Mooreisen - Bog iron

Moorerz

Mooreisen ist eine Form unreiner Eisenablagerungen , die in Mooren oder Sümpfen durch die chemische oder biochemische Oxidation von in Lösung getragenem Eisen entsteht. Im Allgemeinen bestehen Moorerze hauptsächlich aus Eisenoxyhydroxiden , üblicherweise Goethit (FeO(OH)).

Eisenhaltiges Grundwasser tritt typischerweise als zu Eisenhydroxid oxidierte Quelle auf, wenn es auf die oxidierende Umgebung der Oberfläche trifft. Moorerz kombiniert oft Goethit , Magnetit und Klumpen oder gefärbten Quarz . Die Oxidation kann durch Enzymkatalyse durch Eisenbakterien erfolgen . Es ist nicht klar, ob der Magnetit beim ersten Kontakt mit Sauerstoff ausfällt und dann zu Eisen(III)-Verbindungen oxidiert, oder ob die Eisen(III)-Verbindungen bei anoxischen Bedingungen beim Eingraben unter der Sedimentoberfläche reduziert und bei der Exhumierung an der Oberfläche wieder oxidiert werden.

Mooreisen hat wie andere wasserhaltige Eisenoxide eine besondere Affinität zu Schwermetallen . Diese Affinität in Kombination mit der porösen Struktur und der hohen spezifischen Oberfläche von Mooseisen machen es zu einem guten natürlichen Sorptionsmittel . Diese Eigenschaften in Verbindung mit der Tatsache, dass Mooreisen günstig erhältlich ist, sind Anreize für den Einsatz in Umweltschutztechnologien.

Teil der Mauer mit Hermai – Verwendung von Moorerz in der Architektur

Eisen aus Moorerz enthält oft Restsilikate , die eine glasartige Beschichtung bilden können, die eine gewisse Rostbeständigkeit verleiht .

Typisches eisenhaltiges Grundwasser, das als Quelle entspringt. Das Eisen wird beim Auftreffen auf die oxidierende Umgebung der Oberfläche zu Eisen(III)-hydroxid oxidiert. Eine Vielzahl dieser Quellen und Sickerstellen in der Überschwemmungsebene liefern das Eisen für die Mooreisenvorkommen.

Formation

Eisen wird in eisenhaltigem Grundwasser mit niedrigem pH-Wert und niedrigem Sauerstoffgehalt , das durch Quellen an die Oberfläche gelangt, zusammen mit Strukturen von Brüchen oder dort, wo Grundwasser Oberflächenflüsse schneidet , zu Mooren transportiert. Das Eisen im Wasser wird dann durch gelösten Sauerstoff oder durch Enzymkatalyse durch Eisenbakterien (zB Thiobacillus ferrooxidans und Thiobacillus thiooxidans ) oxidiert , die das Eisen im Rahmen ihrer Lebensprozesse anreichern. Das Vorhandensein dieser Bakterien lässt sich an dem öligen Film erkennen, den sie auf der Wasseroberfläche hinterlassen. Diese Änderung des Oxidationszustandes bewirkt die Ausfällung von feinkörnigen Eisenfeststoffen in der Nähe der Grundwassereinleitung. Eine Vielzahl von Eisenmineralien wie Goethit , Magnetit , Hämatit , Schwertmannit und amorphe Eisen-Aluminium-Sulfat-reiche Feststoffe können durch Oxidation von Eisen(II) unter den vorliegenden sauren Bedingungen gebildet werden. Alle Photosynthesen spielen eine Doppelrolle als Sauerstoffproduzenten und damit passive Eisenoxidatoren und als Oberflächen, an denen das Eisen sorbieren oder binden kann. Dies bewirkt , dass Wasserpflanzen stark mit einer licht Orange verkrustet werden Flockung von Eisenoxyhydroxid in der Nähe der Stelle , an Sauerstoffgas aus den Pflanzen freigesetzt. Faktoren wie die lokale Geologie, die Mineralogie des Ausgangsgesteins, die Zusammensetzung des Grundwassers und geochemisch aktive Mikroben und Pflanzen beeinflussen die Bildung, das Wachstum und die Persistenz von Eisenmooren. Mooreisen ist ein nachwachsender Rohstoff; das gleiche Moor kann etwa einmal pro Generation geerntet werden.

Eisengewinnung

Europäer Eisen entwickelt Verhüttung von Raseneisen während der vorrömischen Eisenzeit des 5. / 4. bis 1. Jahrhundert vor Christus, und die meisten Eisen der Wikingerzeit (Ende des ersten Jahrtausend CE) kam aus Moor Eisen. Menschen können Mooreisen mit begrenzter Technologie verarbeiten, da es nicht geschmolzen werden muss, um viele Verunreinigungen zu entfernen. Wegen seiner leichten Zugänglichkeit und Reduzierbarkeit wurde Mooreisen häufig für die frühe Eisengewinnung verwendet. Frühe Metallurgen identifizierten Mooreisenvorkommen anhand von Indikatoren wie verdorrtem Gras, einer feuchten Umgebung, hygrophiler Gras-dominierter Vegetation und rötlich-braunen Lösungen oder Ablagerungen in nahegelegenen Gewässern. Sie stach Holz- oder Metallstäbe in den Boden, um größere Erzablagerungen zu erkennen, und schnitten und zogen Torfschichten im Moor mit Torfmessern zurück, um kleinere, erbsengroße Knötchen aus Mooreisen herauszulösen. Die frühe Eisengewinnung aus Moorerz erfolgte meist in Bloomery- Ofen. Die für die Produktion notwendigen Ressourcen waren Holz für Holzkohle , Ton für den Bau von Blühöfen und Wasser für die Verarbeitung. Eisen im Erz wird zu einem schwammartigen Eisenblock reduziert, der im oberen Teil des Ofens verbleibt, während die unerwünschten Elemente als Schlacke nach unten strömen . Beim Schmelzen mit einem Bloomery-Ofen werden oft zwischen 10 und 20 Massenprozent Fe zu Eisen-Bloom reduziert, während der Rest in die Schlacke überführt wird. Die Blüte muss dann mit einem Hammer gefestigt werden, um brauchbares Schmiedeeisen zu machen. Es gibt einige archäologische Beweise dafür, dass Kalk in Öfen hinzugefügt wurde, um silikareiche Erze zu behandeln, die durch den Bloomery-Prozess schwer zu schmelzen waren.

Europa

Erste Versuche zur Eisenverhüttung gehen auf das 2. Jahrtausend v. Chr. im Nahen Osten zurück . Die Technologie verbreitete sich dann in den folgenden zwei Jahrtausenden in ganz Europa und erreichte im 2. Jahrhundert v. Chr. Polen . Die Eisenproduktion erreichte im Jahr 500 v. Chr. Skandinavien über Dänemark und breitete sich kurz darauf nach Norwegen und Schweden aus . Es gibt Hinweise auf eine direkte Beziehung zwischen Wikingersiedlungen in Nordeuropa und Nordamerika und Mooreisenvorkommen. Mooreisen dominierte die Eisenproduktion in nordisch besiedelten Gebieten einschließlich Skandinaviens und Finnlands von 500 bis 1300 n. Chr. Auch in Island wurde an Standorten, die als "Iron Farms" bekannt sind, eine groß angelegte Produktion von Mooreisen etabliert . Kleinere Produktionsstätten in Island bestanden aus großen Gehöften und einigen ursprünglichen isländischen Siedlungen, aber diese schienen nur genug Eisen zu produzieren, um sich selbst zu versorgen. Auch nachdem eine verbesserte Schmelztechnologie im Mittelalter die abgebauten Erze rentabel machte, blieb das Moorerz bis in die Neuzeit vor allem für die bäuerliche Eisenproduktion wichtig. In Russland war Moorerz die Hauptquelle für Eisen bis ins 16. Jahrhundert, als die überlegenen Erze des Urals verfügbar wurden.

Nordamerika

Präkolumbianisch

Eisen wurde möglicherweise um 1000 n. Chr. von Wikingern in Point Rosee und anderen Orten in Neufundland hergestellt . Ausgrabungen in L'Anse aux Meadows haben erhebliche Hinweise auf die Verarbeitung von Mooreisen und die Gewinnung von Eisenerz gefunden. Die Siedlung L'Anse aux Meadows lag unmittelbar östlich eines Seggentorfmoores und dort wurden 15 kg Schlacke gefunden, die etwa 3 kg verwertbares Eisen erzeugt hätte. Die Analyse der Schlacke ergab, dass deutlich mehr Eisen aus dem Erz geschmolzen sein könnte, was darauf hindeutet, dass die Arbeiter, die das Erz verarbeiten, nicht qualifiziert waren. Dies unterstützt die Idee, dass das Wissen über die Eisenverarbeitung weit verbreitet war und nicht auf die großen Handels- und Handelszentren beschränkt war. An der Fundstelle wurden auch 98 Nagelfragmente sowie erhebliche Hinweise auf eine Holzbearbeitung gefunden, die darauf hindeuten, dass das dort produzierte Eisen möglicherweise nur für die Schiffsreparatur und nicht für den Werkzeugbau verwendet wurde.

Koloniales Nordamerika

Mooreisen war im kolonialen Nordamerika weit verbreitet . Die frühesten bekannten Eisenminen in Nordamerika sind die Minen von St. John's, Neufundland , von denen Anthony Parkhurst im Jahr 1578 berichtete, dass sie in Betrieb waren. Die ersten Bergbauarbeiten in Virginia fanden bereits 1608 statt. 1619 wurde Falling Creek Ironworks in Chesterfield County gegründet , Virginia . Es war der Standort der ersten Hochofenanlage in Nordamerika.

Der Lake Massapoag in Massachusetts wurde durch die Vertiefung des Auslaufkanals auf der Suche nach Mooreisen abgesenkt. Die Saugus Iron Works National Historic Site am Saugus River in Saugus, Massachusetts , wurde zwischen 1646 und 1668 betrieben. Die Website enthält ein Museum und mehrere rekonstruierte Gebäude. Der Erfolg der Saugus-Eisenwerke und die schnelle Erschöpfung des natürlichen Mooreisens der Region veranlassten die Besitzer, Goldsucher in die umliegende Landschaft zu entsenden. Im Jahre 1658 kaufte das Unternehmen 1.600 Acres (6,5 km 2 ) Land , das Bereiche abgedeckt, die jetzt Concord, Acton, und Sudbury. Sie errichteten in Concord, Massachusetts , entlang des Assabet River eine große Produktionsstätte mit Dämmen, Teichen, Wasserläufen und Feuerstellen, aber bis 1694 war auch das natürliche Mooreisen dort erschöpft und das Land wurde für die Landwirtschaft verkauft.

In Central und Southern New Jersey wurde Moorerz abgebaut und zur Herstellung von natürlich rostbeständigen Werkzeugen und schmiedeeisernen Schienen veredelt , von denen viele noch heute Treppen in Trenton und Camden zieren . Während der Amerikanischen Revolution wurden Kanonenkugeln aus Mooreisen für die Kolonialmacht gegossen.

Vereinigte Staaten des 19. Jahrhunderts

Mooreisen wurde auch an der Ostküste von Maryland gefunden . Die Überreste eines kommerziellen Schmelzbetriebs in der Nähe von Snow Hill, Maryland , sind heute eine staatliche und nationale historische Stätte. Bekannt als Furnace Town , wurde es nach dem nahe gelegenen Bach Nassawango Iron Furnace genannt . Der kommerzielle Ofen lief von etwa 1825 bis 1850.

Die Shapleigh Iron Company baute 1836 eine Schmelze in North Shapleigh, Maine , um eine kleine Mooreisenlagerstätte in Little Ossipee Pond auszubeuten. Die Anlage nahm ihren Betrieb im Jahr 1837 auf, aber laut einer Geschichte von Shapleigh aus dem Jahr 1854 „erwies sich das Geschäft als unrentabel, daher wurde es nach einigen Jahren aufgegeben“.

Siehe auch

Verweise

Externe Links