miniaturadaimagem|Minério de ferro de turfeira O ferro de turfeira é uma forma de depósito de ferro impuro que se desenvolve em turfeiras ou pântanos pela oxidação química ou bioquímica do ferro transportado em solução. Em geral, os minérios de turfeira consistem principalmente de oxihidróxidos de ferro, comumente goethita (FeO(OH)), e limonita relacionada.
A água subterrânea rica em ferro geralmente emerge como uma nascente e o ferro nela presente forma hidróxido férrico ao entrar em contacto com o ambiente oxidante da superfície. O minério de turfeira frequentemente combina goethita e magnetita, podendo incluir vugas e quartzo manchado. A oxidação pode ocorrer por catálise enzimática por bactérias ferruginosas. Não é claro se a magnetita precipita no primeiro contacto com o oxigénio e, em seguida, oxida-se a compostos férricos, ou se os compostos férricos são reduzidos quando expostos a condições anóxicas durante o soterramento sob a superfície do sedimento e reoxidados após a exumação na superfície.
O ferro de turfeira, assim como outros óxidos de ferro hidratados, possui uma afinidade específica por metais pesados. Esta afinidade, combinada com a estrutura porosa e a alta área superficial específica do ferro de turfeira, torna-o um bom sorvente natural. Estas propriedades, aliadas ao facto de o ferro de turfeira ser barato de se obter, são incentivos para a sua utilização em tecnologias de proteção ambiental. miniaturadaimagem|Parte da Muralha com Herma — uso de minério de turfeira na arquitetura O ferro produzido a partir de minério de turfeira geralmente contém silicatos residuais, que podem formar um revestimento vítreo que confere alguma resistência à ferrugem. miniaturadaimagem|Água subterrânea típica contendo ferro emerge como uma nascente. O ferro é oxidado a hidróxido férrico ao entrar em contacto com o ambiente oxidante da superfície. Um grande número destas nascentes e afloramentos na planície de inundação fornece o ferro para os depósitos de minério de ferro de turfeira
Formação O ferro é transportado para turfeiras em águas subterrâneas ricas em ferro, com baixo pH e baixo teor de oxigénio dissolvido, que chegam à superfície através de nascentes, juntamente com estruturas de fraturas ou onde a água subterrânea encontra fluxos superficiais. O ferro na água é então oxidado pelo oxigénio dissolvido ou por catálise enzimática por bactérias ferruginosas (por exemplo, Thiobacillus ferrooxidans e Thiobacillus thiooxidans) que concentram o ferro como parte dos seus processos vitais. A presença destas bactérias pode ser detetada pela película oleosa que deixam na superfície da água. Esta mudança no estado de oxidação causa a precipitação de sólidos de ferro de granulação fina perto do ponto de descarga da água subterrânea. Uma variedade de minerais de ferro, como goethita, magnetita, hematita, schwertmannita e sólidos amorfos ricos em sulfato de ferro-alumínio, podem ser formados pela oxidação do ferro ferroso sob as condições ácidas presentes. Todos os fotossintetizadores desempenham papéis duplos como produtores de oxigénio e, portanto, oxidantes passivos de ferro, e como superfícies às quais o ferro pode ser adsorvido ou ligado. Isto faz com que as plantas aquáticas fiquem fortemente incrustadas com um floco laranja-claro de oxihidróxido de ferro próximo ao ponto de libertação de gás oxigénio pelas plantas. Fatores como geologia local, mineralogia da rocha matriz, composição da água subterrânea e micróbios e plantas geoquimicamente ativos influenciam a formação, o crescimento e a persistência de turfeiras ferríferas. O ferro de turfeira é um recurso renovável; a mesma turfeira pode ser explorada aproximadamente uma vez por geração.
Extração de ferro Os europeus desenvolveram a fundição de ferro a partir de depósitos de ferro de turfeira durante a Idade do Ferro pré-romana, entre os séculos V/IV e I a.C., e a maior parte do ferro da Era Viking (final do primeiro milénio d.C.) foi fundida a partir deste tipo de ferro. Os humanos podem processar o ferro de turfeira com tecnologia limitada, já que ele não precisa de estar fundido para remover muitas impurezas. Devido à sua fácil acessibilidade e redutibilidade, o ferro de turfeira era comumente usado na produção inicial de ferro. Os primeiros metalurgistas identificavam depósitos de ferro de turfeira por meio de indicadores como relva seca, ambiente húmido, vegetação higrófila dominada por relva e soluções ou depósitos castanho-avermelhados em águas próximas. Eles espetavam varas de madeira ou metal no solo para detetar depósitos de minério maiores, e cortavam e removiam camadas de turfa na turfeira usando facas de turfa para extrair nódulos menores de ferro de pântano, do tamanho de ervilhas. A produção inicial de ferro a partir de minério de turfeira ocorria principalmente em fornos de redução direta. Os recursos necessários para a produção eram madeira para carvão vegetal, argila para a construção dos fornos de redução direta e água para o processamento. O ferro no minério é reduzido a uma massa de ferro esponjosa que permanece na parte superior do forno, enquanto que os elementos indesejáveis escorrem para baixo como escória. A fundição em forno de redução direta geralmente resulta na redução de 10 a 20% da massa de ferro a ferro, enquanto que o restante é transferido para a escória. A massa de ferro deve então ser consolidada com um martelo para produzir ferro forjado utilizável. Existem algumas evidências arqueológicas de que cal era adicionada aos fornos para tratar minérios ricos em sílica que eram difíceis de fundir pelo processo de redução direta.
Europa As primeiras tentativas de fundição de ferro datam do 2º milénio a.C. no Oriente Próximo. A tecnologia espalhou-se pela Europa nos dois milénios seguintes, chegando à Polónia no século II a.C. A produção de ferro chegou à Escandinávia por volta de 800-500 a.C. Sítios de produção de ferro no centro da Suécia datam do final da Idade do Bronze, e a inovação pode ter sido transmitida tanto do sul quanto do leste. O minério utilizado era limonita, na forma de solo vermelho e minério de turfeira. A partir de 200 d.C., o minério de depósitos de limonita em lagos passou a ser utilizado. O minério era reduzido em fornos de redução direta. Existem evidências de uma relação direta entre os assentamentos vikings no norte da Europa e na América do Norte e os depósitos de ferro de turfeira. O ferro de turfeira dominaram a produção de ferro das áreas povoadas pelos nórdicos, incluindo a Escandinávia e a Finlândia, de 500 a 1300 d.C. A produção em larga escala de ferro de turfeira também foi estabelecida na Islândia em locais conhecidos como "quintas de ferro". Os locais de produção em menor escala na Islândia consistiam em grandes quintas e alguns assentamentos islandeses originais, mas estes pareciam produzir ferro apenas o suficiente para serem autossuficientes. Mesmo depois de a tecnologia de fundição melhorada ter tornado os minérios extraídos viáveis durante a Idade Média, o minério de turfeira permaneceu importante nos tempos modernos, particularmente na produção de ferro camponesa.Maria Sjöberg and Anton Tomilov, "Iron-Making in Peasant Communities," em Iron-making Societies: Early Industrial Development in Sweden and Russia, 1600–1900, ed. Maria Ågren, 33–60 (New York: Berghahn, 1998), 33–36, 59–60; Anders Florén, Göran Rydén, Ludmila Dashkevich, D. V. Gavrilov and Sergei Ustiantsev, "'The Social Organisation of Work at Mines, Furnaces, and Forges," em Iron-making Societies: Early Industrial Development in Sweden and Russia, 1600–1900, ed. Maria Ågren, 61–138 (New York: Berghahn, 1998), 62–65. Na Rússia, o minério de turfeira foi a principal fonte de ferro até o século XVI, quando os minérios superiores dos Montes Urais se tornaram disponíveis.
América do Norte
Período Pré-colombiano O ferro foi produzido pelos vikings na Terra Nova por volta de 1021 d.C. Escavações em L'Anse aux Meadows encontraram evidências consideráveis do processamento de ferro de turfeira e da produção de minério de ferro. O assentamento em L'Anse aux Meadows estava situado imediatamente a leste de uma turfeira de junça e 15 kg de escória foram encontrados no local, o que teria produzido cerca de 3 kg de ferro utilizável. A análise da escória mostrou que uma quantidade consideravelmente maior de ferro poderia ter sido fundida a partir do minério, indicando que os trabalhadores que processavam o minério não eram qualificados. Isto corrobora a ideia de que o conhecimento sobre o processamento de ferro era difundido e não se restringia aos principais centros de comércio. Noventa e oito fragmentos de pregos também foram encontrados no local, bem como evidências consideráveis de trabalho em madeira, o que indica que o ferro produzido no local possivelmente era usado apenas para reparos navais e não para o fabrico de ferramentas.
América do Norte colonial O ferro de turfeira era muito procurado na América do Norte colonial. As primeiras minas de ferro conhecidas na América do Norte são as minas de St. John's, Terra Nova, supostamente em operação por Anthony Parkhurst em 1578. Os primeiros esforços de mineração na Virgínia ocorreram já em 1608. Em 1619, a Falling Creek Ironworks foi estabelecida no Condado de Chesterfield, Virgínia. Foi o local da primeira instalação de alto-forno na América do Norte.
O nível do Lago Massapoag, em Massachusetts, foi reduzido pelo aprofundamento do canal de saída em busca de minério de ferro de turfeira. O Sítio Histórico Nacional da Fábrico de Ferro de Saugus, no Rio Saugus, em Saugus, Massachusetts, operou entre 1646 e 1668. O local contém um museu e vários edifícios reconstruídos. O sucesso da Fábrico de Ferro de Saugus e o rápido esgotamento do minério de ferro natural de turfeira da região levaram os proprietários a enviar garimpeiros para a zona rural circundante. Em 1658, a empresa comprou de terra que cobria áreas que agora são Concord, Acton e Sudbury. Eles estabeleceram uma grande instalação de produção em Concord, Massachusetts, ao longo do rio Assabet, com barragens, lagoas, cursos de água e fornos, mas em 1694 o ferro natural de turfeira também se havia esgotado e a terra foi vendida para agricultura. The Concord Iron Works
No centro e sul de Nova Jérsia, o minério de turfeira era extraído e refinado para a produção de ferramentas naturalmente resistentes à ferrugem e corrimões de ferro forjado, muitos dos quais ainda enfeitam escadarias em Trenton e Camden. Durante a Revolução Americana, balas de canhão de ferro de turfeira foram fundidas para as forças coloniais.
Estados Unidos do século XIX Ferro de turfeira também foi encontrado na costa leste de Maryland. Os restos de uma fundição comercial perto de Snow Hill, Maryland, são agora um sítio histórico estadual e nacional. Conhecida como Furnace Town, era chamada de Nassawango Iron Furnace, em homenagem ao riacho próximo. A fundição comercial funcionou de aproximadamente 1825 a 1850.
A Shapleigh Iron Company construiu uma fundição em North Shapleigh, Maine, em 1836, para explorar um pequeno depósito de ferro de turfeira em Little Ossipee Pond. A fábrica iniciou as suas operações em 1837, mas, de acordo com uma história de Shapleigh de 1854, "o negócio [provou] não ser lucrativo, portanto, após alguns anos, foi abandonado".
Reservas
Ver também
Acidithiobacillus — Género de bactérias (bactérias oxidantes de ferro) Areia ferrífera — tipo de areia com altas concentrações de ferro Génese de depósitos minerais — Como se formam os vários tipos de depósitos minerais na crosta terrestre Limonite — Mineral de óxido de ferro hidratado Metalurgia ferrosa — Metalurgia do ferro e das suas ligas Minério de ferro — Minério rico em ferro ou no elemento Fe
Ligações externas
Arquivo PDF da ASME — desenhos detalhados da reconstrução do Forno de Ferro de Nassawango e zonas próximas. Forno de Nassawango — Maryland Historic Trust.
Categoria:Geologia económica Categoria:Ferro