Jump to content

Болотное железо

Книга руды

Болотное железо — это форма отложений нечистого железа , которая образуется в болотах или болотах в результате химического или биохимического окисления железа, находящегося в растворе. В целом болотные руды состоят в основном из оксигидроксидов железа , обычно гетита (FeO(OH)).

Железосодержащие подземные воды обычно возникают в виде родника , и содержащееся в них железо образует гидроксид железа при контакте с окислительной средой на поверхности. Болотная руда часто сочетает в себе гетит , магнетит и каверны или окрашенный кварц . Окисление может происходить посредством катализа железобактериями . ферментативного Неясно, осаждается ли магнетит при первом контакте с кислородом, а затем окисляется до соединений железа, или же соединения железа восстанавливаются при воздействии бескислородных условий при захоронении под поверхностью осадка и повторно окисляются при эксгумации на поверхности. [ нужна ссылка ]

Болотное железо, как и другие водные оксиды железа , имеет специфическое сродство к тяжелым металлам . [1] Такое сродство в сочетании с пористой структурой и высокой удельной поверхностью болотного железа делает его хорошим природным сорбентом . [2] Эти свойства в сочетании с дешевизной получения болотного железа являются стимулом для его использования в природоохранных технологиях. [2]

Часть стены с Гермой — использование болотной руды в архитектуре

Железо, изготовленное из болотной руды, часто содержит остаточные силикаты , которые могут образовывать стекловидное покрытие, придающее некоторую устойчивость к ржавчине .

Типичные железосодержащие подземные воды, образующиеся родником. Железо окисляется до гидроксида железа при контакте с окислительной средой поверхности. Большое количество этих родников и выходов в пойме реки обеспечивает железо для болотных залежей железа.

Формирование

[ редактировать ]

Железо переносится в болота вместе с с низким pH и низким содержанием растворенного кислорода , которые достигают поверхности через родники, вместе со структурами трещин или там, где грунтовые воды пересекают поверхностные потоки. железосодержащими грунтовыми водами [3] Затем железо в воде окисляется растворенным кислородом или посредством ферментативного катализа железобактериями ) , (например, Thiobacillus FerroOXIDANS и Thiobacillus ThioOxidans которые концентрируют железо в ходе своих жизненных процессов. [4] Присутствие этих бактерий можно обнаружить по маслянистой пленке, которую они оставляют на поверхности воды. [3] Это изменение степени окисления приводит к осаждению мелкозернистых твердых частиц железа вблизи места выхода грунтовых вод. [3] Различные минералы железа, такие как гетит , магнетит , гематит , швертманнит и аморфные твердые вещества, богатые железом, алюминием и сульфатом, могут образовываться путем окисления двухвалентного железа в присутствующих кислых условиях. [4] Все фотосинтезаторы играют двойную роль: как производители кислорода и, следовательно, как пассивные окислители железа, а также как поверхности, на которых железо может сорбироваться или связываться. [4] Это приводит к тому, что водные растения покрываются светло-оранжевыми хлопьями оксигидроксида железа вблизи места выделения газообразного кислорода из растений. [4] На формирование, рост и сохранение железных болот влияют такие факторы, как местная геология, минералогия материнских пород, состав грунтовых вод, а также геохимически активные микробы и растения. [4] Болотное железо — возобновляемый ресурс; одно и то же болото можно собирать примерно один раз в каждом поколении. [3]

Добыча железа

[ редактировать ]

Европейцы разработали выплавку железа из болотного железа в доримский железный век V/IV–I веков до нашей эры, а большая часть железа эпохи викингов (конец первого тысячелетия нашей эры) выплавлялась из болотного железа. [3] Люди могут перерабатывать болотное железо с помощью ограниченных технологий, поскольку для удаления многих примесей его не нужно плавить. [5] Из-за своей легкой доступности и возможности восстановления болотное железо обычно использовалось для раннего производства железа. [6] Ранние металлурги идентифицировали залежи болотного железа по таким индикаторам, как увядшая трава, влажная среда, влаголюбивая растительность с преобладанием травы, а также красновато-коричневые растворы или отложения в близлежащих водах. [7] Они втыкали в землю деревянные или металлические палки, чтобы обнаружить более крупные залежи руды. [7] и разрезал и выдергивал слои торфа в болоте, используя торфяные ножи, чтобы извлечь более мелкие, размером с горошину, конкреции болотного железа. [3] Раннее производство железа из болотной руды в основном происходило в цветных печах. [7] Ресурсами, необходимыми для производства, были древесина для производства древесного угля , глина для строительства печей для обжига и вода для обработки. [7] Железо в руде превращается в губчатый железный налет , который остается в верхней части печи, в то время как нежелательные элементы стекают вниз в виде шлака . [8] Плавка в блюмовой печи часто приводит к тому, что от 10 до 20 массовых процентов Fe восстанавливается до железного блюма, а остальная часть переходит в шлак. [9] Затем блюм необходимо закрепить молотком, чтобы получить пригодное для использования кованое железо . Есть некоторые археологические свидетельства того, что известь добавляли в печи для обработки руд, богатых кремнеземом, которые было трудно плавить в процессе цветения. [3]

Первые попытки выплавки железа на Ближнем Востоке датируются 2-м тысячелетием до нашей эры . [7] Затем в следующие два тысячелетия технология распространилась по Европе, достигнув Польши во 2 веке до нашей эры. [7] Производство железа достигло Скандинавии примерно в 800-500 гг. до н.э. Места производства железа в центральной Швеции датируются поздним бронзовым веком, и инновации могли быть переданы как с юга, так и с востока. В качестве руды использовался лимонит в виде краснозема и болотной руды. С 200 г. н.э. использовалась руда из лимонитовых месторождений в озерах. Руда сокращалась в цветущих месторождениях. Есть свидетельства прямой связи между поселениями викингов в Северной Европе и Северной Америке и месторождениями болотного железа. [5] Болотное железо доминировало в производстве железа в Скандинавии, населенных пунктах включая Скандинавию и Финляндию, с 500 по 1300 год нашей эры. [5] Крупномасштабное производство болотного железа также было налажено в Исландии на объектах, известных как «Железные фермы». [5] Менее масштабные производственные площадки в Исландии состояли из крупных ферм и некоторых первоначальных исландских поселений, но, похоже, они производили достаточно железа только для того, чтобы быть самодостаточными. [5] Даже после того, как усовершенствованная технология плавки сделала добытые руды жизнеспособными в средние века, болотная руда оставалась важной и в наше время, особенно в крестьянском производстве железа. [10] В России болотная руда была основным источником железа до 16 века, когда стали доступны лучшие руды Уральских гор . [ нужна ссылка ]

Северная Америка

[ редактировать ]

доколумбовый период

[ редактировать ]

Железо производили викинги на Ньюфаундленде около 1021 года нашей эры. [11] Раскопки в Л'Анс-о-Медоуз обнаружили значительные доказательства переработки болотного железа и производства железной руды. [5] Поселение в Л'Анс-о-Медоуз находилось непосредственно к востоку от осокового торфяника, и на этом месте было обнаружено 15 кг шлака, из которого можно было бы получить около 3 кг полезного железа. [5] Анализ шлака показал, что из руды можно было выплавить значительно больше железа, что указывает на недостаточную квалификацию рабочих, перерабатывающих руду. [5] Это подтверждает идею о том, что знания в области обработки железа были широко распространены и не ограничивались крупными центрами торговли и коммерции. [5] На этом месте также были обнаружены девяносто восемь фрагментов гвоздей, а также значительные свидетельства работы по дереву, что указывает на то, что железо, производимое на этом месте, возможно, использовалось только для ремонта кораблей, а не для изготовления инструментов. [5] [12]

Колониальная Северная Америка

[ редактировать ]

Болотное железо широко искали в колониальной Северной Америке . Самыми ранними известными железными рудниками в Северной Америке являются рудники Сент-Джонс, Ньюфаундленд , которые, как сообщается, эксплуатировались Энтони Паркхерстом в 1578 году. [13] Первые попытки добычи полезных ископаемых в Вирджинии произошли еще в 1608 году. В 1619 году металлургический завод Фоллинг-Крик был основан в округе Честерфилд, штат Вирджиния , . Здесь располагалась первая доменная печь в Северной Америке. [14] [15]

Озеро Массапоаг в Массачусетсе было вытоплено в результате углубления выходного канала в поисках болотного железа. [16] Национальный исторический комплекс Saugus Iron Works на реке Согус в Согусе, штат Массачусетс , действовал между 1646 и 1668 годами. На этом месте находится музей и несколько реконструированных зданий. [17] Успех Saugus Iron Works и быстрое истощение запасов природного болотного железа в регионе побудили владельцев отправить старателей в окружающую сельскую местность. В 1658 году компания купила 1600 акров (6,5 км²). 2 ) земли, которая занимала территории, которые сейчас являются Конкордом, Эктоном и Садбери. Они основали крупный производственный комплекс в Конкорде, штат Массачусетс , вдоль реки Ассабет с плотинами, прудами, водотоками и очагами, но к 1694 году природное болотное железо и там было исчерпано, и земля была продана под сельское хозяйство. [18]

В центральном и южном Нью-Джерси болотная руда добывалась и перерабатывалась для производства естественно устойчивых к ржавчине инструментов и перил из кованого железа , многие из которых до сих пор украшают лестницы в Трентоне и Камдене . [19] Во время американской революции из болотного железа пушечные ядра отливали для колониальных войск.

США 19 века

[ редактировать ]

Болотное железо было также найдено на восточном берегу Мэриленда . Остатки коммерческого плавильного завода недалеко от Сноу-Хилла, штат Мэриленд , теперь являются историческим памятником штата и страны. Известный как «Город печей» , он назывался « Железная печь Нассаванго» в честь близлежащего ручья. Коммерческая печь работала примерно с 1825 по 1850 год.

Компания Shapleigh Iron Company построила плавильный завод в Норт-Шапли, штат Мэн , в 1836 году для разработки небольшого месторождения болотного железа в пруду Литл-Оссипи. Завод начал работу в 1837 году, но, согласно истории Шепли 1854 года, «бизнес [оказал] убыточным, поэтому через несколько лет от него отказались». [20] [21] [22]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Качорек, Данута, Герхард В. Брюммер и Михаэль Зоммер (2009). «Содержание и связующие формы тяжелых металлов, алюминия и фосфора в болотных железных рудах Польши» . Журнал качества окружающей среды . 38 (3): 1109–1119. Бибкод : 2009JEnvQ..38.1109K . дои : 10.2134/jeq2008.0125 . ПМИД   19398508 . Архивировано из оригинала 07 февраля 2019 г. Получено 6 февраля 2019 г. - из цифровой библиотеки Альянса обществ сельскохозяйственных, почвенных и экологических наук. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Jump up to: а б Ржепа, Гжегож, Томаш Байда и Тадеуш Ратайчак (2009). «Использование болотных железных руд в качестве сорбентов тяжелых металлов». Журнал опасных материалов . 162 (2–3): 1007–1013. Бибкод : 2009JHzM..162.1007R . дои : 10.1016/j.jhazmat.2008.05.135 . ПМИД   18614286 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г Хейманн, Р.Б., У. Креер, И. Спазиер и Г. Ветцель (2002). «Минералогические и химические исследования цветущих шлаков из доисторических (8-й век до н. э. – 4-й век нашей эры) мест производства железа в Верхней и Нижней Лужице, Германия». Археометрия . 43 (2): 227–252. дои : 10.1111/1475-4754.00016 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Jump up to: а б с д и Стэнтон, М.Р., Д.Б. Ягер, Д.Л. Фей и У.Г. Райт (2007). «Формирование и геохимическое значение отложений железных болот - Глава 14 - Формирование и геохимическое значение отложений железных болот» (PDF) . Профессиональный документ Геологической службы США : 1096. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Боулз, Г., Р. Боукер и Н. Самсонофф (2011). «Экспансия викингов и поиски болотного железа» . Платформа . 12 : 25–37. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Ситчик, Х., Ф. Людвиг, Э. Ветцель, Дж. Лукерт, Т. Хёдинг (2005). «Российская железная руда – минеральное сырье с важным экономическим прошлым и в Бранденбурге» (PDF) . Вклад Бранденбурга в геологию . 12 :119-128. Архивировано из оригинала (PDF) 6 апреля 2019 г. Проверено 6 апреля 2019 г. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Jump up to: а б с д и ж Телеманн М., В. Бебермайер, П. Хольцманн и Э. Ленхардт (2017). «Болотная железная руда как ресурс для доисторического производства железа в Центральной Европе — пример водосборного бассейна Видава в восточной Силезии, Польша» . Катена . 149 (1): 474–490. Бибкод : 2017Caten.149..474T . дои : 10.1016/j.catena.2016.04.002 . Архивировано (PDF) из оригинала 19 сентября 2021 г. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Кошке, Вольфганг (2002). «Железнорудное сырье и металлургическая промышленность северной Верхней Лужицы». Друзья города и парка-музея Бад-Мускау Э.В.
  9. ^ Сперлинг, Дитер (2003). Добыча сырья и старая добыча полезных ископаемых в горнодобывающем районе Калау . Ассоциация поддержки культурных ландшафтов Нижней Лужицы. ISBN  978-3-9808035-2-6 .
  10. ^ Мария Сьёберг и Антон Томилов, «Производство железа в крестьянских общинах», в книге «Общества по производству железа: раннее промышленное развитие в Швеции и России, 1600–1900», изд. Мария Огрен, 33–60 (Нью-Йорк: Berghahn, 1998), 33–36, 59–60; Андерс Флорен, Йоран Риден, Людмила Дашкевич, Д.В. Гаврилов и Сергей Устьянцев, «Социальная организация труда на рудниках, печах и кузницах», в «Общества по производству железа: раннее промышленное развитие в Швеции и России, 1600–1900», изд. . Мария Огрен, 61–138 (Нью-Йорк: Berghahn, 1998), 62–65.
  11. ^ Куйтес, Марго; Уоллес, Биргитта Л.; Линдси, Чарльз; Шифо, Андреа; Дов, Петра; Дженкинс, Кевин; Линдауэр, Сюзанна; Эрдил, Пинар; Леджер, Пол М.; Форбс, Вероника; Вермеерен, Кэролайн (20 октября 2021 г.). «Доказательства присутствия европейцев в Америке в 1021 году нашей эры» . Природа . 601 (7893): 388–391. дои : 10.1038/s41586-021-03972-8 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   8770119 . ПМИД   34671168 . S2CID   239051036 . Наш результат — 1021 год нашей эры для года сокращения — является единственной надежной календарной датой присутствия европейцев через Атлантику до путешествия Колумба. Более того, примечателен и неожидан тот факт, что наши результаты на трех разных деревьях сходятся в одном и том же году. Это совпадение убедительно свидетельствует о активности норвежцев в Л'Анс-о-Медоуз в 1021 году нашей эры. Кроме того, наше исследование демонстрирует потенциал аномалии 993 года нашей эры в концентрациях 14C в атмосфере для точного определения возраста прошлых миграций и культурных взаимодействий.
  12. ^ Льюис-Симпсон, Шеннон (2000). Возвращение к Винланду: норвежский мир на рубеже первого тысячелетия . Сент-Джонс, Ньюфаундленд: Сент-Джонс, Ньюфаундленд: Ассоциация исторических мест Ньюфаундленда и Лабрадора, Inc. ISBN  0-919735-07-Х .
  13. ^ «ПИСЬМО ОТ ЭНТОНИ ПАРКХЕРСТА РИЧАРДУ ХАКЛЮЙТУ, юристу, 1578 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 октября 2016 г. Проверено 26 октября 2016 г.
  14. ^ Хэтч, Чарльз Э. младший; Грегори, Терлоу Гейтс (июль 1962 г.). «Первая американская доменная печь, 1619–1622: рождение мощной промышленности в Фоллинг-Крик в Вирджинии». Журнал истории и биографии Вирджинии . 70 (3). Историческое общество Вирджинии: 259–296. JSTOR   4246864 .
  15. ^ Гейст, Кристофер. «Работы в Фоллинг-Крик» . Колониальный Вильямсбург . Колониальный фонд Вильямсбурга . Проверено 25 октября 2016 г.
  16. ^ Дайана Мьюир, Размышления в пруду Буллоу , Университетское издательство Новой Англии, 2000.
  17. ^ «Согусский металлургический завод» . Служба национальных парков . Служба национальных парков Министерства внутренних дел США . Проверено 25 октября 2016 г.
  18. ^ Уиллер, Мэриан Х. «Металлургический завод Конкорд» . Архивировано из оригинала 22 октября 2010 г. Проверено 8 марта 2018 г. Металлургический завод Конкорд
  19. ^ Бэрри Брейди. «Ранние поселенцы делали здесь железо» (PDF) . Комиссия Нью-Джерси Пайнлендс . Проверено 24 апреля 2018 г.
  20. ^ Лоринг, преподобный Амаса. История Шепли , Портленд, Мэн: Браун и Терстон, 1854. с. 39.
  21. ^ Леонард, Эдвард Х. Ежемесячная экскурсия Минералогического и геологического общества штата Мэн. Камни и минералы 5 (2): 49 (июнь 1930 г.).
  22. ^ Уэддл, Томас К. Железный век штата Мэн, Часть II: Железная компания Шепли: набег на промышленную (гео)археологию в геологических фактах и ​​местностях штата Мэн . Огаста, штат Мэн: Геологическая служба штата Мэн, ноябрь 2003 г. https://digitalmaine.com/mgs_publications/370/, по состоянию на 9.06.2019.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ad769d6df3ebe54fac132edeb4acb346__1715413860
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ad/46/ad769d6df3ebe54fac132edeb4acb346.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Bog iron - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)