Drobljen kamen: Nesporni mineralni junak

Vsebina

• Najbolj osnovna mineralna surovina
• Vrste kamnin, ki se uporabljajo za drobljen kamen
• Apnenec
• Dolomit in dolomitski apnenec
• Granit in Trap Rock
• Peščenjak in kvarcit
• Vulkanski pepel in škorije
• Marmor
• Drobljen kamen proti gramozu
• Prevoz, uvoz, izvoz
• Recikliranje
• Drobljen kamen: Ponudba in povpraševanje
• Ohranjanje agregata

Številne vrste drobljenega kamna: Drobljen kamen ni "standardizirano blago." Narejena je z rudarjenjem ene od več vrst kamnin, kot so apnenec, granit, pastir, skoria, bazalt, dolomit ali peščenjak; drobljenje skale; in nato presejanje zdrobljene kamnine na velikosti, ki so primerne za predvideno končno uporabo. Predvidena uporaba tudi določa, katere vrste kamnin je treba uporabiti.

Drobljen kamen: Nesigurni mineralni junak: Drobljen kamen je pogosto obravnavan kot eden najnižjih dobrin, vendar se uporablja za tako široko paleto namenov v toliko panogah, da bi ga morali povzdigniti v razlikovalni položaj. Je geološko blago, na katerem je zgrajeno skoraj vse. Zgoraj opisan besedni oblak Wordle prikazuje le nekaj različnih vrst uporabe.

"Unsung Mineral Hero" je citat pokojnega Deweya Kirsteina, ekonomskega geologa in enega od avtorjev zgodnjih nadzornikov.

Najbolj osnovna mineralna surovina

Drobljen kamen je najosnovnejši mineralni material na svetu. Je obilna, široko dostopna in poceni. Gre za material, ki ga ljudje poznajo skoraj v vseh delih sveta.

Leta 2017 so ZDA proizvedle skupno približno 1,33 milijarde ton drobljenega kamna. To je v povprečju približno štiri tone drobljenega kamna na vsakega državljana. Večina ljudi si težko predstavlja, kako so v zadnjem letu v svojo korist uporabili štiri tone drobljenega kamna. To znaša približno dvajset kilogramov drobljenega kamna na osebo na dan za celo leto.

Večina drobljenega kamna se uporablja pri gradnji avtocest in gradnji objektov. Pri gradnji dvopasovne asfaltne avtoceste porabijo približno 25.000 ton drobljenega kamna na kilometer. Pri gradnji majhne stanovanjske enote se porabi približno 300 ton drobljenega kamna na dom. Številne druge uporabe drobljenega kamna lahko vidimo v besednem oblaku na tej strani. Večji seznam je vključen v tabelo na dnu strani.

Vrste kamnin, ki se uporabljajo za drobljenje kamna: Približna količina različnih vrst kamnine, ki so jo uporabili za izdelavo drobljenega kamna v ZDA v koledarskem letu 2017, ko je skupna letna proizvodnja znašala približno 1,33 milijarde metrskih ton kamna. Podatki ameriškega geološkega zavoda (USGS).

Vrste kamnin, ki se uporabljajo za drobljen kamen

Za izdelavo drobljenega kamna se uporablja veliko različnih vrst kamnin. Vrste, ki so jih leta 2017 uporabljali za izdelavo drobljenega kamna v ZDA, vključujejo naslednje: apnenec, granit, pastir, peščenjak, kvarcit, dolomit, vulkanski šarmer in škorja, marmor, skrilavci, dacit, lupina in apnenčasti lapor. Njihov relativni pomen je prikazan v grafikonu pita na tej strani. Vsaka od teh vrst kamnin je primerna za številne namene uporabe in neprimerna za druge. Spodaj je kratek opis pomembnejših kamnin za drobljen kamen.

Apnenec

Apnenec: Drobljen apnenec različnih velikosti delcev, od zgoraj levo naprej v smeri urinega kazalca: grobi agregat, drobljen apnenec, rudnik apnenca in apnenčasti drobci.

Apnenec je kamnina, sestavljena iz kalcijevega karbonata (CaCO₃). To je vrsta kamna, ki se najpogosteje uporablja za izdelavo drobljenega kamna v ZDA. To mesto drži, ker je na voljo in je primeren za večjo raznolikost uporabe kot katera koli druga vrsta kamnin.

Apnenec se lahko uporablja za izdelavo cementa. Je glavna sestavina betona. Uporablja se kot osnovni material za avtoceste, podeželske ceste, zgradbe in gradnjo železnic. Uporablja se za izdelavo kmetijskega apna in za nevtralizacijo kislin v kemični industriji. Obstaja veliko izdelkov, izdelanih iz apnenca ali iz njega, ki porabijo majhno količino materiala. Sem spadajo perutninska zrna, terrazzo, steklo, sorbenti za onesnaževanje zraka, varnostni prah iz rudnikov, dodatki za živalsko hrano, kozmetika, prehranska dopolnila in plavž, plavut.

Poleg svoje primernosti za številne namene se apnenec uporablja tudi za izdelavo drobljenega kamna, ker se zlahka lomi in je mehkejši od jekla, ki se uporablja v drobilni opremi, razvrščanju opreme in posteljah za tovornjake. V primerjavi s tršimi skalami, kot je kremen, apnenec povzroča veliko manj obrabe opreme, s katero pride v stik.

Kot primer si predstavljajte tovornjak z 10 tonami zdrobljenega kremena. Vsak košček kremenca, ki je v stiku s posteljo in ob strani postelje, ima ostre točke in robove. Prav tako bo imel pritisk vse skale v obremenitvi nad njo. Ko voznik dvigne posteljo, da odloži tovor, bo vsak kos kremena, ki je v stiku s posteljo tovornjaka, vstavil utor v kovino, ko bo potisnil zadnja vrata tovornjaka. Postelja za tovornjake bo z vsakim odloženim kamnom postala tanjša. Lastniki tovornjakov ne bodo zadovoljni, ko bodo morali po kratkem času popraviti ali zamenjati svoja tovornjaka. Podobna obraba se bo zgodila na drobilni opremi, zaslonih in vsakem kosilu opreme, ki stika s kamnom. Zdaj veste, zakaj bi rudarske družbe raje kamnolomi apnenec kot kremen.

Dolomit in dolomitski apnenec

Dolomit (AKA "dolostone") in apnenec sta zelo podobni kamnin. Dolomit je kalcijev magnezijev karbonat (CaMg (CO)₃)₂), apnenec pa kalcijev karbonat (CaCO₃). Apnenec je bolj učinkovit za izdelavo cementa in za nevtralizacijo kislin. Dolomit ima Mohsovo trdoto 4 v primerjavi z apnencem z Mohsovo trdoto 3. Ta razlika v trdoti naredi dolomit bolj trpežen, kadar je skala izpostavljena abraziji.

Dolomit, dolomitni apnenec in apnenec imajo podobne pojave in se pogosto pojavljajo skupaj v kamnitih enotah, izkopanih v enem kamnolomu; vendar jih redko rudamo kot ločene izdelke. Precejšnja količina materiala, ki je v zgornjem tortnem grafikonu naveden kot "apnenec", je dejansko dolomitski apnenec in dolomit.

Večina kamnolomov prodaja njihovo proizvodnjo kot "apnenec", kar je sprejemljivo za kupce v gradbeništvu, če kemična sestava kamnine ni pomembna. Kupci, ki jih zanima kamnina za kemično nevtralizacijo kislin, tok plavžne peči ali kmetijske namene, bodo verjetno zahtevali kamnine, ki imajo kemično sestavo zelo čistega apnenca ali zelo čistega dolomit.

Granit in Trap Rock

Drobljen kamen: Drobljene magnetne kamnine različnih vrst, od zgoraj levo naprej v smeri urinega kazalca: pasti skala, beli granit, lava skala in rdeči granit.

Granit je ime lamana, ki se uporablja za katero koli svetlobno magnetno kamnino, ki se uporablja v gradbeništvu. Granit, granodiorit, diorit in rolit so nekaj številnih magnetnih kamnin svetlobe, ki jih v gradbeništvu imenujemo "granit".

"Trap rock" je laimsko ime, ki se uporablja za katero koli temno obarvano magnetno kamnino, ki se uporablja v gradbeništvu. Bazalt, peridotit, diabaza in gabro so primeri pasti.

Granit in lovilna kamnina sta druga in tretja najpogosteje uporabljena vrsta kamnin za pridobivanje drobljenega kamna. Prednostni so apnenci, če se uporabljajo v kislih vodah ali tleh in kadar so izpostavljeni abraziji. Apnenec lahko nadomesti kot betonski agregat in kadar je potreben trpežen agregat.

Nekateri geologi ne marajo, kako ljudje v industriji drobljenja uporabljajo besedo "granit". Ta industrija proda na milijone ton "granita" na leto in je že generacije na ta način uporabljala besedo "granit". Svoje terminologije ne bodo spreminjali, da bi zadovoljili nekaj izbirčnih geologov.

Peščenjak in kvarcit

Peščenjak in kvarcit sta sestavljena predvsem iz kremena, zelo trpežnega minerala, vendar ima vsak svoje pomanjkljivosti v gradbeništvu, ki omejuje njegovo uporabo. Peščenjak je običajno sestavljen iz peščenih zrn, cementiranih skupaj iz kalcita, gline ali silikatnih mineralov, ki so se oborili med peščenimi zrni. Cement običajno ne zapolni vseh praznin med peščenimi zrni, tako da ostane poroznost, ki se običajno giblje med 5 in 30%. Ta porani prostor omogoča, da skala absorbira vodo. Ta voda se bo povečala v količini za do 9% vsakič, ko zmrzne. V času številnih ciklov zamrzovanja-odmrzovanja imajo sile te ekspanzije zmožnost odstranjevanja zrn in lomljenja kamnine. Zato peščenjak ni priljubljen za dolgotrajno uporabo na območjih, kjer se pojavljajo temperature zmrzovanja.

Kvarcit je peščenjak, ki je bil metamorfoziran. Proces metamorfizma segreva in stisne kamnino in pogosto povzroči, da se zrna peska zvarijo. Tako lahko nastane izjemno trpežna skala, ki ponavadi nima težav z zamrzovanjem in odmrzovanjem peščenjaka. Kvarcit je pravzaprav lahko tako trpežen, da ga je težko ruditi, ravnati in prevažati do gradbišč.

Kvarcit ima Mohsovo trdoto 7, zaradi česar je težji od drobilnih čeljusti, vedrov nakladalcev, zaslonov velikosti, ležišč tovornjakov in druge opreme, ki se uporablja za obdelavo kamna. Posledično lahko zelo poceni obrabo osnovne opreme. Zaradi tega se nekaterim najbolj trpežnih kamnin v ZDA izogibajo za gradbeno uporabo.

Vulkanski pepel in škorije

Vulkanski žar in skoria sta vezikularne kamnine, kar pomeni, da vsebujejo praznine, ki so nastale, ko so se v kamnino ujeli plinski mehurčki, ko se je talil iz taline. Te praznine zmanjšujejo nosilno trdnost in trajnost materiala proti zmrzovanju. Vendar praznine naredijo skalo lažjo. Površinska hrapavost kamna pomaga, da se učinkovito veže, če ga uporabljamo kot betonski agregat. Te lastnosti pogosto naredijo vulkansko oglje in škorjijo dobre kamnine za proizvodnjo lahkega agregata, lahkega betona in strešnih zrnc.

Zaradi manjše gostote vulkanskega pepela in škorijev jih je lažje obvladovati, če jih uporabljate pri urejanju okolice, sadilnicah, plinskih žarah, savnah in drugih podobnih namenih. Velika površina teh kamnin jih naredi primerne za filtrirni kamen pri nekaterih odstranjevanju odplak in drenaži. Njihova kotna oblika in majhna gostota sta primerna za uporabo kot vlečni material, ki se širi po zasneženih avtocestah.

Marmor

Finozrnat marmor in dolomitni marmor se lahko drobijo in uporabljajo za večino istih namenov kot apnenec. Ko so grobo kristalne, se te kamnine zaradi cepitve pogosto razbijejo na koščke, kar lahko zmanjša njihovo obstojnost.

Nekateri beli marmorji so dovolj čisti, da jih je mogoče zdrobiti, obdelati za odstranjevanje nečistoč in jih uporabiti kot kamen kemične snovi, belila, polnila, polnila in celo v kozmetiki in prehranskih dopolnilih za ljudi in živali. Ti marmorji z visoko čistoto predstavljajo nekaj najdragocenejšega drobljenega kamna.

Gramoz: Ti kamenčki z zaobljenimi oblikami, ki jih ustvari vodni promet, so geologi, ki bi jim rekli "gramoz". Vendar večina ljudi besedo gramoz zamenljivo uporablja za "gramoz" ali "drobljen kamen."

Drobljen kamen proti gramozu

Za geologa sta drobljen kamen in gramoz dva izrazito različna materiala. "Drobljen kamen" je komercialni izdelek, izdelan z rudarskim kamenjem in drobljenjem v kotne koščke. "Gramoz" je naravni material, ki ga sestavljajo delci kamnine, ki se prevažajo v vodi, s premerom več kot dva milimetra in imajo običajno zaokroženo obliko, ki je posledica njihovega prevoza vode. Oblika zrn in človekova vloga pri njihovem pridobivanju so razlike, ki ločijo drobljen kamen od gramoza.

Povprečna oseba v ZDA redko uporablja izraz "drobljen kamen." Namesto tega se beseda "gramoz" splošno uporablja za skoraj vse vrste kamnitega materiala z velikostjo delcev v nekaj milimetrih. Njihov "prod" vključuje tako drobljen kamen kot gramoz geologov.

Ameriška proizvodnja drobljenega kamna: Vrednost drobljenega kamna, proizvedenega v letu 2015, po državi. Ta zemljevid prikazuje velike proizvodne lokacije kot črne pike, države pa so razvrščene glede na njihovo proizvodnjo drobljenega kamna na osnovi vrednosti v dolarju v koledarskem letu 2015. Histogram na dnu slike prikazuje stanja v vrstnem redu.

Prevoz, uvoz, izvoz

Drobljen kamen je surovo blago, ki je zelo težko in zelo drago za obdelavo in prevoz. Leta 2012 so povprečni stroški drobljenega kamna v ZDA na mestu obrata znašali 9,75 USD na metrsko tono. Prevoz na delovno mesto lahko znatno poveča stroške kamna. Vsaj 80% drobljenega kamna, proizvedenega v ZDA, zapusti tovarno s tovornjakom. Tovorni prevoz doda k dodatnim stroškom kamna dodatnih 12 do 15 centov na tono miljo. Na primer, če je obrat oddaljen 20 kilometrov od mesta dela, bodo stroški prevoza približno 2,40 do 3,00 USD na tono.

Železniški in tovorni promet so znižali stroške na tono miljo; Vendar je zelo malo kamnolomov na železniških progah ali rekah. Večino kamna, ki ga pošlje železnica ali barža, je treba nato naložiti v tovornjak za lokalni prevoz. Stroški tega ravnanja so lahko dodatnih 30 do 50 centov na tono. Zaradi tega je drobljen kamen blago, ki se običajno porabi lokalno, dokler je na voljo material, ki ustreza specifikacijam delovnih mest.

Nekatera metropolitanska območja so zelo draga oddaljenost od najbližjega vira drobljenega kamna. Ta mesta so pogosto oskrbovana z distribucijskimi dvorišči, ki dobivajo drobljen kamen po železnici ali barki iz oddaljenih kamnolomov. To lahko znatno zmanjša razdaljo prevoza in zagotovi mestnim potrošnikom kamen z nižjimi stroški dostave.

Zelo malo drobljenega kamna se uvaža ali izvaža iz ZDA. Stroški prevoza in pretovarjanja so tako visoki, da manj kot 1% domače porabe drobljenega kamna zadovolji uvoz. Z izjemo nekaterih obalnih območij, ki jih obdaja široka usedlina namesto kamnin, je zdrobljen kamen primerne kakovosti lokalno na voljo v večini delov ZDA.

Reciklirani nadomestki: Reciklirani nadomestki drobljenega kamna. Začetek zgoraj levo in v smeri urinega kazalca: zdrobljen beton, zdrobljen gradbeni ruševin, zdrobljena opeka in zdrobljen gramoz z asfaltom.

Recikliranje

Podjetja po celotni ZDA reciklirajo gradbene materiale in jih uporabljajo kot nadomestek drobljenega kamna. Ameriški geološki inštitut je od proizvajalcev prejel poročila, da je bilo leta 2012 z recikliranjem proizvedeno približno 30 milijonov ton nadomestkov drobljenega kamna. To letno število narašča, vendar je po njegovem mnenju veliko manjše od dejanske količine recikliranja, zaradi neprijavljanja in recikliranja zunaj podjetij, ki so bila vključena v letno raziskavo drobljenega kamna.

Rabljeni portland cementni beton iz rušilnih mest se pogosto odpelje v kamnolom ali na distribucijsko dvorišče, kjer ga zdrobijo, obdelajo, da se odstrani kovina, pregledajo na velikost in nato prodajo kot nadomestek drobljenega kamna. Ta material deluje dobro kot polnilo, cestna podlaga in druge namene, ko kamna ni treba izpolnjevati strogih specifikacij. Z recikliranjem se odpravi potreba po odlaganju, izdelek pa se lahko proda za 50 do 80% cene kamnoloma.

Asfaltni beton pogosto reciklirajo s specializirano opremo za tlakovanje, ki lahko odstrani cesto asfalta in ustvari zdrobljen izdelek, ki ga je mogoče neposredno uporabiti na delovnem mestu. Rabljene opeke in mešani odpadki iz opeke / betona se tudi drobijo, velikosti in prodajajo kot nadomestek drobljenega kamna.

Graf izdelave drobljenega kamna: Trendi proizvodnje drobljenega kamna v zadnjih 100 letih. Podatki iz USGS. Proizvodnja drobljenega kamna na splošno narašča, večina padcev pa je povzročila večje ali manjše gospodarske recesije. Dramatični vzpon se je začel kmalu po drugi svetovni vojni, ko je bila razvita učinkovita oprema za proge.

Drobljen kamen: Ponudba in povpraševanje

Povpraševanje po drobljenem kamnu temeljijo na vladnih infrastrukturnih projektih, komercialni in stanovanjski gradnji ter drugih vrstah gradnje. Vrstni graf na tej strani prikazuje trend proizvodnje drobljenega kamna v ZDA med letoma 1915 in 2017.

Pred drugo svetovno vojno je bil droben kamen uporabljen, ker ga je bilo zelo težko izdelati. Toda po razvoju trpežne opreme za gosenice (ena redkih prednosti vojne) je proizvodnja drobljenega kamna začela hitro rasti. Rast so prekinile recesije v splošnem gospodarstvu, ki so prikazane na grafikonu kot padec proizvodnje različnih velikosti. Trenutno se povpraševanje še vedno okreva po veliki recesiji, vendar bi lahko odloženo vzdrževanje infrastrukture in projekti povzročili veliko povpraševanje po drobljivem kamnu, ko se gospodarstvo okreva.

Skupni zemljevid: Poenostavljen prikaz zbirne karte virov, ki jo je za metropolitansko območje Phoenix in okoliške regije pripravil Arizona Geological Survey. Na tem območju so nekonsolidirani peski in gramozi, povezani z dolinami potokov, vir težko izkopanih in kakovostnih gradbenih materialov.

Ohranjanje agregata

ZDA in večina drugih držav imajo na splošno ogromen vir drobljenega kamna, ki bi ga bilo mogoče na podlagi njegovega obsega oceniti kot neizčrpen. Vendar pa se ti pomembni viri hitro zmanjšujejo, ker se nad njimi gradijo zgradbe, ceste in skupnosti in zemljišča so zaradi ohranjanja, zoniranja in lokalnih prepovedi omejena na rudarske dejavnosti.

Nekatere skupnosti so bile deležne nesramnih prebujenj, ko so odobreni veliki gradbeni projekti, ki presegajo sposobnosti lokalnih proizvajalcev drobljenega kamna, toda naslednji najbližji vir specifikacijskega kamna je oddaljen 60 milj. To lahko potroji stroške drobljenega kamna, uniči proračun za trenutni projekt in poveča stroške drobljenega kamna za vse prihodnje gradnje.

Da bi se temu izognili, se industrija drobljenega kamna zavzema za določitev lokalnih virov drobljenega kamna in določitev območij za njihov razvoj. Če to storite, je mogoče zagotoviti lokalni vir zdrobljenega kamna in zmanjšati stroške vsakega prihodnjega doma, ceste in gradbenega projekta.

Nekatere države se zavedajo pomena skupnega ohranjanja in od lokalnih oblasti zahtevajo, da v svoje načrtovanje vključijo informacije o skupnih virih. Arizona Geological Survey je pripravila zbirno oceno virov za metropolitansko območje Phoenix in okoliške Arizone, da bi lokalnim oblastem pomagala spoštovati državno zakonodajo.

"Oddelek za strnjeno zaščito predpisa zakona o pravicah (SB 1598) iz leta 2011 zahteva, da okrožja in občine v Arizoni revidirajo svoje splošne načrte za določitev agregata v njihovi pristojnosti in izvajajo politike za ohranitev skupnih virov za prihodnjo uporabo z izogibanjem nezdružljivi rabi zemljišč."

Izdelali so posplošen zemljevid, ki prikazuje geološke enote, prisotne na površini, ki jih je bilo mogoče izkoristiti za skupne vire. Opisi teh geoloških enot so vključeni v njihovo oceno. Ocena je na voljo na spletu, kjer lahko služi kot orodje za načrtovanje upravljanja zemljišč za lokalne samouprave in kot vir izvidniških podatkov za proizvajalce agregata.