碎石:无名矿工英雄

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作者: Laura McKinney
创建日期: 1 四月 2021
更新日期: 1 七月 2024
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内容


多种类型的碎石: 碎石不是“标准化商品”。它是通过开采几种类型的岩石中的一种制成的,例如石灰石,花岗岩,圈闭岩,火山灰,玄武岩,白云岩或砂岩。压碎岩石;然后将碎石筛分至适合最终用途的尺寸。预期用途还规定应使用哪种类型的岩石。

碎石:无名矿工英雄: 碎石经常被认为是最便宜的商品之一,但是在许多行业中,碎石被用于各种各样的目的,因此应该提高到不同的位置。它是几乎所有东西都建立在其上的地质商品。上面的Wordle词云仅显示了其多种用途。

“无名矿工英雄”引自已故的经济地质学家杜威·柯斯坦(Dewey Kirstein)和作者之一的早期主管。

最基本的矿物商品

碎石是世界上最基本的矿物商品。它丰富,可用广泛且便宜。这是世界几乎所有地方人们都熟悉的材料。

2017年,美国共生产了约13.3亿吨碎石。每位公民平均大约需要四吨碎石。大多数人很难想象在过去的一年中如何使用四吨碎石来谋取利益。在全年中,这相当于每人每天约二十磅的碎石。

大多数碎石用于高速公路建设和建筑施工。在两条车道的沥青公路建设中,每英里使用约25,000吨碎石。在建造一个小型住宅区时,每个家庭使用约300吨碎石。本页的“云”一词中可以看到碎石的许多其他用途。页面底部附近的表格中包含一个较大的列表。



用于制造碎石的岩石类型: 在2017日历年,美国用于制造碎石的各种岩石的近似数量,当时的年总产量约为13.3亿公吨石材。来自美国地质调查局(USGS)的数据。

碎石所用的岩石类型

许多不同类型的岩石用于制造碎石。 2017年在美国用于制造碎石的类型包括:石灰石,花岗岩,圈闭岩,砂岩,石英岩,白云石,火山灰和火山灰,大理石,板岩,钠铁矿,贝壳和钙质泥灰岩。它们的相对重要性在本页的饼图中显示。这些岩石类型中的每一种都适合多种用途,而不适用于其他用途。下面简要介绍了碎石中更重要的岩石。


石灰石

石灰石: 各种粒度的碎石灰石,从左上角到顺时针方向:粗骨料,碎石灰石,矿用石灰石和石灰石细粉。

石灰石是由碳酸钙(CaCO3)。在美国,它是最常用于制造碎石的岩石类型。它之所以能保持这一地位,是因为它比其他任何类型的岩石都有广泛的用途,并且适合多种用途。

石灰石可用于制造水泥。它是混凝土的主要成分。它用作高速公路,乡村道路,建筑物和铁路建设的基础材料。它用于制造农业石灰和化学工业中的酸中和。有许多由石灰石制成或使用石灰石制成的产品,它们消耗少量的材料。这些包括家禽沙砾,水磨石,玻璃,空气污染吸附剂,矿山安全粉尘,动物性食品补充剂,化妆品,膳食补充剂和高炉通量,白粉等。

除了适用于多种用途外,石灰石还用于制造碎石,因为它比碎石设备,分级设备和卡车底盘中使用的钢容易破碎且柔软。与坚硬的岩石(如石英岩)相比,石灰石对与其接触的设备的磨损要小得多。

例如,假设一辆卡车装载了10吨碎石英岩。与卡车底盘和卡车底盘接触的每块石英岩都会有尖锐的尖端和边缘。还将施加以上负载中所有岩石的压力。当驾驶员抬起工作台以倾倒货物时,与卡车床接触的每块石英岩都会在金属上滑出一个凹槽,因为它会滑出卡车的后挡板。每倾倒一块岩石,卡车的底盘就会变薄。卡车所有者在短时间使用后不得不修理或更换卡车时会感到不满意。破碎设备,筛子和每块与石材接触的设备都会发生类似的磨损。现在您知道为什么矿业公司宁愿采石而不是石英石。


白云岩和白云质灰岩

白云石(又称“ dolostone”)和石灰石是非常相似的岩石。白云石是碳酸钙镁(CaMg(CO3)2),而石灰石是碳酸钙(CaCO3)。石灰石对于制造水泥和中和酸更有效。与石灰石的Mohs硬度为3相比,白云石的Mohs硬度为4。这种硬度差使岩石在受到磨损时明显更耐用。


白云岩,白云质石灰岩和石灰石具有相似的外观,通常一起出现在单个采石场开采的岩石单元中。但是,它们很少作为单独的产品开采。上面的饼图中报告为“石灰石”的大量材料实际上是白云质石灰石和白云石。

大多数采石场以“石灰石”的形式出售产品,如果岩石的化学成分不重要,则建筑业的客户可以接受。对化学,酸中和,高炉通量或农业用途的岩石感兴趣的客户可能会要求化学成分非常纯净的石灰石或非常纯净的白云石的岩石。

花岗岩和圈闭岩

碎石: 从左上角开始按顺时针方向旋转的各种压碎的火成岩:陷阱岩,白色花岗岩,熔岩和红色花岗岩。

花岗岩是外行的名称,用于建筑中使用的任何浅色火成岩。花岗岩,花岗闪长岩,闪长岩和流纹岩是许多浅色火成岩中的一些,在建筑业中被称为“花岗岩”。

“陷阱石”是一个外行人的名字,用于建筑中使用的任何深色火成岩。玄武岩,橄榄岩,辉绿岩和辉长岩是圈闭岩的例子。

花岗岩和圈闭岩石是生产碎石的第二和第三种最常用的岩石类型。当在酸性水或土壤中使用以及受到磨蚀时,它们优于石灰石。它们可以代替石灰石作为混凝土骨料,并在需要耐久骨料时代替。

一些地质学家不喜欢碎石行业中的人们如何使用“花岗岩”这个词。该行业每年售出数百万吨的“花岗岩”,并且世代相传地使用“花岗岩”一词。他们不会为了满足一些挑剔的地质学家而改变术语。



砂岩和石英岩


砂岩和石英岩主要由石英组成,石英是一种非常耐用的矿物,但是它们在建筑行业中都有其缺点,限制了其用途。砂岩通常由沙粒组成,这些沙粒由方解石,粘土或硅酸盐矿物粘合而成,而方解石,粘土或硅酸盐矿物沉淀在沙粒之间。水泥通常不能完全填满砂粒之间的所有空隙,而孔隙率通常在5%至30%之间。该孔隙空间使岩石吸收水分。每次冻结时,水的体积最多会膨胀9%。在许多冻融循环的过程中,这种膨胀的力具有驱散谷物和破碎岩石的能力。这就是为什么在结冰温度较高的地区长期不使用砂岩的原因。

石英岩是一种已经变质的砂岩。变质过程加热并压缩岩石,并经常导致沙粒被焊接在一起。这样可以生产出非常耐用的岩石,通常不会出现砂岩的冻融问题。石英岩实际上可以如此耐用,以至于难以开采,处理和运输到建筑工地。

石英岩的莫氏硬度为7。这使其比破碎机颚,装载机铲斗,筛分筛,卡车底盘和其他用于处理和加工石材的设备坚硬。结果,它会很快对基本设备造成非常昂贵的磨损。因此,避免了美国一些最耐用的岩石用于建筑用途。


火山灰和斯科里亚

火山灰和火山灰是囊状岩石,这意味着它们包含空隙,当气泡从熔体中凝固时,气泡被困在岩石中会形成空隙。这些空隙降低了材料的承重强度和冻融耐久性。但是,空隙会使岩石变轻。用作混凝土集料时,石材的表面粗糙度有助于其有效粘合。这些特性通常使火山灰和火山灰成为生产轻质骨料,轻质混凝土和屋面颗粒的好岩石。

火山灰和火山灰的密度较低,使其在园林绿化,花槽,煤气烤架,桑拿浴室和其他类似用途中使用时更易于处理。这些岩石的高表面积使其适合在某些污水处理和排水应用中用作滤石。它们的棱角形状和低密度使其适合用作在冰雪覆盖的高速公路上散布的牵引材料。

大理石

可以将细粒大理石和白云石大理石粉碎,并用于与石灰石相同的大多数用途。当这些晶体为粗晶体时,通常会由于解理而破碎成碎片,从而降低其耐久性。

一些白色大理石足够纯净,可以粉碎,加工以去除杂质,并用作化学级石材,白垩粉,填料,增量剂,甚至用于人类和动物的化妆品和膳食补充剂中。这些高纯度大理石使一些最有价值的碎石成为可能。

砾石: 这些鹅卵石通过水运产生圆形形状,这就是地质学家所说的“砾石”。但是,大多数人将“砾石”一词互换地用于“砾石”或“碎石”。

碎石与碎石

对于地质学家来说,“碎石”和“砾石”是两种截然不同的材料。 “碎石”是通过开采岩石并将其破碎成角形碎片而制成的商业产品。 “砾石”是一种天然材料,由直径大于两毫米的水可传输的岩石颗粒组成,由于其水的传输通常具有圆形形状。谷物的形状和人类在生产谷物中的作用是将碎石和砾石区分开的区别。

在美国,普通人很少使用“碎石”一词。相反,“砾石”一词通常用于粒径超过几毫米的几乎所有类型的岩石材料。他们的“砾石”包括碎石和地质学家的砾石。

美国碎石生产: 各州2015年碎石的产值。该地图将主要生产地点显示为黑点,并根据州在2015日历年的碎石产量(按美元价值)对州进行排名。图像底部的直方图按等级顺序显示州。

运输,进口,出口

碎石是一种大宗商品,非常重且处理和运输成本很高。 2012年,美国工厂碎石的平均成本为每吨9.75美元。运输到工作现场会大大增加石材的成本。美国生产的碎石中至少有80%是通过卡车离开工厂的。卡车运输使每吨石材的交付成本增加了12至15美分。例如,如果工厂距离工作地点20英里,则运输成本约为每吨2.40至3.00美元。

铁路和驳船运输降低了每吨英里的成本;但是,在铁路或河流上的采石场很少。然后,必须将大多数通过铁路或驳船运输的石材装载到卡车中以进行本地运输。这种处理的成本可能是每吨额外增加30至50美分。因此,碎石是一种通常在当地消费的商品,只要可以提供符合工作规格的材料即可。

一些大都市区距离最近的碎石来源非常昂贵。这些城市通常由配送场服务,这些配送场通过铁路或驳船从远处的采石场接收碎石。这可以大大减少卡车运输距离,并以较低的交付成本向城市消费者提供石料。

很少有碎石进口到美国或从美国出口。运输和装卸成本如此之高,以致美国进口的碎石消费量不到美国国内消费量的1%。除了某些沿海地区,其下有广阔的沉积物平原而不是岩石,在美国大部分地区都可以找到质量合适的碎石。

回收替代品: 碎石的再生替代品。从左上角开始,然后顺时针旋转:压碎的混凝土,压碎的建筑瓦砾,压碎的砖块以及压碎的碎石和沥青。

回收利用

在整个美国,公司正在回收建筑材料并将其用作碎石的替代品。美国地质调查局收到生产商的报告称,2012年通过回收利用生产了约3000万吨碎石替代品。这一数字一直在增长,但据认为比实际的回收利用量要低得多,由于不进行报告和回收是在其年度碎石调查中所包括的公司之外进行的。

来自拆迁地点的用过的硅酸盐水泥混凝土通常被带到采石场或配送场,在这里进行粉碎,加工以去除金属,筛分到一定尺寸,然后作为碎石替代品出售。这种材料可以很好地用作填充料,路基以及其他不需要严格满足石材规格的用途。回收再利用不需要处置场所,并且产品的售价可以是采石的50%至80%。

沥青混凝土通常通过专门的摊铺设备进行回收,该设备可以剥离沥青路面并产生可以直接在工作现场使用的压碎产品。还将用过的砖块和混合的砖块/混凝土废物粉碎,定尺寸并作为碎石替代品出售。

碎石产量图: 过去100年碎石的生产趋势。来自USGS的数据。碎石产量总体上一直在增长,其中大部分下降是由主要或次要经济衰退造成的。在第二次世界大战后不久,有效的轨道设备得到了发展,戏剧性的兴起开始了。

碎石:供需

碎石的需求由政府基础设施项目,商业和住宅建筑以及其他类型的建筑推动。本页上方的折线图显示了1915年至2017年间美国碎石生产的趋势。

第二次世界大战之前很少使用碎石,因为这很难生产。但是,随着耐用履带设备的发展(战争的少数好处之一),碎石的生产开始迅速增长。增长因整体经济衰退而中断,图表中显示为不同规模的产量下降。当前,需求仍在从大萧条中恢复,但是随着经济的复苏,基础设施维护和项目的延期可能会产生大量需求。

汇总图: 亚利桑那州地质调查局为凤凰城市区和周边地区准备的综合资源图的简化图示。在该地区,与溪谷相关的未固结的沙子和砾石是易于挖掘的优质建筑材料的来源。


总体保护

美国和大多数其他国家通常拥有巨大的碎石资源,就其数量而言,可能被认为是无尽的。但是,由于建筑物,道路和社区的上方修建了这些重要资源,并且由于养护,分区和当地禁令,土地被禁止开采活动,这些资源正在迅速减少。

当批准超过当地碎石生产者能力的大型建筑项目时,一些社区已收到粗鲁的觉醒,但第二近的规格石材来源距离该地区60英里。这会使碎石的成本增加三倍,破坏当前项目的预算,并增加所有未来建筑的碎石成本。

为了避免这种情况,碎石行业提倡确定当地的碎石资源,并为其发展预留空间。如果这样做,则可以确保当地的碎石资源,并且可以减少以后每个房屋,道路和建筑项目的成本。

一些州意识到总体保护的重要性,并要求地方政府将总体资源的信息纳入其规划工作。亚利桑那州地质调查局为凤凰城市区和亚利桑那州周边地区准备了一项综合资源评估,以帮助地方政府遵守州法律。

“ 2011年的SB 1598号管理法案的“总体保护”部分要求亚利桑那州各县和市政府修改总体计划,以在其辖区内确定总体,并实施政策,通过避免不兼容的土地使用来保留总体资源以备将来使用。”

他们绘制了一张概括的地图,描绘了已经或能够被利用来获取总资源的地表地质单元。这些地质单元的描述包括在评估中。该评估可以在线获取,可以用作地方政府的土地管理规划工具,也可以作为骨料生产者的侦察数据的来源。