Щебінь: Нерозгалужений мінеральний герой

Зміст

• Найпростіший мінеральний товар
• Типи гірських порід, що використовуються для щебеню
• Вапняк
• Доломітовий і Доломітовий вапняк
• Граніт і трап-скеля
• Пісковик та кварцит
• Вулканічний вугілля та скорія
• Мармур
• Щебінь проти гравію
• Транспорт, імпорт, експорт
• Переробка
• Щебені: попит та попит
• Збереження сукупності

Багато видів щебеню: Щебінь не є "стандартизованим товаром". Він виробляється шляхом видобутку одного з декількох типів гірських порід, таких як вапняк, граніт, капкан, скарія, базальт, доломіт або піщаник; дроблення скелі; а потім перевірка подрібненої породи на розміри, придатні для цільового призначення. Зазначене використання також диктує, який тип (и) породи слід використовувати.

Щебінь: Нерозчинений мінеральний герой: Щебінь часто розглядають як один з найменших товарів, однак він використовується для такого широкого спектру цілей у багатьох галузях, що його слід підняти на чільне місце. Це геологічний товар, на якому будується майже все. Хмара слів Wordle, наведена вище, показує лише декілька її різноманітних цілей використання.

"Невиправлений мінеральний герой" - цитата покійного Деві Кірштейна, економічного геолога та одного з авторів раннього нагляду.

Найпростіший мінеральний товар

Щебінь - найосновніший мінеральний товар у світі. Він багатий, широко доступний і недорогий. Це матеріал, з яким люди знайомі майже у всіх частинах світу.

У 2017 році США виробили загалом близько 1,33 мільярда тонн щебеню. Це в середньому близько чотирьох тонн щебеню на кожного громадянина. Більшість людей важко уявити, як в минулому році було використано чотири тонни щебеню для їх користі. Це становить близько двадцяти фунтів щебеню на людину на день протягом усього року.

Більшість щебеню використовується в будівництві автомобільних доріг та будівництві. При будівництві двосмугового асфальтового шосе використовується близько 25 000 тон щебеню на милю. При будівництві невеликого житлового підрозділу використовується близько 300 тонн щебеню на будинок. Багато інших застосувань щебеню можна побачити у слові хмара на цій сторінці. Більш великий список міститься в таблиці біля нижньої частини сторінки.

Типи гірських порід, що використовуються для виготовлення щебеню: Орієнтовна кількість різних типів гірської породи, використовуваної для виготовлення щебеню у Сполучених Штатах у календарному 2017 році, коли загальний річний видобуток становив приблизно 1,33 млрд метричних тонн каменю. Дані Геологічної служби США (USGS).

Типи гірських порід, що використовуються для щебеню

Для виготовлення щебеню використовується багато різних порід. Типи, які використовували для виготовлення щебеню в США протягом 2017 року, включають такі: вапняк, граніт, капкан, піщаник, кварцит, доломіт, вулканічний шлаки та скорії, мармур, шифер, дацит, оболонка та вапняний мергель. Їх відносне значення показано на круговій діаграмі на цій сторінці. Кожен з цих типів гірських порід підходить для ряду цілей використання та непридатний для інших. Нижче наведено короткий опис більш важливих порід щебеню.

Вапняк

Вапняк: Подрібнений вапняк різного розміру частинок, зверху ліворуч йде за годинниковою стрілкою: грубозернистий агрегат, щебінь, шахтний вапняк та тонкощі вапняку.

Вапняк - гірська порода, що складається з карбонату кальцію (CaCO₃). Це гірський тип, який найчастіше використовується для виготовлення щебеню в США. Він займає цю позицію, оскільки широко доступний і придатний для більшого різноманіття використання, ніж будь-який інший тип гірських порід.

Вапняк можна використовувати для виготовлення цементу. Це основний компонент бетону. Він використовується як основний матеріал для автомобільних доріг, сільських доріг, будівель та будівництва залізниць. Його використовують для виготовлення вапна сільського господарства та для нейтралізації кислоти в хімічній промисловості. Існує багато виробів, виготовлених з або використовуючи вапняк, які споживають невеликий обсяг матеріалу. До них належать пташина крупа, терраццо, скло, сорбенти забруднення повітря, пилозахисні речовини, добавки до їжі для тварин, косметика, дієтичні добавки та флуоресцентний потік.

Окрім своєї придатності для багатьох цілей, вапняк використовується також для виготовлення щебеню, оскільки він легко руйнується і м'якший, ніж сталь, яка використовується в дробильному устаткуванні, класифікаційному обладнанні та ліжках для вантажних автомобілів. Порівняно з більш твердими породами, такими як кварцит, вапняк спричиняє набагато менший знос обладнання, з яким він стикається.

Як приклад, уявіть вантажівку, завантажену 10 т подрібненого кварциту. Кожен шматок кварциту, який контактує з ліжком та бортами ліжка, має гострі точки та краї. Він також матиме тиск всієї породи при навантаженні, що надходить на неї. Коли водій піднімає ліжко, щоб скинути вантаж, кожен шматок кварциту, що контактує з ліжком вантажівки, просуне канавку в метал, коли він висуває задні двері вантажівки. Ліжко для вантажних автомобілів стане тонше з кожним завантаженням скелі. Власники вантажівок не будуть раді, коли їм доведеться ремонтувати або замінити вантажівки після короткого часу використання. Подібний знос відбуватиметься на дробильних обладнаннях, екранах та кожному предметі обладнання, який контактує з каменем. Тепер ви знаєте, чому гірничодобувні компанії швидше видобувають вапняк, ніж кварцит.

Доломітовий і Доломітовий вапняк

Доломіт (AKA «долостон») і вапняк - дуже схожі породи. Доломіт - карбонат магнію кальцію (CaMg (CO)₃)₂), тоді як вапняк - карбонат кальцію (CaCO)₃). Вапняк більш ефективний для виготовлення цементу та для нейтралізації кислот. Доломіт має твердість Мооса в 4 порівняно з вапняком із твердістю Мооса 3. Ця різниця твердості робить доломіт явно більш міцним, коли гірська порода піддається стиранню.

Доломітовий, доломітовий вапняк та вапняк мають подібний вигляд і часто трапляються разом у гірських копальнях, що видобуваються в одному кар’єрі; однак їх рідко видобувають як окрему продукцію. Значна кількість матеріалу, описаного як "вапняк" на круговій діаграмі вище, є насправді доломітовим вапняком та доломітом.

Більшість кар’єрів продають своє виробництво як "вапняк", що прийнятно для замовників у будівельній галузі, якщо хімічний склад гірської породи не важливий. Клієнти, які цікавляться гірською породою для хімічної, нейтралізації кислоти, потоку доменної печі або сільськогосподарських цілей, ймовірно, вимагатимуть породи, що має хімічний склад дуже чистого вапняку або дуже чистого доломіту.

Граніт і трап-скеля

Щебені: Дроблені магматичні гірські породи різного типу, зверху ліворуч, що йдуть за годинниковою стрілкою: капкан, пастка, білий граніт, скеля лави та червоний граніт.

Граніт - назва лайманів, що використовується для будь-якої магматичної породи світлого кольору, яка використовується в будівництві. Граніт, гранодіорит, діорит та риоліт - це декілька багатьох магнітних гірських порід світлого кольору, які в будівельній галузі називають «гранітом».

"Пастка скелі" - це назва лаймана, яка використовується для будь-якої магматичної породи темного кольору, яка використовується в будівництві. Базальт, перидотит, діабаз та габро є прикладами породи пасток.

Гранітна та пастка породи - другий та третій за частотою типи гірських порід для отримання щебеню. Вони перевершують вапняк при використанні в кислих водах або грунтах та при стиранні. Вони можуть замінити вапняк як бетонний агрегат і тоді, коли потрібен міцний агрегат.

Деякі геологи не люблять, як люди в промисловості щебеню використовують слово «граніт». Ця галузь продає мільйони тонн "граніту" на рік і вживає слово "граніт" таким чином протягом поколінь. Вони не збираються змінювати свою термінологію, щоб задовольнити кількох прискіпливих геологів.

Пісковик та кварцит

Пісковик і кварцит складаються в основному з кварцу, дуже міцного мінералу, але кожен має свої недоліки в будівельній галузі, що обмежує його використання. Пісковик, як правило, складається з піщаних зерен, що цементуються разом кальцитовими, глинистими або силікатними мінералами, які осаджуються між піщаними зернами. Цемент зазвичай не повністю заповнює всі порожнечі між піщаними зернами, залишаючи пористість, яка зазвичай становить від 5 до 30%. Цей поровий простір дозволяє породі поглинати воду. Ця вода розшириться в об'ємі до 9% щоразу, коли вона замерзає. Протягом багатьох циклів заморожування-відтавання сили цього розширення мають здатність витісняти зерна і розбивати породу. Ось чому піщаник не популярний для тривалого використання в районах, де спостерігаються морози.

Кварцит - це пісковик, який був метаморфований. Процес метаморфізму нагріває і стискає породу і часто призводить до зварювання зерен піску. Це може призвести до надзвичайно міцної породи, яка зазвичай не викликає замерзання та відмерзання пісковика. Кварцит насправді може бути настільки довговічним, що його важко викопати, обробляти та транспортувати на будівельні майданчики.

Кварцит має твердість Мооса 7. Це робить його складніше, ніж щелепи дробарки, ковші навантажувачів, розміри екранів, ліжка вантажних автомобілів та інше обладнання, яке використовується для обробки та обробки каменю. Як результат, воно може швидко надіти дуже дорогий знос основного обладнання. З цієї причини деякі найбільш міцні породи в США уникають для будівництва.

Вулканічний вугілля та скорія

Вулканічний вугілля та скорія є везикулярними гірськими породами, тобто вони містять порожнечі, які утворюються, коли газові бульбашки потрапляють всередину скелі під час затвердіння від розплаву. Ці порожнечі знижують несучу міцність і довговічність матеріалу при замерзанні та відтаванні. Однак порожнечі роблять скелю світлішою. Шорсткість поверхні каменю допомагає ефективному його зв’язуванню при використанні в якості бетонного заповнювача. Ці властивості часто роблять вулканічний вугілля та скорію гарними породами для отримання легких агрегатів, легкого бетону та покрівельних гранул.

Низька щільність вулканічного вугілля та скорії полегшує їх обробку при використанні в ландшафтному дизайні, саджалках, газових грилях, саунах та інших подібних цілях. Висока поверхня цих гірських порід робить їх придатними для фільтруючого каменю в деяких місцях очищення стічних вод та водовідведення. Їх кутова форма та низька щільність роблять їх придатними для використання як тягового матеріалу, який розповсюджується на засніжених шосе.

Мармур

Дрібнозернистий мармур і доломітовий мармур можна подрібнювати і використовувати для більшості тих же цілей, що і вапняк. Коли грубо кристалічні, ці породи часто розриваються на шматки через розщеплення, що може знизити їх міцність.

Деякі білі мармури є досить чистими, що їх можна подрібнити, обробити для видалення домішок і використовувати як камінь хімічного класу, відбілювання, наповнювачі, розширювачі та навіть в косметиці та харчових добавках для людей і тварин. Ці мармури високої чистоти роблять одні з найцінніших щебеню.

Гравій: Ці камінчики із закругленими формами, отриманими водним транспортом, - це те, що геологи назвали б "гравієм". Однак більшість людей вживають слово "гравій" взаємозамінно як "гравій", так і "щебінь".

Щебінь проти гравію

Для геолога "щебінь" і "гравій" - це два чітко різні матеріали. «Щебінь» - комерційний продукт, виготовлений шляхом видобутку гірської породи та подрібнення її на кутові шматки. "Гравій" - це природний матеріал, який складається з частин гірської породи, що транспортуються, діаметром більше двох міліметрів і, як правило, мають округлу форму внаслідок їх водного транспорту. Форма зерен і роль людини в їх виробництві - це відмінності, що відокремлюють щебінь від гравію.

Середня людина в США рідко використовує термін "щебінь". Натомість слово "гравій" вживається загалом майже для будь-якого типу гірського матеріалу з розміром частинок у кілька міліметрів. Їх «гравій» включає як щебінь, так і гравій геологів.

Виробництво щебеню в США: Вартість щебеню, виробленого у 2015 році, державою. На цій карті представлені основні виробничі майданчики як чорні крапки, а штати класифікуються за виробництвом щебеню на основі доларової вартості протягом календарного 2015 року. Гістограма внизу зображення показує штати в ранговому порядку.

Транспорт, імпорт, експорт

Щебінь - це сипкий товар, який дуже важкий і дуже дорогий для обробки та транспортування. У 2012 році середня вартість щебеню в США на майданчику заводу становила 9,75 долара за метричну тонну. Транспортування до місця роботи може значно збільшити вартість каменю. Щонайменше 80% щебеню, виробленого в США, залишає завод на вантажівці. Автомобільний транспорт додає додаткові 12 - 15 копійок за тону милі до доставленої вартості каменю. Наприклад, якщо завод знаходиться в 20 милях від місця роботи, вартість транспортування становитиме приблизно від 2,40 до 3,00 доларів за тонну.

Залізничний та баржистий транспорт знизили витрати на одну милю; однак, дуже мало кар’єрів є на залізничних лініях чи річках. Більшу частину каменю, що перевозиться залізницею чи баржею, необхідно потім завантажити у вантажівку для місцевого транспорту. Вартість цієї обробки може бути додатково від 30 до 50 центів за тонну. З цієї причини щебінь є товаром, який зазвичай споживається на місцях до тих пір, поки доступний матеріал, що відповідає технічним умовам.

Деякі мегаполіси - дуже дорога відстань від найближчого джерела щебеню. Ці міста часто обслуговуються роздавальними дворами, які отримують щебінь залізницею або баржею з далеких кар’єрів. Це може значно зменшити відстань вантажоперевезень і забезпечити камінь міським споживачам за меншими витратами на доставку.

Дуже мало щебеню імпортують до США або вивозять із нього. Витрати на транспортування та перевезення настільки високі, що менше 1% внутрішнього споживання щебеню задовольняється імпортом. За винятком деяких прибережних районів, підкладених широкою рівниною осаду замість гірської породи, щебінь відповідної якості локально доступний у більшості частин Сполучених Штатів.

Перероблені замінники: Перероблені замінники щебеню. Починаючи вгорі зліва та йде за годинниковою стрілкою: щебінь, щебінь, щебінь, щебінь та асфальт.

Переробка

По всьому США компанії переробляють будівельні матеріали та використовують їх як замінник щебеню. Геологічна служба США отримала повідомлення від виробників, що приблизно 30 мільйонів тонн замінників щебеню було вироблено шляхом утилізації в 2012 році. Це щорічне число зростає, але, як вважається, воно набагато нижче фактичного обсягу переробки, що проводиться, через неподання звітності та переробку за межами компаній, що входять до їх щорічного обстеження щебеню.

Використовуваний портландцементний бетон з місць зносу часто вивозять в кар'єр або на роздавальний двір, де його подрібнюють, обробляють для видалення металу, відсівають на розмір, а потім продають як замінник щебеню. Цей матеріал добре справляється з заливкою, дорожньою основою та іншими видами використання, коли камінь не повинен відповідати суворим вимогам. Утилізація позбавляє від необхідності розміщення місця утилізації, і продукт може бути проданий за 50 до 80% ціни видобуваного каменю.

Асфальтобетон часто переробляється спеціалізованим бруківчним обладнанням, яке може позбавити дорогу з асфальту та створити подрібнений продукт, який можна безпосередньо використовувати на місці роботи. Використовувана цегла та змішані відходи цегли / бетону також подрібнюються, розміряються та продаються як замінник щебеню.

Графік виробництва щебеню: Тенденції виробництва щебеню за останні 100 років. Дані з USGS. Виробництво щебеню, як правило, зростає, більшість падінь викликані великими чи незначними економічними спадами. Драматичний підйом розпочався незабаром після Другої світової війни, коли було розроблено ефективне трекувальне обладнання.

Щебені: попит та попит

Попит на щебінь обумовлений урядовими інфраструктурними проектами, комерційним та житловим будівництвом та іншими видами будівництва. Лінійний графік, наведений вище на цій сторінці, показує тенденцію виробництва щебеню в США між 1915 та 2017 роками.

Маленький щебінь використовувався до Другої світової війни, оскільки його було дуже важко виготовити. Однак після розробки довговічного шляхового обладнання (одна з небагатьох переваг війни) виробництво щебеню почало швидко рости. Зростання було перервано рецесіями в загальній економіці, що показано на графіку у вигляді падіння виробництва різної величини. В даний час попит все ще відновлюється після Великої рецесії, але відкладене обслуговування інфраструктури та проекти можуть породжувати великий попит на щебінь у міру одужання економіки.

Зведена карта: Спрощене зображення сукупної карти ресурсів, підготовленої Арізонською геологічною службою для мегаполісу Фенікс та прилеглих регіонів. У цій місцевості неконсолідовані піски та гравії, пов’язані з долинами річок, є джерелом легко викопаних та високоякісних будівельних матеріалів.

Збереження сукупності

США та більшість інших країн, як правило, мають величезний ресурс щебеню, який, виходячи з його обсягу, може вважатися невичерпним. Однак ці значні ресурси швидко скорочуються, оскільки над ними будуються будівлі, дороги та громади, а земля обмежується гірничорудною діяльністю через збереження, зонування та місцеві заборони.

Деякі громади отримали грубі пробудження, коли були затверджені великі будівельні проекти, що перевищують можливості місцевих виробників щебеню, але наступне найближче джерело каменю специфікації знаходиться в 60 милях. Це може втричі перевищити вартість щебеню, зруйнувати бюджет поточного проекту та збільшити вартість щебеню для всього майбутнього будівництва.

Щоб цього уникнути, промисловість щебеню виступає за визначення місцевих ресурсів щебеню та відведення ділянок для їх розвитку. Якщо це зробити, місцевий ресурс щебеню може бути забезпечений, а вартість кожного майбутнього будинку, дороги та будівельного проекту можна зменшити.

Деякі держави усвідомлюють важливість сукупного збереження і вимагають від органів місцевого самоврядування включити інформацію про сукупні ресурси у свої плани планування. Геологічна служба Арізони підготувала сукупну оцінку ресурсів для мегаполісу Фенікса та прилеглих регіонів Арізони, щоб допомогти органам місцевого самоврядування дотримуватися законодавства держави.

"Розділ про сукупний захист Регламенту законопроекту про права людини, SB 1598 від 2011 року вимагає, щоб округи та муніципалітети Арізони переглянули свої загальні плани, щоб визначити сукупність у своїй юрисдикції, та здійснити політику щодо збереження сукупних ресурсів для подальшого використання, уникаючи несумісного використання земель."

Вони створили узагальнену карту, на якій зображені геологічні одиниці, присутні на поверхні, які були або можуть бути використані для використання сукупних ресурсів. Описи цих геологічних одиниць включаються до їх оцінки. Оцінка доступна в Інтернеті, де вона може служити інструментом планування землеустрою для органів місцевого самоврядування та як джерело даних розвідки для виробників сукупності.