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菱鉄鉱は炭酸鉄(II) (FeCO 3 )からなる鉱物です。その名前は古代ギリシャ語のσίδηρος ( sídēros ) に由来し、「鉄」を意味します。貴重な鉄鉱石であり、鉄を48% 含み、硫黄とリンは含まれていません。亜鉛、マグネシウム、マンガンが鉄を置換することが多く、その結果、菱鉄鉱-スミソナイト、菱鉄鉱-マグネサイト、菱鉄鉱-ロードクロサイトの固溶体系列が形成されます。[ 3 ]
菱鉄鉱は、モース硬度が3.75～4.25、比重が3.96、条痕が白色で、ガラス光沢または真珠光沢を持つ。菱鉄鉱は、ネール温度37 K（-236 °C）以下では反強磁性であり、これは識別に役立つ。[ 5 ]
三方晶系に属し、結晶は菱面体形状で、通常は湾曲した条線のある面を持つ。塊状で産出することもある。色は黄色から濃褐色、黒色まで様々で、黒色はマンガンの存在によるものである。
菱鉄鉱は熱水鉱脈でよく見られ、重晶石、蛍石、方鉛鉱などと共生しています。また、頁岩や砂岩では一般的な続成鉱物であり、三次元的に保存された化石を包み込む団塊を形成することもあります。[ 6 ]堆積岩では、菱鉄鉱は浅い埋没深度でよく形成され、その元素組成は周囲の堆積物の堆積環境と関連していることが多いです。 [ 7 ]さらに、最近の研究では、球状菱鉄鉱（土壌に関連するタイプ）の酸素同位体組成を、堆積直後の天水の同位体組成の指標として使用しています。 [ 8 ]火星に菱鉄鉱が存在する証拠は、火星の気候史の初期に豊富な水が存在した可能性を示す指標として解釈されています。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
菱鉄鉱などの炭酸鉄鉱石は、鉄鋼生産において経済的に重要な存在ではあるものの、鉱石としては決して理想的なものではない。
これらの鉱床は熱水鉱化作用により、小さな鉱石レンズとして形成される傾向があり、しばしば急傾斜の層理面に沿っています。[ i ]このため、露天掘りでの採掘には適さず、水平採掘による採掘コストが増加します。[ 13 ]個々の鉱体は小さいため、各鉱体が採掘されるにつれて、坑口機械、巻上機、ポンプ機をこれらの鉱体間で複製または移設する必要が生じる場合もあります。このため、これらの鉱石の採掘は、一般的な鉄鉱石や赤鉄鉱の露天掘りに比べて費用のかかるものとなります。 [ ii ]
回収された鉱石にも欠点がある。炭酸塩鉱石は、赤鉄鉱や他の酸化物鉱石よりも製錬が難しい。炭酸塩を二酸化炭素として排出するにはより多くのエネルギーが必要となるため、鉱石を直接投入すると高炉が「機能しなくなる」 。そのため、鉱石には予備焙焼工程を経る必要がある。これらの鉱石を処理するための特定の技術の開発は、19世紀初頭に始まり、主にサマセットのサー・トーマス・レスブリッジの研究によるものである。[ 15 ] 1838年に彼が設計した「アイアンミル」は、3室の同心円焙焼炉を使用し、その後、鉱石を別の還元炉に送って製錬した。このミルの詳細は、シェフィールドの製鉄業者チャールズ・サンダーソンの発明であり、彼はその特許を保有していた。[ 16 ]
こうした灰黒質鉱石と赤鉄鉱の違いが、ブレンドンヒルズ鉄鉱石会社をはじめとする多くの鉱山会社の失敗につながった。[ 17 ]
スパース鉄鉱石はマンガンが豊富でリンはごくわずかです。これが、ベッセマー製鋼法に関連する唯一の大きな利点につながりました。1856年にベッセマーが行った最初の実証は成功しましたが、彼の方法を再現しようとした他の人々の最初の試みは良質の鋼を生産できませんでした。[ 18 ]冶金学者ロバート・フォレスター・マシェットの研究により、この不一致の原因は、ベッセマーが使用したスウェーデンの鉱石のリン含有量が非常に低かったことにあることが示されました。ベッセマーの転炉で典型的なヨーロッパの高リン鉱石を使用すると、品質の低い鋼が得られました。リン含有量の多い鉱石から高品質の鋼を製造するために、ムシェットはベッセマー転炉をより長時間稼働させ、不要なリンを含む鋼の不純物をすべて燃焼させ、さらに鋼の必須成分である炭素も燃焼させ、その後、リンを含まないこれまで知られていなかった鉄マンガン鉱石であるシュピーゲルアイゼンの形で炭素とマンガンを再添加できることに気づいた。[ 18 ]これにより、シュピーゲルアイゼンの需要が急増した。鉱物として十分な量が入手できなかったものの、南ウェールズのエブーベールなどの製鉄所はすぐに、スパタイト質菱鉄鉱からシュピーゲルアイゼンを製造する方法を学んだ。[ 19 ]そのため、数十年間、スパタイト質の鉱石は需要が高く、これが採掘を促進した。しかし、やがて、珪質砂岩またはガニスターで作られたベッセマー転炉の元の「酸性」ライナーは、より新しいギルクリスト・トーマス法の「塩基性」ライナーに置き換えられた。これにより、ライナーとの化学反応によって生成されたスラグとしてリンの不純物が除去され、もはや鏡面研磨は不要になった。1880年代以降、鉱石の需要は再び減少し、ブレンドン・ヒルズの鉱山を含む多くの鉱山がその後まもなく閉鎖された。
