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Questa EarthCache vi porterà a visitare un sito di grande interesse geologico nonchè uno dei più incredibili posti di tutta la Toscana. Vi permetterà inoltre, se vorrete, di conoscere la storia, la vita quotidiana, i sacrifici di tutta quella gente che, nel secolo scorso, ha vissuto, lavorato, sofferto e gioito intorno ad una delle più famose miniere di mercurio di tutto il mondo. Un’importante testimonianza di un’attività economica ormai non più attuale ma ricchissima di molteplici aspetti che ripropongono in termini chiari la storia, la geologia, la tecnica ed il vivere sociale di un’epoca che ha lasciato un segno indelebile nella sua gente.
Le coordinate vi condurranno direttamente nel sito minerario, precisamente al trenino dei minatori che si trova al ridosso dell'ingresso al museo della miniera che, se vorrete, potrete visitare con una guida locale.
ORIGINI E SVILUPPO STORICO:
La gran parte dei giacimenti di mercurio della Toscana Meridionale si concentra attorno al complesso vulcanico del Monte Amiata, zona anche nota con il nome di “Colline Metallifere”. Si tratta di giacimenti noti fin dall’antichità che hanno rappresentato una risorsa mineraria di primaria importanza fornendo insieme ai giacimenti spagnoli di Almaden (Spagna), oltre il 50% del mercurio assorbito dal mercato mondiale. La principale e più grande delle miniere amiatine è quella di Abbadia San Salvatore.
La miniera iniziò il suo ciclo produttivo il 31 gennaio 1899, dopo la scoperta di un’importante vena mineraria e la costituzione della Società Anonima delle Miniere di Mercurio del Monte Amiata.
Lo stabilimento minerario, progettato e diretto dall’ingegnere tedesco Friedrich Amman, inizialmente era composto di quattro forni di cottura del cinabro, da un'officina meccanica e da un piccolo bacino idrico per la produzione di energia elettrica. Nei primi 20 anni il ciclo produttivo si intensificò notevolmente: si acquistarono nuovi terreni, si aprirono nuove gallerie, vennero costruiti nuovi impianti secondo le tecnologie più avanzate dell’epoca. La produzione di mercurio crebbe vertiginosamente fino al 1920. In quel periodo la produzione di mercurio della Miniera di Abbadia San Salvatore riusciva addirittura a soddisfare il 25% dell'intera domanda mondiale.
Durante la prima guerra mondiale la miniera venne requisita dalle autorità militari per far fronte alla crescente esigenza di usare il mercurio per scopi bellici. Il controllo finanziario e direzionale della miniera Monte Amiata passò totalmente in mani italiane. Dopo la guerra la miniera vantava un'organizzazione tecnico-produttiva all'avanguardia. Tale situazione duro fino alla grande crisi economica degli anni ’30 quando, a causa del drastico calo della domanda sul mercato mondiale, il personale venne ridotto alle sole necessità di manutenzione delle gallerie. Nel 1936, vi fu un periodo di grande ripresa, fino al 1944, quando la produzione venne dimezzata anche a causa dei danni subiti dagli impianti. Dopo la seconda guerra mondiale l’attività riprese stabilmente, anche se con alterni periodi di crisi. Intorno al 1969-70, si aprì una crisi del mercurio a scala mondiale. Essa fu causata principalmente da motivi ecologici e ciò fece scattare, nelle nazioni industrialmente più progredite, l'emanazione di norme assai restrittive riguardo all'uso del minerale.
Al rischio ecologico si aggiunse l'arrivo di nuovi produttori in grado di praticare prezzi di vendita molto bassi e quindi assai concorrenziali. A causa di queste difficoltà l'intero bacino mercurifero del Monte Amiata cessò definitivamente la sua attività nel 1972.
PECULIARITA' DEL SITO:
Le miniere di mercurio dell'Amiata, per la loro particolare localizzazione e per il tipo peculiare di lavorazione, hanno un carattere che le differenzia rispetto agli altri impianti minerari in genere. Normalmente in questi il minerale viene estratto e trattato altrove, nelle miniere amiatine invece la lavorazione si svolge sul posto, dando luogo all'integrazione della miniera con l'impianto metallurgico di trattamento. Ciò dipende da diversi motivi: Il primo è dato dalla lontananza delle miniere dalle grandi vie di comunicazione; i giacimenti sono stati spesso individuati in luoghi impervi, in mezzo ai boschi; il costo del trasporto rappresentava pertanto una variabile importantissima nella gestione economica della miniera. E' stato proprio per risparmiare sul costo del trasporto che è scattata la convenienza di lavorare il minerale sul posto. Inoltre il grezzo delle miniere di mercurio è un tipico 'materiale perdente peso' a causa della lavorazione ed erano necessarie 7 tonnellate di minerale per produrre una sola bombola (contenente circa 34,5 kg di prodotto finito).
Infine il trattamento metallurgico sul luogo di estrazione consentiva di risparmiare non soltanto sul costo di trasporto dello sterile, ma anche del combustibile. All'inizio i forni di arrostimento del minerale funzionavano a legna che consumavano 8 quintali di legna di castagno per circa 300 kg. di minerale, il che voleva dire che per una data quantità di minerale occorreva una quantità 2.7 volte più grande di legna per l'arrostimento.
CARATTERISTICHE DEL METALLO E METODO DI LAVORAZIONE:
Il mercurio è l’unico metallo liquido a temperatura ambiente, raramente si trova in natura in tale stato. Non ossida al contatto con l'aria ma l'ossidazione diviene molto rapida a partire dalla temperatura di 350° centigradi. Tale caratteristica è molto importante per la sua estyrazione. Esso è un elemento raro nella crosta terrestre, presente in ragione di solo 0,08 ppm, tuttavia, a causa di una sua relativa inerzia nel combinarsi con gli altri elementi chimici della crosta terrestre, i suoi minerali sono particolarmente ricchi, arrivando a contenere mercurio fino al 2,5%. persino i giacimenti più poveri hanno una concentrazione di mercurio dello 0,1%, 12.000 volte maggiore della concentrazione media.
Cosa importante da sapere è che il mercurio discioglie la maggior parte dei comuni metalli, eccetto però il ferro e il nichel, formando gli amalgami (ATTENZIONE anche con l’ORO!!!). Dal punto di vista chimico il mercurio rientra tra i metalli nobili e viene attaccato solo dagli acidi ossidanti, come l'acido nitrico concentrato e l'acido solforico concentrato e caldo. L'ossigeno atmosferico a temperatura ambiente in pratica non attacca il mercurio. Il mercurio è presente in natura anche allo stato nativo, ma soprattutto nei suoi minerali, dei quali il più importante è il solfuro di mercurio, comunemente noto come cinabro (HgS) facilmente decomponibile per riscaldamento. Il minerale infatti per essere estratto, viene riscaldato a 600-700 ºC, ben oltre il punto di ebollizione, in atmosfera ossidante: in tal modo lo zolfo si ossida a biossido, mentre il mercurio si libera allo stato di vapore per poi, tramite condensazione, divenire liquido. La formula è la seguente:
HgS + O2 --> Hg + SO2
cinabro (solfuro di mercurio)+ ossigeno = mercurio + anidride solforosa
Con la condensazione il mercurio, sotto forma di goccioline, si raccoglie nelle vasche poste alla base dei condensatori. Il mercurio così ottenuto, che presenta già un elevato grado di purezza (99,9%), e quello che si recupera dai suoi diversi impieghi, viene filtrato e lavato con soluzione diluita di acido nitrico che discioglie selettivamente i metalli più elettropositivi contenuti nel mercurio sotto forma di amalgama. Per ottenere purezze più elevate (99,99%) il metallo viene raffinato per distillazione sotto vuoto (mercurio distillato o bidistillato)
Per minerali ricchi o contenenti molto zolfo libero si impiega il metodo cosiddetto “alla calce”, riscaldandoli con ossido di calcio, che trattiene lo zolfo sotto forma di solfuro e solfato di calcio, mentre il mercurio si libera anche in questo caso allo stato di vapore:
4HgS + 4CaO --> 4Hg + 3CaS + CaSO4
cinabro (solfuro di mercurio)+ calce (ossido di calcio) = mercurio + solfuro di calcio + solfato di calcio
Il metallo puro viene commerciato in bombole di acciaio chiuse con un tappo a vite della capacità convenzionale di 2,7 l, pari a 34,5 kg.
Per prendere questa Earthcache dovete mandarmi via e-mail le risposte alle seguenti domande:
1. Misurate lo scartamento (larghezza) dei binari del trenino dei minatori posto alle coordinate iniziali.
2. Quali strumenti di lavoro in miniera sono presenti sul monumento al minatore (waypoint n. 4)? NON fotografate detti strumenti!
3. dal "waypoint n. 2" potete vedere una riproduzione stilizzata, come evidenziato dalla targa ivi apposta, del tipico forno (usato solamente in questa miniera) per la cottura del cinabro. Di che tipo di forno si tratta?
4. Qual’è l’elemento immediatamente precedente al mercurio nella tavola periodica?
per favore NON inserite le risposte nel log!
E' gradita, ma non obbligatoria, una vostra foto sul trenino alle coordinate iniziali.
[ENG:] 
This EarthCache will bring you to visit a very important place of geologic interest and also one of the most incredible places of all Tuscany. You’ll even have the opportunity, if you want, to know the story, the daily life, the sacrifices of the people that, in the last century, were living, working, suffering and rejoicing around one of the most famous mercury’s mines all over the world. An important evidence of a no more current economic activity but rich in every way that presents in a clear way the history, geology, technical skill and social living of an age which has left a permanent mark on his own people.
Coordinates will bring you directly in the mining plant, to the little train used by miners, near the entrance of the mine's museum that you can visit, if you want, with a local guide (I don't know if there is an English guide... ask for it!)
THE ORIGINS AND HISTORICAL DEVELOPMENT:
The largest parts of Mercury deposits in the Southern Tuscany, is concentrated around the volcanic complex of Monte Amiata, that location is even known as “Metal Bearing Hills”. It relates to antiquity deposits, which represented a primary importance of mining resources supplying together with Almaden (Spain) much further the 50% of Mercury absorbed worldwide. In Abbadia San Salvatore there is the biggest mine of all the Amiata’s hinterland.
The mine started with his productive cycle on 1899 genuary 31st after the discovery of an important vein and the foundation of Joint-Stock Company of Quicksilver Mines of Monte Amiata.
The mining plant, conceived and directed by the German engineer Friedrich Amman, in the first time was made up of four furnaces for firing the mineral, of a repair shop and of a little basin to turn out electric energy. In the first two decades of mine’s life, the productive cycle had a huge growth: new fields were bought, new tunnels were started and also new equipments were built according to the newest technologies of the age. The industrial output had a dizzying growing till 1920. In that period the mining output of Abbadia San Salvatore was able to fill up to the 25% of the entire worldwide mercury’s economy demand.
During the 1st World War the mine has been confiscated by Military Authority in order to appease the growing need in using mercury for war goals. The financial and managing control of Monte Amiata’s mine definitively shifted in Italian hands. After the war, the mine was up to date as technology level and production quality. That situation lasted till the great economic crisis in 1930, when, due to the worldwide falling of market demand, all the staff were cut down, except for those who had to keep maintenance all over the plant. On 1936 there was a great re-staring period, till 1944, when the output was halved, even due of the damages occurred to the equipment because of the war. After the WWII all the output restarted permanently, sometimes with some difficulties with no particular relevance. Around 1969-1070 a new worldwide economic crisis, basically for ecologic reasons, caused an important mandatory and other limitations to the most important industrial countries about the use of mercury.
Also new cheaper products were facing on the market. So, because of those difficulties, the entire Monte Amiata’s mining plant gave over in 1972.
MINING PLANT'S FEATURES:
The Amiata’s mercury mines, due to their particular location and also the peculiar technique in working the mineral, they have mostly a distinctive feature from the other mining plants. Normally the mineral is taken out from the plant but worked in other establishments. On the contrary, in Amiata’s mine, the mineral was extracted and worked in the same place, so that the mine and the factory were integrated in the same but distinctive reality. That particular feature depends mainly on the distance from the mine and the main landlines. The mining fields were often located in wild places, forests and mostly too far from the communications roads, so that the shipping cost to bring the mineral to the factories represented a real important fact to consider about the mine’s management of operating costs. So that’s why it has been considered to work the mineral in the same mining place. Moreover the raw mineral by which mercury is extracted is a typical “loosing weight material”. It needs 7 tons of raw just to take one bottle of final product (containing about 34,5 kg of mercury).
Moreover working the material on site was useful to let a massive saving of economical resources non only for the shipping costs and the treatment of waste but also for the combustible materials and fuels required to take out mercury. At the beginning the kilns were using wood, to obtain 300 mercury kg there were needed 800 chestnut wood (from local trees) kg. so that the amount of wood needed was 2.7 times higher.
MERCURY'S QUALITIES AND MINING TECNIQUE:
Mercury is the only liquid metal in room temperature but is extremely rare to find it in that liquid state. It doesn't oxidate in open air but the oxidation becomes very fast on temperatures up to 350° and more (C°). That feature is very important in his extraction proceeding. it is even a rare element in the Earth's crust, having an average crustal abundance by mass of only 0.08 parts per million (ppm). However, because it does not blend geochemically with those elements that constitute the majority of the crustal mass, mercury ores can be extraordinarily concentrated considering the element's abundance in ordinary rock. The richest mercury ores contain up to 2.5% mercury by mass, and even the leanest concentrated deposits are at least 0.1% mercury (12,000 times average crustal abundance). It is found either as a native metal (rare) or in cinnabar, corderoite, livingstonite and other minerals, with mercury sulphide (HgS) better known as cinnabar, being the most common ore. Mercury ores usually occur in very young orogenic belts where rock of high density are forced to the crust of the Earth, often in hot springs or other volcanic regions.
It’s important to know that mercury dissolves the most part of common metals, except for iron and nickel, forming some blended amalgams (ATTENTION: even with GOLD!!!). Mercury is a noble metal and for that is spoiled by oxidant acids as concentrate nitric acid and concentrated, hot sulphuric acid. It is not spoiled by atmospheric oxygen (room temperature).
As told before, the most common mineral by which mercury is extracted is the cinnabar (HgS) that is easily corrupted in high temperature. By heating it up to 600-700 C° (more over the boiling temperature) the cinnabar’s sulphur oxidizes and turns into a dioxide and the mercury comes out in gaseous state, then by condensing the vapour, it turns into his native (liquid) state. The equation for this extraction is
HgS + O2 --> Hg + SO2
mercury sulphide (cinnabar) + oxygen = mercury + sulphur dioxide
With the condensation mercury drips into some settling tanks. In that condition mercury is quite pure (99,9%). To get it extra fine (99,99%) the metal is further purified by vacuum distillation (distilled or re-distilled mercury).
In the proceeding of extracting mercury from minerals which contain lot of sulphur, there is a different way, named the “lime method”. Minerals are heated blending with calcium oxide that holds sulphur itself in the form of calcium sulphide and calcium sulphate, while mercury comes out extra fine in a vapour state. Here is the equation:
4HgS + 4CaO --> 4Hg + 3CaS + CaSO4
mercury sulphide (cinnabar) + calcium oxide (lime) = mercury + calcium sulphide + calcium sulphate
The pure metal is traded in stainless steel bottles with a protective screw cap 2,7 litres capacity and 34,5 kilos weight.
To claim this Earthcache you must email me with the answers to the following questions:
1. Measure the gauge (width) of the rails of the little mining-train at the starting coordinates.
2. Which mining items are placed on the miner's monument (waypoint n. 4)? - Please DO NOT post pictures on the log!
3. From the "waypoint n. 2" you can see a stylized reproduction, as shown by the plate on it, of the frame on the tipical furnace (which has been used only in this particular mining plant) for firing the cinnabar. Which type of furnace is it?
4. Which is the mercury’s previous element in the periodic table?
please DO NOT post the answers with your log!
Even if not necessary as logging task, any picture of you and your GPS on the miniature train at the starting coordinates will be appreciated!
