓の分析により、鉱石からかなり多くの鉄が精錬された可能性があることが示され、鉱石を加工した労働者は熟練していなかったことが示された。[5]これは、鉄加工の知識が広く普及しており、主要な貿易や商業の中心地に限定されていなかったという考えを裏付けている。[5]また、98本の釘の破片と木工に関する相当な証拠も発見されており、この場所で生産された鉄は船の修理にのみ使用され、道具の製造には使用されなかった可能性がある。[5] [12]
植民地時代の北アメリカ
沼鉄は植民地時代の北アメリカで広く求められていた。北アメリカで知られている最も古い鉄鉱山はニューファンドランド島のセントジョンズにある鉱山で、 1578年にアンソニー・パークハーストが操業していたと伝えられている。 [13]バージニア州で最初の採掘活動は1608年に始まった。1619年にバージニア州チェスターフィールド郡にフォーリングクリーク製鉄所が設立された。そこは北アメリカで最初の高炉施設があった場所だった。[14] [15]
マサチューセッツ州のマッサポアグ湖は、沼鉄鉱を探すために流出路を深くすることで水位が下がった。[16]マサチューセッツ州ソーガスのソーガス川沿いにあるソーガス製鉄所国定史跡は、 1646年から1668年まで操業していた。この場所には博物館といくつかの再建された建物がある。[17]ソーガス製鉄所の成功と、その地域の天然沼鉄鉱の急速な枯渇により、所有者は周辺の田園地帯に探鉱者を送り込んだ。1658年に会社は、現在のコンコード、アクトン、サドベリーにあたる地域をカバーする1,600エーカー (6.5 km 2 )の土地を購入した。彼らは、ダム、池、水路、炉を備えたアサベット川沿いのマサチューセッツ州コンコードに大規模な生産施設を設立したが、1694年までには天然の沼鉄鉱も枯渇し、土地は農業用に売却された。[18]
ニュージャージー州中部と南部 では、泥炭鉱が採掘・精錬され、自然に錆びにくい道具や錬鉄製の手すりが作られ、その多くは今でもトレントンやカムデンの階段を飾っている。[19]アメリカ独立戦争中、泥炭鉱の砲弾は植民地軍のために鋳造された。
19世紀アメリカ合衆国
メリーランド州東海岸でも泥鉄が発見されました。メリーランド州スノーヒル近郊の商業製錬所跡は、現在、州および国の史跡となっています。ファーネス タウンとして知られ、近くの小川にちなんでナサワンゴ製鉄炉と呼ばれていました。商業製鉄炉は 1825 年から 1850 年頃まで稼働していました。
シャプリー鉄工会社は、リトル・オシピー・ポンドの小さな泥鉄鉱床を採掘するために、1836年にメイン州ノース・シャプリーに製錬所を建設した。工場は1837年に操業を開始したが、1854年のシャプリーの歴史によると、「事業は採算が取れず、数年後に放棄された」という。[20] [21] [22]
参照
- リモナイト – 水和酸化鉄鉱物
- 鉄鉱石 – 鉄またはFe元素を多く含む鉱石
- 鉱石の起源 – 地球の地殻内でさまざまな種類の鉱床がどのように形成されるか
- アシディチオバチルス・フェロオキシダンス – 細菌属（鉄酸化細菌）
- 鉄冶金学 – 鉄およびその合金の冶金学
参考文献
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た唯一の確実な暦年である。さらに、3つの異なる樹木における我々の結果が、同じ年に起こったことは注目に値するが、予想外である。この一致は、西暦1021年にランス・オー・メドウズでノルウェー人が活動していたことを強く示唆している。さらに、私たちの研究は、大気中の14C濃度の西暦993年の異常が、過去の移住や文化の時代を正確に特定する可能性があることを示している。相互作用。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 Bog ironに関連するメディアがあります。
- 炉とその周囲の詳細な再現図を含む ASME PDF ファイル。
- メリーランド歴史財団のナサワンゴ炉。
- 。アメリカ百科事典。1879年。