Щебень: Невоспетый минерал герой

Содержание

• Самый основной минеральный товар
• Типы камней, используемые для щебня
• известняковый
• Доломит и Доломитовый известняк
• Гранит и Ловушка
• Песчаник и кварцит
• Вулканический пепел и Scoria
• Мрамор
• Щебень против Гравия
• Транспорт, импорт, экспорт
• Переработка отходов
• Щебень: спрос и предложение
• Совокупное Сохранение

Многие виды щебня: Щебень не является «стандартным товаром». Это сделано, добывая один из нескольких типов породы, таких как известняк, гранит, ловушка, scoria, базальт, доломит или песчаник; сокрушительный камень; а затем просеивают дробленую породу до размеров, подходящих для предполагаемого конечного использования. Предполагаемое использование также определяет, какой тип (типы) породы следует использовать.

Щебень: Невоспетый минеральный герой: Щебень часто рассматривают как один из самых дешевых товаров, однако он используется для столь широкого разнообразия целей во многих отраслях промышленности, что его следует повысить до особого положения. Это геологический товар, на котором строится почти все. Облако слов Wordle выше показывает лишь некоторые из его разнообразия использования.

«Unsung Mineral Hero» - цитата покойного Дьюи Кирштейна, экономического геолога и одного из авторов ранних наблюдателей.

Самый основной минеральный товар

Щебень является основным сырьем в мире. Это в изобилии, широко доступно и недорого. Это материал, с которым люди знакомы практически во всех частях света.

В 2017 году Соединенные Штаты произвели около 1,33 миллиарда тонн щебня. Это в среднем около четырех тонн щебня на каждого гражданина. Большинству людей трудно представить, как четыре тонны щебня были использованы в прошлом году для их выгоды. Это составляет около двадцати фунтов щебня на человека в день в течение всего года.

Большая часть щебня используется в строительстве дорог и строительстве. При строительстве двухполосной асфальтовой дороги на милю используется около 25 000 тонн щебня. При строительстве небольшого жилого подразделения на дом приходится около 300 тонн щебня. На этой странице в облаке слов можно увидеть множество других применений щебня. Большой список включен в таблицу в нижней части страницы.

Виды породы, используемые для изготовления щебня: Приблизительное количество различных типов горных пород, используемых для производства щебня в Соединенных Штатах в 2017 календарном году, когда общий годовой объем производства составлял приблизительно 1,33 миллиарда метрических тонн камня. Данные Геологической службы США (USGS).

Типы камней, используемые для щебня

Много разных типов камней используются для изготовления щебня. Типы, используемые для производства щебня в Соединенных Штатах в течение 2017 года, включают следующие: известняк, гранит, ловушечная порода, песчаник, кварцит, доломит, вулканическая глина и шлак, мрамор, сланец, дацит, ракушка и известняковый мергель. Их относительная важность показана на круговой диаграмме на этой странице. Каждый из этих типов камней подходит для ряда применений и не подходит для других. Краткое описание наиболее важных пород для щебня приводится ниже.

известняковый

Известняк: Измельченный известняк с различными размерами частиц, слева направо, идущий по часовой стрелке: крупнозернистый заполнитель, дробленый известняк, шахтный известняк и мелкозернистая мелочь.

Известняк - это порода, состоящая из карбоната кальция (CaCO₃). Это тип породы, наиболее часто используемый для производства щебня в Соединенных Штатах. Он занимает эту позицию, потому что он широко доступен и подходит для большего разнообразия применений, чем любой другой тип породы.

Известняк можно использовать для изготовления цемента. Это основной ингредиент бетона. Он используется в качестве основного материала для автомобильных дорог, сельских дорог, зданий и железнодорожного строительства. Используется для производства сельскохозяйственной извести и кислотной нейтрализации в химической промышленности. Существует много продуктов, изготовленных из известняка или использующих его, которые потребляют небольшое количество материала. К ним относятся крошка птицы, терраццо, стекло, сорбенты, загрязняющие воздух, шахтная пыль, пищевые добавки для животных, косметика, диетические добавки и флюс для доменной печи, белый, среди прочих.

В дополнение к его пригодности для многих применений, известняк также используется для производства щебня, потому что он легко ломается и мягче, чем сталь, используемая в дробильном оборудовании, классифицирующем оборудовании и грузовиках. По сравнению с более твердыми породами, такими как кварцит, известняк вызывает гораздо меньший износ оборудования, с которым он контактирует.

В качестве примера представим грузовик с 10 тоннами измельченного кварцита. Каждый кусок кварцита, который находится в контакте с платформой и боковыми сторонами кузова, будет иметь острые точки и края. К нему также будет приложено давление всей породы в нагрузке выше. Когда водитель поднимает платформу, чтобы сбросить груз, каждый кусок кварцита, соприкасающийся с платформой грузовика, выбивает канавку в металле, когда он выдвигается из задней двери грузовика. Станина грузовика будет становиться все тоньше с каждым выбросом камня. Владельцы грузовиков не будут счастливы, когда им придется ремонтировать или заменять свои грузовики после короткого времени использования. Подобный износ будет происходить на дробильном оборудовании, ситах и ​​каждом элементе оборудования, который касается камня. Теперь вы знаете, почему горнодобывающие компании предпочитают добывать известняк, а не кварцит.

Доломит и Доломитовый известняк

Доломит (также известный как «долостон») и известняк - очень похожие породы. Доломит представляет собой карбонат кальция-магния (CaMg (CO₃)₂), в то время как известняк представляет собой карбонат кальция (CaCO₃). Известняк более эффективен для производства цемента и нейтрализации кислот. Доломит имеет твердость по Моосу 4 по сравнению с известняком с твердостью по Моосу 3. Эта разница в твердости делает доломит значительно более долговечным, когда порода подвергается истиранию.

Доломит, доломитовый известняк и известняк имеют сходные проявления и часто встречаются вместе в каменных единицах, добываемых в одном карьере; однако они редко добываются как отдельные продукты. Значительное количество материала, обозначенного как «известняк» на круговой диаграмме выше, на самом деле является доломитовым известняком и доломитом.

Большинство карьеров продают свою продукцию как «известняк», что приемлемо для клиентов в строительной отрасли, если химический состав породы не имеет значения. Потребителям, заинтересованным в породе для химической, кислотной нейтрализации, доменного флюса или в сельскохозяйственных целях, вероятно, потребуется порода, которая имеет химический состав очень чистого известняка или очень чистого доломита.

Гранит и Ловушка

Щебень: Разбитые вулканические породы разных видов, сверху слева, по часовой стрелке: камни-ловушки, белый гранит, лавовые камни и красный гранит.

Гранит - это имя дилетанта, которое используется для любой светлой магматической породы, которая используется в строительстве. Гранит, гранодиорит, диорит и риолит - это лишь некоторые из множества светлых магматических пород, которые в строительной промышленности называют «гранитом».

«Камень-ловушка» - это имя непрофессионала, которое используется для любой темной магматической породы, которая используется в строительстве. Базальт, перидотит, диабаз и габбро являются примерами ловушек.

Гранит и ловушка являются вторым и третьим наиболее часто используемым типом горных пород для производства щебня. Они превосходят известняк при использовании в кислых водах или почвах и при истирании. Они могут заменить известняк как бетонный заполнитель и когда требуется долговечный заполнитель.

Некоторым геологам не нравится, как люди в отрасли щебня используют слово «гранит». Эта индустрия продает миллионы тонн «гранита» в год и использует слово «гранит» таким образом на протяжении поколений. Они не собираются менять свою терминологию, чтобы удовлетворить несколько требовательных геологов.

Песчаник и кварцит

Песчаник и кварцит состоят в основном из кварца, очень прочного минерала, но у каждого есть свои недостатки в строительной отрасли, что ограничивает его использование. Песчаник, как правило, состоит из песчаных зерен, скрепленных вместе кальцитом, глиной или силикатными минералами, которые выпали в осадок между песчинками. Цемент обычно не полностью заполняет все пустоты между песчинками, оставляя пористость, которая обычно составляет от 5 до 30%. Это поровое пространство позволяет скале впитывать воду. Эта вода будет увеличиваться в объеме до 9% каждый раз, когда она замерзнет. В течение многих циклов замерзания-оттаивания силы этого расширения обладают способностью выбивать зерна и разрушать камень. Вот почему песчаник не популярен для длительного использования в областях, где наблюдаются низкие температуры.

Кварцит - это песчаник, который был преобразован. Процесс метаморфизма нагревает и сжимает породу и часто приводит к тому, что песчинки свариваются друг с другом. Это может привести к образованию чрезвычайно прочной породы, которая обычно не имеет проблем с замерзанием-оттаиванием песчаника. Кварцит может быть настолько долговечным, что его трудно добывать, обрабатывать и транспортировать на строительные площадки.

Кварцит имеет твердость по шкале Мооса, равную 7. Это делает его более тяжелым, чем челюсти дробилки, ковши для погрузчиков, грохоты, платформы для грузовиков и другое оборудование, используемое для обработки и обработки камня. В результате это может быстро нанести очень дорогой износ необходимого оборудования. По этой причине некоторые из самых прочных пород в Соединенных Штатах не используются в строительстве.

Вулканический пепел и Scoria

Вулканический пепел и scoria являются везикулярными породами, что означает, что они содержат пустоты, которые образовались, когда пузырьки газа были захвачены в скале при ее затвердевании из расплава. Эти пустоты уменьшают несущую прочность и долговечность материала при замораживании-оттаивании. Тем не менее, пустоты делают камень легче. Шероховатость поверхности камня помогает ему эффективно связываться при использовании в качестве бетонного заполнителя. Эти свойства часто делают вулканические шлаки и шлаки хорошими породами для производства легких заполнителей, легких бетонов и кровельных гранул.

Более низкая плотность вулканического шлака и шлака облегчает обращение с ними при использовании в ландшафтном дизайне, плантаторах, газовых грилях, саунах и других аналогичных целях. Большая площадь поверхности этих пород делает их пригодными для фильтрующего камня в некоторых случаях утилизации сточных вод и дренажа. Их угловатая форма и низкая плотность делают их пригодными для использования в качестве тягового материала, который распространяется по заснеженным дорогам.

Мрамор

Мелкозернистый мрамор и доломитовый мрамор можно дробить и использовать для большинства тех же целей, что и известняк. Когда они грубо кристаллические, эти породы часто разбиваются на куски из-за расщепления, что может снизить их долговечность.

Некоторые белые шарики достаточно чисты, чтобы их можно было измельчать, обрабатывать для удаления загрязнений и использовать в качестве химического камня, отбеливания, наполнителей, наполнителей и даже в косметике и пищевых добавках для людей и животных. Эти мраморы высокой чистоты являются одними из самых ценных щебня.

Гравий: Эти камешки с округлыми формами, создаваемыми водным транспортом, - это то, что геологи назвали бы «гравием». Однако большинство людей используют слово «гравий» взаимозаменяемо как «гравий» или «щебень».

Щебень против Гравия

Для геолога «щебень» и «гравий» - это два совершенно разных материала. «Щебень» - это коммерческий продукт, изготавливаемый путем добычи и дробления породы на угловатые куски. «Гравий» - это природный материал, состоящий из частиц горной породы, транспортируемых водой, диаметром более двух миллиметров и, как правило, округлой формы в результате их переноса водой. Форма зерен и роль человека в их производстве - это отличия, которые отделяют щебень от гравия.

Среднестатистический человек в Соединенных Штатах редко использует термин «щебень». Вместо этого слово «гравий» используется в общем для почти любого типа каменного материала с размером частиц более нескольких миллиметров. Их «гравий» включает в себя как щебень, так и гравий геологов.

Производство щебня в США: Стоимость щебня, произведенного в 2015 году, по гос. На этой карте основные производственные участки показаны черными точками, а штаты ранжированы в соответствии с производством щебня в долларовом выражении в течение календарного 2015 года. Гистограмма в нижней части изображения показывает состояния в порядке ранжирования.

Транспорт, импорт, экспорт

Щебень - это крупногабаритный товар, который очень тяжелый и очень дорогой в обращении и транспортировке. В 2012 году средняя стоимость щебня в Соединенных Штатах на заводе составляла 9,75 долл. США за метрическую тонну. Транспортировка на место работы может значительно увеличить стоимость камня. По крайней мере 80% щебня, произведенного в Соединенных Штатах, покидает завод на грузовиках. Автомобильный транспорт добавляет дополнительно от 12 до 15 центов за тонну мили к стоимости доставки камня. Например, если завод находится в 20 милях от места работы, стоимость перевозки составит от 2,40 до 3,00 долл. США за тонну.

Железнодорожный и баржевый транспорт снизили затраты на тонну мили; однако, очень немногие карьеры находятся на железнодорожных линиях или реках. Большая часть камня, отправленного по железной дороге или барже, должна быть загружена в грузовик для местного транспорта. Стоимость такой обработки может составлять дополнительно от 30 до 50 центов за тонну. По этой причине щебень - это товар, который обычно потребляется на месте, если имеется материал, соответствующий техническим условиям работы.

Некоторые столичные районы очень дорого обходятся от ближайшего источника щебня. Эти города часто обслуживаются распределительными верфями, которые получают щебень по железной дороге или баржу из отдаленных карьеров. Это может значительно сократить расстояние в пути и предоставить городским потребителям камень по более низкой цене.

Очень мало щебня импортируется или экспортируется из Соединенных Штатов. Транспортные и погрузочно-разгрузочные расходы настолько высоки, что менее 1% внутреннего потребления щебня в США покрывается за счет импорта. За исключением некоторых прибрежных районов, покрытых широкой равниной осадка вместо камня, щебень подходящего качества доступен в большинстве районов Соединенных Штатов.

Переработанные заменители: Вторичные заменители щебня. Начиная слева вверху и по часовой стрелке: дробленый бетон, щебень из строительного мусора, щебень из кирпича и щебень с асфальтом.

Переработка отходов

На всей территории США компании перерабатывают строительные материалы и используют их в качестве заменителя щебня. Геологическая служба Соединенных Штатов получила отчеты от производителей о том, что в 2012 году путем переработки было произведено около 30 миллионов тонн заменителей щебня. Это ежегодное число растет, но считается, что оно намного ниже, чем фактический объем переработки, в связи с отсутствием отчетности и переработкой за пределами компаний, включенных в их ежегодное обследование щебня.

Использованный портландцемент из мест сноса часто доставляют в карьер или на распределительный склад, где его измельчают, обрабатывают для удаления металла, просеивают по размеру, а затем продают в качестве заменителя щебня. Этот материал хорошо работает как засыпка, дорожное основание и в других целях, где камень не должен соответствовать строгим требованиям. Утилизация избавляет от необходимости места для утилизации, и продукт может быть продан за 50-80% от цены добытого камня.

Асфальтобетон часто перерабатывается специализированным асфальтоукладчиком, который может очистить асфальтовую дорогу и произвести измельченный продукт, который можно непосредственно использовать на строительной площадке. Использованные кирпичи и смешанные кирпичные / бетонные отходы также измельчаются, калибруются и продаются в качестве заменителя щебня.

График производства щебня: Тенденции производства щебня за последние 100 лет. Данные из USGS. Производство щебня, как правило, растет, причем большинство падений вызвано крупными или незначительными экономическими спадами. Драматический рост начался вскоре после Второй мировой войны, когда было разработано эффективное путевое оборудование.

Щебень: спрос и предложение

Спрос на щебень обусловлен государственными инфраструктурными проектами, коммерческим и жилым строительством и другими видами строительства. Линейный график выше на этой странице показывает тенденцию производства щебня в Соединенных Штатах в период между 1915 и 2017 годами.

Небольшой щебень использовался до Второй мировой войны, потому что его было очень трудно производить. Однако после разработки прочного путевого оборудования (одно из немногих преимуществ войны) производство щебня стало быстро расти. Рост был прерван рецессией в общей экономике, которая показана на графике как падение объемов производства различного размера. В настоящее время спрос все еще восстанавливается после Великой рецессии, но отсроченное обслуживание инфраструктуры и проекты могут вызвать большой спрос на щебень по мере восстановления экономики.

Сводная карта: Упрощенное изображение карты совокупных ресурсов, подготовленной Аризонской геологической службой для столичной области Феникс и прилегающих районов. В этой области неуплотненные пески и гравий, связанные с речными долинами, являются источником легко выкапываемых и высококачественных строительных материалов.

Совокупное Сохранение

Соединенные Штаты и большинство других стран, как правило, располагают огромными запасами щебня, которые по объему можно считать неисчерпаемыми. Однако эти значительные ресурсы быстро сокращаются, так как над ними строятся здания, дороги и сообщества, а земля ограничена для горнодобывающей деятельности из-за сохранения, зонирования и местных запретов.

Некоторые сообщества получили грубое пробуждение, когда были одобрены крупные строительные проекты, которые превышают возможности местных производителей щебня, но ближайший ближайший источник камня спецификации находится в 60 милях. Это может утроить стоимость щебня, разрушить бюджет текущего проекта и увеличить стоимость щебня для всего будущего строительства.

Чтобы избежать этого, индустрия щебня выступает за выявление местных ресурсов щебня и выделение участков для их развития. Если это будет сделано, местный ресурс щебня может быть обеспечен, и стоимость каждого будущего дома, дороги и проекта строительства может быть уменьшена.

Некоторые штаты осознают важность сохранения совокупности и требуют, чтобы местные органы власти включали информацию о совокупных ресурсах в свои усилия по планированию. Геологическая служба Аризоны подготовила совокупную оценку ресурсов для столичной области Феникс и прилегающих районов Аризоны, чтобы помочь местным органам власти соблюдать законы штата.

«Раздел о совокупной защите регулирующего билля о правах, SB 1598, 2011 года требует, чтобы округа Аризоны и муниципалитеты пересматривали свои общие планы, чтобы идентифицировать совокупные в их юрисдикции, и реализовывать политику, чтобы сохранить совокупные ресурсы для будущего использования, избегая несовместимого землепользования».

Они создали обобщенную карту, на которой изображены геологические объекты, присутствующие на поверхности, которые были или могут быть использованы для совокупных ресурсов. Описания этих геологических единиц включены в их оценку. Оценка доступна онлайн, где она может служить инструментом планирования управления земельными ресурсами для местных органов власти и источником данных разведки для совокупных производителей.