Skaldytas akmuo: negiedotas mineralų herojus

Turinys

• Pati pagrindinė mineralinė žaliava
• Uolienų tipai, naudojami skaldytam akmeniui
• Kalkakmenis
• Dolomitas ir dolomitinis kalkakmenis
• Granitas ir gaudyklė
• Smiltainis ir kvarcitas
• Ugnikalnio pelenai ir skorėjos
• Marmuras
• Skaldytas akmuo prieš žvyrą
• Transportas, importas, eksportas
• Perdirbimas
• Skalda: pasiūla ir paklausa
• Bendras išsaugojimas

Daugelio rūšių skalda: Skalda nėra „standartizuota prekė“. Jis pagamintas iškasant vieną iš kelių rūšių uolienų, tokių kaip kalkakmenis, granitas, gaudyklinė uoliena, skorotas, bazaltas, dolomitas ar smiltainis; susmulkinti uolą; ir tada susmulkintų uolienų sijojimas pagal dydžius, kurie yra tinkami numatytam galutiniam naudojimui. Numatytas panaudojimas taip pat nustato, kokį (-ius) uolieną (-us) reikėtų naudoti.

Susmulkintas akmuo: Neišgiedotas mineralų herojus: Smulkintas akmuo dažnai laikomas viena žemiausių prekių, tačiau jis naudojamas tokiems įvairiems tikslams tiek įvairiose pramonės šakose, kad turėtų būti pakeltas į išskirtinumą. Tai yra geologinė prekė, ant kurios pastatytas beveik viskas. Aukščiau pateiktas „Wordle“ žodžių debesis parodo tik keletą jo naudojimo būdų įvairovės.

„Neišdildytas mineralų herojus“ yra velionio Dewey Kiršteino, ekonomikos geologo ir vieno iš autorių ankstyvojo vadovo, citata.

Pati pagrindinė mineralinė žaliava

Smulkintas akmuo yra pati svarbiausia mineralų prekė pasaulyje. Jis gausus, plačiai prieinamas ir nebrangus. Tai medžiaga, kurią žmonės pažįsta beveik visuose pasaulio kraštuose.

2017 metais JAV iš viso pagamino apie 1,33 milijardo tonų skaldos. Tai yra vidutiniškai maždaug keturios tonos skaldos kiekvienam piliečiui. Daugeliui žmonių sunku įsivaizduoti, kaip praėjusiais metais jų naudai buvo panaudotos keturios tonos skaldos. Tai sudaro apie dvidešimt svarų skalda vienam asmeniui per metus per metus.

Daugiausia skalda naudojama greitkelių tiesimui ir pastatų statybai. Statant dviejų juostų asfalto greitkelį, mylios metu sunaudojama apie 25 000 tonų skaldos. Statant nedidelį gyvenamąjį rajoną, viename name sunaudojama apie 300 tonų skaldos. Šiame puslapyje žodžių debesyje galima pamatyti daugybę kitų skaldos naudojimo būdų. Didesnis sąrašas pateiktas lentelėje, esančioje puslapio apačioje.

Uolienų, naudojamų skaldos gamybai, tipai: Apytikslis įvairių rūšių uolienų, naudojamų skaldos gamybai, kiekis JAV kalendoriniais metais 2017 kalendoriniais metais, kai bendra metinė produkcija buvo maždaug 1,33 milijardo tonų akmens. Jungtinių Valstijų geologijos tarnybos (USGS) duomenys.

Uolienų tipai, naudojami skaldytam akmeniui

Smulkintam akmeniui gaminti naudojama daugybė skirtingų uolienų rūšių. Tipai, naudojami per 2017 metus skaldyto akmens gamyboje, yra šie: kalkakmenis, granitas, gaudyklinė uoliena, smiltainis, kvarcitas, dolomitas, vulkaninis skiedinys ir skorotas, marmuras, skalūnas, dacitas, kriauklė ir kalkinis marlis. Jų santykinė svarba parodyta šio puslapio pyrago diagramoje. Visi šie uolienų tipai yra tinkami naudoti daugeliui ir netinkami kitiems. Trumpas svarbesnių skaldytų akmenų aprašymas pateiktas žemiau.

Kalkakmenis

Kalkakmenis: Įvairių dalelių skaldytas kalkakmenis, iš viršaus į kairę, einantis pagal laikrodžio rodyklę: šiurkštusis užpildas, susmulkintas kalkakmenis, mano kalkakmenis ir kalkakmenio smulkios dalelės.

Kalkakmenis yra uoliena, sudaryta iš kalcio karbonato (CaCO₃). Tai yra akmens rūšis, dažniausiai naudojama skaldos gamybai JAV. Ji laikosi šios pozicijos, nes yra plačiai prieinama ir tinkama įvairiausioms reikmėms, nei bet kuri kita uoliena.

Kalkakmenis gali būti naudojamas cementui gaminti. Tai yra pagrindinė betono sudedamoji dalis. Jis naudojamas kaip pagrindinė medžiaga greitkeliams, kaimo keliams, pastatams ir geležinkeliams tiesti. Jis naudojamas kalkėms gaminti žemės ūkyje ir rūgščių neutralizavimui chemijos pramonėje. Yra daug gaminių, pagamintų iš kalkakmenio ar naudojantį juos ir sunaudojančių nedidelį kiekį medžiagos. Tai apima naminių paukščių kruopas, terrazzo, stiklą, oro taršos sorbentus, minų saugos dulkes, gyvūninės kilmės maisto papildus, kosmetiką, maisto papildus ir aukštakrosnių srautą, merlangą.

Be to, kad kalkakmenis tinkamas naudoti daugeliu atvejų, jis taip pat naudojamas skaldos gamybai, nes jis lengvai lūžta ir yra minkštesnis už plieno, naudojamą trupinimo įrangoje, klasifikuojant įrangą ir sunkvežimių lovas. Palyginti su kietesnėmis uolienomis, tokiomis kaip kvarcitas, kalkakmenis sukelia daug mažesnę įrangos, su kuria jis liečiasi, susidėvėjimą.

Kaip pavyzdį įsivaizduokite sunkvežimį, kuriame būtų 10 tonų susmulkinto kvarcito. Kiekvienas kvarcito gabalas, liečiantis sunkvežimio lovos pagrindą ir šonus, turės aštrius taškus ir kraštus. Tai taip pat turės visos anksčiau nurodytos apkrovos uolienų slėgis. Kai vairuotojas pakelia lovą, kad numestų krovinį, kiekvienas kvarcito gabalas, susilietęs su sunkvežimio lova, į metalą įspraudžia griovelį, kai jis išstumia sunkvežimio bagažinės dangtį. Sunkvežimio lova taps plonesnė su kiekviena išmesta uolienos krova. Sunkvežimių savininkai nebus patenkinti, kai po neilgo naudojimo jiems teks remontuoti ar pakeisti sunkvežimius. Panašus susidėvėjimas bus smulkinimo įrangai, ekranams ir kiekvienai įrangai, liečiančiai akmenį. Dabar jūs žinote, kodėl kalnakasybos įmonės verčiau iškastų kalkakmenį, o ne kvarcitą.

Dolomitas ir dolomitinis kalkakmenis

Dolomitas (AKA „dolostone“) ir kalkakmenis yra labai panašios uolienos. Dolomitas yra kalcio magnio karbonatas (CaMg (CO₃)₂), o kalkakmenis yra kalcio karbonatas (CaCO₃). Kalkakmenis yra veiksmingesnis gaminant cementą ir neutralizuojant rūgštis. Dolomito kietumas pagal Mohą yra 4, palyginti su kalkakmeniu, kurio kietumas pagal mohą yra 3. Šis kietumo skirtumas daro dolomitą ypač patvariu, kai uoliena yra dilinama.

Dolomitas, dolomitinis kalkakmenis ir kalkakmenis yra panašūs ir dažnai būna kartu su vienu karjeru iškastuose uolienų blokuose; tačiau jie retai kasami kaip atskiri produktai. Nemaža dalis medžiagos, kuri aukščiau esančioje skydų diagramoje minima kaip „kalkakmenis“, iš tikrųjų yra dolomitinis kalkakmenis ir dolomitas.

Daugelis karjerų savo produkciją parduoda kaip „kalkakmenį“, kuris yra priimtinas statybų pramonės klientams, jei uolienų cheminė sudėtis nėra svarbi. Klientai, besidomintys uolienomis cheminiu, rūgščių neutralizavimu, aukštakrosnių srautu ar žemės ūkio tikslais, tikriausiai pareikalaus uolienų, kurių cheminė sudėtis yra labai grynas kalkakmenis arba labai grynas dolomitas.

Granitas ir gaudyklė

Susmulkinta uola: Susmulkintos įvairių rūšių uolienos iš viršaus į kairę, pagal laikrodžio rodyklę: gaudyklinė uoliena, baltasis granitas, lavos uola ir raudonasis granitas.

Granitas yra pasauliečių vardas, naudojamas bet kokioms statybose naudojamoms šviesios spalvos dulkinėms uolienoms. Granitas, granodioritas, dioritas ir riolitas yra keletas iš daugelio šviesios spalvos dulkių uolienų, statybų pramonėje vadinamų „granitu“.

„Gaudyklinė uola“ yra pasauliečių vardas, naudojamas bet kuriai tamsiai spalvotai neapdorotai uolienai, naudojamai statybose. Bazaltas, peridotitas, diabazė ir gabbro yra spąstų uolienų pavyzdžiai.

Granitas ir gaudyklės yra antrosios ir trečiosios dažniausiai naudojamų uolienų rūšys skaldytam akmeniui gaminti. Jie yra pranašesni už kalkakmenį, kai naudojami rūgštiniuose vandenyse ar dirvožemyje ir veikiant dilimui. Jie gali pakeisti kalkakmenį kaip betono užpildą ir tada, kai reikalingas patvarus užpildas.

Kai kuriems geologams nepatinka, kaip skaldos pramonės žmonės vartoja žodį „granitas“. Ši pramonė per metus parduoda milijonus tonų „granito“ ir kartas šitaip vartoja žodį „granitas“. Jie nesiruošia keisti savo terminijos, kad patenkintų keletą išrankusių geologų.

Smiltainis ir kvarcitas

Smiltainį ir kvarcitą daugiausia sudaro kvarcas, labai patvarus mineralas, tačiau kiekvienas jų turi savo trūkumų statybų pramonėje, kurie riboja jų naudojimą. Smiltainį paprastai sudaro smėlio grūdeliai, sujungti kalcito, molio ar silikato mineralais, kurie iškrito tarp smėlio grūdelių. Paprastai cementas neužpildo visų tuštumų tarp smėlio grūdelių, todėl poringumas paprastai būna nuo 5 iki 30%. Ši erdvė poroms leidžia uolienai absorbuoti vandenį. Vandens tūris padidės iki 9% kiekvieną kartą, kai jis užšąla. Daugelio šaldymo-atšildymo ciklų metu šio išsiplėtimo jėgos turi savybę išnaikinti grūdus ir sulaužyti uolienas. Štai kodėl smiltainis nėra populiarus ilgalaikiam naudojimui vietose, kur yra užšalimo temperatūra.

Kvarcitas yra metamorfozuotas smiltainis. Metamorfizmo procesas sušildo ir suspaudžia uolienas ir dažnai sukelia smėlio grūdelių suvirinimą. Tai gali išgauti nepaprastai patvarią uolieną, kuriai paprastai nėra rūpesčio dėl smiltainio užšalimo. Kvarcitas iš tikrųjų gali būti toks patvarus, kad jį sunku iškasti, tvarkyti ir gabenti į statybvietę.

Kvarcito Mohs kietumas yra 7. Tai daro jį kietesnį nei smulkintuvo žandikauliai, kaušai su krautuvais, dydžio ekranai, sunkvežimių lovos ir kita įranga, naudojama akmeniui tvarkyti ir apdoroti. Dėl to jis gali greitai sunaudoti labai brangią būtiną įrangą. Dėl šios priežasties kai kurių patvariausių JAV uolienų vengiama naudoti statybose.

Ugnikalnio pelenai ir skorėjos

Vulkaninis pelekas ir skorbatas yra vezikulinės uolienos, ty jose yra tuštumų, susidariusių, kai dujų burbuliukai buvo įstrigę uolienoje, kai ji sukietėjo iš lydymosi. Šios tuštumos sumažina medžiagos nešančiąją galią ir užšalimo bei atitirpinimo patvarumą. Tačiau tuštumos daro uolą lengvesnę. Akmens paviršiaus šiurkštumas padeda jį veiksmingai surišti, kai naudojamas kaip betono užpildas. Dėl šių savybių vulkaniniai pelenai ir skorėjos yra geros uolienos lengvų užpildų, lengvo betono ir stogo granulių gamybai.

Mažesnis ugnikalnių pelenų tankis ir skandalai leidžia juos lengviau tvarkyti, kai naudojami kraštovaizdžio gamyboje, želdiniuose, dujinėse grotelėse, saunose ir kitose panašiose srityse. Didelis šių uolienų paviršiaus plotas daro jas tinkamas filtruoti akmenis kai kuriose nuotekų šalinimo ir kanalizacijos vietose. Dėl jų kampinės formos ir mažo tankio jie yra tinkami naudoti kaip traukos medžiaga, kuri plinta ant sniegu padengtų greitkelių.

Marmuras

Smulkiagrūdis ir dolomitinis marmuras gali būti susmulkinamas ir naudojamas tais pačiais tikslais kaip ir kalkakmenis. Šiurkščiai kristalinės, šios uolienos dėl skilimo dažnai suskyla į gabalus, o tai gali sumažinti jų patvarumą.

Kai kurie balti rutuliukai yra pakankamai gryni, kad juos būtų galima susmulkinti, apdoroti pašalinant nešvarumus ir naudoti kaip cheminiu būdu pagamintą akmenį, merlangą, užpildus, užpildus ir netgi kosmetikoje bei maisto papilduose žmonėms ir gyvūnams. Šie ypač gryni rutuliukai sudaro vertingiausią skaldytą akmenį.

Žvyras: Šie akmenukai su apvaliomis formomis, kuriuos gamina vandens transportas, yra tai, ką geologai vadintų „žvyru“. Tačiau dauguma žmonių žodį „žvyras“ vartoja pakaitomis arba „žvyras“, arba „skalda“.

Skaldytas akmuo prieš žvyrą

Geologui „skalda“ ir „žvyras“ yra dvi aiškiai skirtingos medžiagos. „Smulkintas akmuo“ yra komercinis produktas, pagamintas kasant uolieną ir susmulkinant ją į kampinius gabalus. „Žvyras“ yra natūrali medžiaga, susidedanti iš vandenyje gabenamų uolienų dalelių, kurių skersmuo yra didesnis nei du milimetrai ir kurios paprastai būna suapvalintos formos dėl jų vandens gabenimo. Grūdų forma ir žmogaus vaidmuo juos gaminant yra skirtumai, atskiriantys skaldytą akmenį nuo žvyro.

Vidutinis JAV žmogus retai vartoja terminą „skalda“. Vietoj to, žodis „žvyras“ yra bendrai vartojamas beveik bet kokio tipo uolienoms, kurių dalelių dydis yra keli milimetrai. Jų „žvyras“ apima ir skaldytą akmenį, ir geologų žvyrą.

JAV skaldos gamyba: 2015 m. Pagaminto skalūno vertė pagal valstybes. Šiame žemėlapyje pagrindinės gamybos vietos parodytos kaip juodi taškeliai, o valstybės suskirstytos pagal skaldytų akmenų pagaminimą pagal dolerio vertę per 2015 kalendorinius metus. Histograma paveikslo apačioje rodo valstybių rangą.

Transportas, importas, eksportas

Smulkintas akmuo yra biri prekė, kuri yra labai sunki ir labai brangi tvarkyti ir gabenti. 2012 m. Vidutinės skaldyto akmens kaina JAV gamyklos vietoje buvo 9,75 USD už metrinę toną. Nuvežimas į darbo vietą gali žymiai padidinti akmens kainą. Mažiausiai 80% Jungtinėse Valstijose pagaminto skaldos palieka gamyklą sunkvežimiais. Sunkvežimių gabenimas prideda papildomus 12–15 centų už tonos mylią už pristatytą akmens kainą. Pavyzdžiui, jei gamykla yra už 20 mylių nuo darbo vietos, transportavimo išlaidos bus apie 2,40–3,00 USD už toną.

Geležinkelių ir baržų transportas sumažino tonos mylios išlaidas; tačiau labai nedaug karjerų yra geležinkelio linijose ar upėse. Tada didžioji dalis geležinkeliu ar barža išsiųsto akmens turi būti sukrauta į sunkvežimį vietiniam transportui. Tokio tvarkymo išlaidos gali būti papildomos 30–50 centų už toną. Dėl šios priežasties skaldos yra prekė, kuri paprastai sunaudojama vietoje, kol yra darbo specifikacijas atitinkančių medžiagų.

Kai kurie didmiesčiai yra labai brangūs atstumai nuo artimiausio skaldos šaltinio. Šiuos miestus dažnai aptarnauja paskirstymo aikštelės, kurios iš tolimų karjerų gauna skaldytą akmenį geležinkeliu ar barža. Tai gali žymiai sumažinti krovinių gabenimo atstumą ir suteikti akmenį miesto vartotojams už mažesnę pristatymo kainą.

Labai mažai skaldytų akmenų yra importuojami į JAV arba eksportuojami iš jų. Transportavimo ir tvarkymo išlaidos yra tokios didelės, kad mažiau kaip 1% Jungtinių Valstijų skaldos vidaus vartojimo sunaudoja importas. Išskyrus kai kurias pakrančių zonas, kuriose vietoj uolienų yra plačios nuosėdų lygumos, tinkamos kokybės skaldytą akmenį galima rasti daugelyje JAV vietų.

Perdirbti pakaitalai: Perdirbti skaldos pakaitalai. Pradedant nuo kairės viršaus ir einant pagal laikrodžio rodyklę: susmulkintas betonas, susmulkinta statybinė skalda, susmulkinta plyta ir smulkintas žvyras su asfaltu.

Perdirbimas

Visose JAV įmonės perdirbamos statybinės medžiagos ir naudojamos kaip skaldos pakaitalas. Jungtinių Valstijų geologijos tarnyba iš gamintojų gavo ataskaitas, kad perdirbant 2012 m. Buvo pagaminta maždaug 30 milijonų tonų skaldos akmens pakaitalų. Šis metinis skaičius auga, tačiau manoma, kad jis yra daug mažesnis už realų perdirbimo kiekį, dėl nepranešimo ir perdirbimo, kuris vykdomas ne įmonėse, įtrauktose į jų metinį skaldos tyrimą.

Iš griovimo vietų panaudotas portlandcemenčio betonas dažnai išvežamas į karjerą arba į paskirstymo kiemą, kur jis susmulkinamas, apdorojamas metalui pašalinti, atrankinamas pagal dydį ir parduodamas kaip skaldyto akmens pakaitalas. Ši medžiaga gerai tinka užpildymui, kelio pagrindui ir kitoms reikmėms, kai akmuo neturi atitikti griežtų specifikacijų. Dėl perdirbimo nebereikia šalinimo vietos, o produktą galima parduoti už 50–80% akmens skaldyto akmens kainos.

Asfaltbetonis dažnai perdirbamas naudojant specializuotą grindinio įrangą, kuri gali nuvalyti asfalto kelią ir gauti susmulkintą gaminį, kurį galima tiesiogiai naudoti darbo vietoje. Panaudotos plytos ir mišrios plytų / betono atliekos taip pat susmulkinamos, supjaustomos pagal dydį ir parduodamos kaip skaldos pakaitalas.

Smulkinto akmens gamybos grafikas: Skaldos gamybos tendencijos per pastaruosius 100 metų. USGS duomenys. Smulkinto akmens gamyba paprastai didėja, daugumą kritimo sukeldami dideli ar nedideli ekonominiai nuosmukiai. Dramatiškas kilimas prasidėjo netrukus po Antrojo pasaulinio karo, kai buvo sukurta efektyvi bėgių įranga.

Skalda: pasiūla ir paklausa

Smulkinto akmens paklausą lemia vyriausybės infrastruktūros projektai, komercinės ir gyvenamosios statybos bei kitos statybos rūšys. Aukščiau šiame puslapyje esanti linijų diagrama parodo skalūnų gamybos tendencijas JAV 1915– 2017 m.

Prieš Antrąjį pasaulinį karą buvo naudojamas nedidelis skaldomas akmuo, nes jį gaminti buvo labai sunku. Tačiau sukūrus patvarią bėgių kelio įrangą (vieną iš nedaugelio karo pranašumų), skaldos gamyba pradėjo sparčiai augti. Augimą nutraukė bendros ekonomikos nuosmukiai, diagramoje parodyti kaip įvairaus dydžio gamybos sumažėjimas. Šiuo metu paklausa vis dar atsigauna po Didžiojo nuosmukio, tačiau atidėta infrastruktūros priežiūra ir projektai gali atnešti didelę skaldos paklausą atsigaunant ekonomikai.

Bendras žemėlapis: Arizonos geologijos tarnybos parengtas apibendrintas išteklių žemėlapis Phoenix metropolinei zonai ir aplinkiniams regionams. Šioje vietoje nesutvirtintas smėlis ir žvyras, susijęs su upelių slėniais, yra lengvai iškasamų ir aukštos kokybės statybinių medžiagų šaltinis.

Bendras išsaugojimas

JAV ir dauguma kitų šalių paprastai turi milžinišką skaldos išteklius, kurie, atsižvelgiant į jų kiekį, gali būti laikomi neišsemiamais. Tačiau šie reikšmingi ištekliai greitai mažėja, nes virš jų yra statomi pastatai, keliai ir bendruomenės, o žemė dėl apsaugos, zonų nustatymo ir vietinių draudimų neriboja kasybos veiklos.

Kai kurios bendruomenės sulaukė grubaus pabudimo, kai buvo patvirtinti dideli statybų projektai, viršijantys vietinių skaldos gamintojų galimybes, tačiau artimiausias arčiausiai akmens esantis akmens šaltinis yra 60 mylių. Tai gali padvigubinti skaldos kainą, sunaikinti dabartinio projekto biudžetą ir padidinti skaldos kainą visoms būsimoms statyboms.

Norėdami to išvengti, skaldos pramonė siūlo nustatyti vietinius skaldos išteklius ir numatyti plotus jų plėtrai. Jei tai bus padaryta, gali būti užtikrintas skaldos vietinis šaltinis ir sumažintos kiekvieno būsimo namo, kelio ir statybos projekto išlaidos.

Kai kurios valstybės supranta bendro išteklių išsaugojimo svarbą ir reikalauja, kad vietos valdžios institucijos į planavimo veiksmus įtrauktų informaciją apie bendrus išteklius. Arizonos geologijos tarnyba parengė apibendrintą Finikso metropolinės zonos ir aplinkinių Arizonos regionų išteklių vertinimą, kad vietos valdžios institucijos galėtų padėti laikytis valstybės įstatymų.

"2011 m. Normaliųjų teisių įstatymo, SB 1598, visuotinės apsaugos skyriuje Arizonos grafystės ir savivaldybės reikalauja persvarstyti savo bendruosius planus, kad jų jurisdikcijoje būtų nustatyti jungtiniai duomenys, ir įgyvendinti politiką, kad būtų išsaugoti bendri ištekliai ateityje, išvengiant nesuderinamo žemės naudojimo."

Jie sudarė bendrą žemėlapį, kuriame pavaizduoti geologiniai vienetai, esantys paviršiuje, kurie buvo ar gali būti panaudoti bendriems ištekliams gauti. Šių geologinių vienetų aprašymai įtraukti į jų vertinimą. Įvertinimą galima rasti internete, jei jis gali būti naudojamas kaip vietos savivaldos žemėtvarkos planavimo įrankis ir kaip žvalgymo duomenų šaltinis agregatiniams gamintojams.