Crushed Stone: The Unsung Mineral Hero

Indhold

• Den mest basale mineralvare
• Bergtyper brugt til knust sten
• Kalksten
• Dolomit og Dolomitisk kalksten
• Granit og Trap Rock
• Sandsten og kvartsit
• Vulkansk Cinder og Scoria
• Marmor
• Knust sten vs. grus
• Transport, import, eksport
• Genbrug
• Knust sten: udbud og efterspørgsel
• Samlet bevarelse

Mange typer knust sten: Knust sten er ikke en "standardiseret vare." Det er fremstillet ved at udvinde en af ​​adskillige klippetyper som kalksten, granit, fælderock, scoria, basalt, dolomit eller sandsten; knuse klippen; og derefter screenes den knuste klippe til størrelser, der er egnede til den tilsigtede slutbrug. Den påtænkte anvendelse dikterer også hvilken type klipper der skal bruges.

Crushed Stone: The Unsung Mineral Hero: Knust sten betragtes ofte som en af ​​de laveste varer, men den bruges til en så bred vifte af formål i så mange industrier, at den skal hæves til en sondring. Det er den geologiske vare, som næsten alt er bygget på. Wordle-ordskyen ovenfor viser kun et par af dens forskellige anvendelsesmuligheder.

"Unsung Mineral Hero" er et citat fra den afdøde Dewey Kirstein, økonomisk geolog og en af ​​forfatterens tidlige vejleder.

Den mest basale mineralvare

Knust sten er verdens mest basale mineralvare. Det er rigeligt, vidt tilgængeligt og billigt. Det er et materiale, som folk er bekendt med i næsten alle verdensdele.

I 2017 producerede De Forenede Stater i alt ca. 1,33 milliarder ton knust sten. Det er i gennemsnit omkring fire ton knust sten for hver borger. De fleste mennesker har svært ved at forestille sig, hvordan fire ton knust sten blev brugt i det forgangne ​​år til fordel for dem. Det svarer til ca. 20 kg knust sten per person per dag i hele året.

Mest knust sten bruges i motorveje og byggeri. I konstruktionen af ​​en to-banes asfaltvej, bruges ca. 25.000 tons knust sten pr. Mil. Ved bygning af en lille boliginddeling bruges ca. 300 ton knust sten pr. Hjem. Mange andre anvendelser af knust sten kan ses i ordskyen på denne side. En større liste er inkluderet i tabellen nær bunden af ​​siden.

Klippetyper, der bruges til at fremstille knust sten: Den omtrentlige mængde forskellige typer sten, der blev brugt til at fremstille knust sten i USA i kalenderåret 2017, hvor den samlede årlige produktion var cirka 1,33 milliarder ton sten. Data fra USAs geologiske undersøgelse (USGS).

Bergtyper brugt til knust sten

Mange forskellige klippetyper bruges til at fremstille knust sten. De typer, der blev brugt til at fremstille knust sten i USA i løbet af 2017, inkluderer følgende: kalksten, granit, fældebjerg, sandsten, kvartsit, dolomit, vulkansk cinder og scoria, marmor, skifer, dacit, skal og kalkholdig marl. Deres relative betydning vises i cirkeldiagrammet på denne side. Hver af disse klippetyper er velegnet til en række anvendelser og uegnet til andre. En kort beskrivelse af de vigtigere klipper til knust sten findes nedenfor.

Kalksten

Kalksten: Knust kalksten i forskellige partikelstørrelser, fra øverste venstre side med uret: groft aggregat, knust kalksten, mine kørt kalksten og kalkstenbøder.

Kalksten er en sten sammensat af calciumcarbonat (CaCO)₃). Det er den klippetype, der oftest bruges til at fremstille knust sten i USA. Den har denne position, fordi den er bredt tilgængelig og egnet til en større mangfoldighed af anvendelser end nogen anden type klipper.

Kalksten kan bruges til at fremstille cement. Det er den primære ingrediens i beton. Det bruges som basismateriale til motorveje, landlige veje, bygninger og jernbaneanlæg. Det bruges til at fremstille landbrugskalk og til syreneutralisering i den kemiske industri. Der er mange produkter fremstillet af eller ved hjælp af kalksten, der bruger en lille mængde materiale. Disse inkluderer fjerkrækorn, terrazzo, glas, luftforurenende sorbenter, mine sikkerhedstøv, kosttilskud til dyr, kosmetik, kosttilskud og højovnsflux, hvilling, blandt andre.

Ud over dets egnethed til mange anvendelser bruges kalksten også til at fremstille knust sten, fordi den let brydes og er blødere end det stål, der bruges til knusningsudstyr, klassificeringsudstyr og lastvognslejer. Sammenlignet med hårdere klipper som kvartsit forårsager kalksten meget mindre slid på udstyret, som det kommer i kontakt med.

Forestil dig som eksempel en lastbil med 10 ton knust kvartsit. Hvert stykke kvartsit, der er i kontakt med sengen og siderne af truckbedet, har skarpe punkter og kanter. Det vil også have trykket fra al den sten, der er belastet ovenfor. Når chaufføren hæver sengen for at dumpe lasten, vil hvert stykke kvartsit, der er i kontakt med lastbilbedet, indsnævre en rille i metallet, når det glider ud af bagklappen på trucken. Trucksengen bliver tyndere med hver belastning, der dumpes. Trucksejere vil ikke være glade, når de skal repareres eller udskifte deres lastbiler efter kort brugstid. Lignende slid vil forekomme på knusningsudstyr, skærme og alt udstyr, der kommer i kontakt med stenen. Nu ved du, hvorfor mineselskaber hellere vil stenbrud kalksten end kvartsit.

Dolomit og Dolomitisk kalksten

Dolomit (AKA "dolostone") og kalksten er meget lignende klipper. Dolomit er et calciummagnesiumcarbonat (CaMg (CO₃)₂), mens kalksten er et calciumcarbonat (CaCO)₃). Kalksten er mere effektiv til fremstilling af cement og til neutralisering af syrer. Dolomit har en Mohs-hårdhed på 4 sammenlignet med kalksten med en Mohs-hårdhed på 3. Denne hårdhedsforskel gør dolomit tydeligt mere holdbar, når klippen udsættes for slid.

Dolomit, dolomitisk kalksten og kalksten har lignende udseende og forekommer ofte sammen i klippeenhederne, der er udvindet ved et enkelt stenbrud; de udvindes imidlertid sjældent som separate produkter. En betydelig mængde af det materiale, der er rapporteret som "kalksten" i cirkeldiagrammet ovenfor, er faktisk dolomitisk kalksten og dolomit.

De fleste stenbrud sælger deres produktion som "kalksten", hvilket er acceptabelt for kunder i byggebranchen, hvis den kemiske sammensætning af klippen ikke er vigtig. Kunder, der er interesseret i sten til kemisk, syrneutralisering, højovnsflux eller landbrugsformål, vil sandsynligvis kræve sten, der har den kemiske sammensætning af en meget ren kalksten eller en meget ren dolomit.

Granit og Trap Rock

Knust klippe: Knuste stollende klipper af forskellig art, fra venstre til venstre med uret: fælder, hvid granit, lavaberg og rød granit.

Granit er lægmandens navn, der bruges til enhver lysfarvet, stollende sten, der bruges i konstruktionen. Granit, granodiorit, diorite og rhyolite er et par af mange lysfarvede, stødende klipper, der kaldes "granit" i byggebranchen.

"Trap rock" er et laymans-navn, der bruges til enhver mørkfarvet, stødende sten, der bruges i konstruktionen. Basalt, peridotit, diabase og gabbro er eksempler på fældeberg.

Granit og fældeberg er den anden og tredje mest almindeligt anvendte stenarter til fremstilling af knust sten. De er overlegne kalksten, når de bruges i sure farvande eller jord, og når de udsættes for slid. De kan erstatte kalksten som et konkret aggregat, og når der er behov for et holdbart aggregat.

Nogle geologer kan ikke lide, hvordan folk i knust stenindustrien bruger ordet "granit". Denne industri sælger millioner af tons "granit" om året og har brugt ordet "granit" på denne måde i generationer. De vil ikke ændre deres terminologi for at tilfredsstille et par kræsne geologer.

Sandsten og kvartsit

Sandsten og kvartsit er primært sammensat af kvarts, et meget holdbart mineral, men hver har sine ulemper i byggebranchen, der begrænser dens anvendelse. Sandsten er generelt sammensat af sandkorn cementeret sammen af ​​kalsit-, ler- eller silikatmineraler, der er udfældet mellem sandkornene. Cementet fylder normalt ikke alle hulrum mellem sandkornene, hvilket efterlader en porøsitet, der typisk ligger mellem 5 og 30%. Dette poreplads giver klippen mulighed for at absorbere vand. Dette vand udvides i volumen med op til 9%, hver gang det fryser. I løbet af mange frysetøningscykler har kræfterne til denne ekspansion evnen til at fjerne korn og bryde klippen. Derfor er sandsten ikke populær til langtidsbrug i områder, hvor frysetemperaturer forekommer.

Quartzite er en sandsten, der er blevet metamorfoseret. Processen med metamorfisme opvarmer og komprimerer klippen og får ofte sandkornene til at blive svejset sammen. Dette kan frembringe en ekstremt holdbar klippe, der normalt ikke har sandsten med frysetøning. Kvartsit kan faktisk være så holdbart, at det er vanskeligt at mine, håndtere og transportere til byggepladser.

Quartzite har en Mohs-hårdhed på 7. Det gør det sværere end knusekæber, læsseskovle, størrelsesskærme, lastbilsenge og andet udstyr, der bruges til at håndtere og forarbejde stenen. Som et resultat kan det hurtigt sætte meget dyre slid på vigtigt udstyr. Af den grund undgås nogle af de mest holdbare klipper i USA til brug i byggeriet.

Vulkansk Cinder og Scoria

Vulkansk cinder og scoria er vesikulære klipper, hvilket betyder, at de indeholder hulrum, der dannedes, da gasbobler blev fanget inde i klippen, da det størknet fra en smelte. Disse hulrum nedsætter materialets bærende styrke og fryser-optønings holdbarhed. Imidlertid gør hulrummet klippen lettere. Stens overflade ruhed hjælper den med at binde effektivt, når den bruges som et betonaggregat. Disse egenskaber gør ofte vulkansk cinder og scoria til gode klipper til fremstilling af letvægtsaggregater, letvægtsbeton og tagtaggranulat.

Den lavere tæthed af vulkansk cinder og scoria gør dem lettere at håndtere, når de bruges til landskabsarkitektur, plantemaskiner, gasgriller, saunaer og andre lignende anvendelser. Det høje overfladeareal af disse klipper gør dem velegnede til filtersten i nogle anvendelser til bortskaffelse af afløb og dræning. Deres vinkelform og lave densitet gør dem velegnede til brug som et trækkraftmateriale, der er spredt på snedækkede motorveje.

Marmor

Finkornet marmor og dolomitisk marmor kan knuses og bruges til de fleste af de samme formål som kalksten. Når de er groft krystallinske, bryder disse klipper ofte i stykker på grund af spaltning, hvilket kan reducere deres holdbarhed.

Nogle hvide kugler er rene nok til at de kan knuses, forarbejdes for at fjerne urenheder og bruges som kemisk kvalitet sten, hvilling, fyldstoffer, extender og endda i kosmetik og kosttilskud til mennesker og dyr. Disse marmor med høj renhed udgør nogle af de mest værdifulde knuste sten.

Grus: Disse småsten med afrundede former produceret ved vandtransport er hvad geologer ville kalde "grus". De fleste mennesker bruger imidlertid ordet "grus" ombytteligt til enten "grus" eller "knust sten."

Knust sten vs. grus

For en geolog er "knust sten" og "grus" to tydeligt forskellige materialer. "Knust sten" er et kommercielt produkt, der er fremstillet ved at udvinde sten og knuse det i kantede stykker. “Grus” er et naturligt materiale, der består af vandtransporterede partikler af sten, der er større end to millimeter i diameter og som regel har en afrundet form som et resultat af deres vandtransport. Formen på kornene og menneskets rolle i produktionen af ​​dem er forskellene, der adskiller knust sten fra grus.

Den gennemsnitlige person i USA bruger sjældent udtrykket "knust sten." I stedet bruges ordet "grus" generisk til næsten enhver type stenmateriale med en partikelstørrelse på nogle få millimeter. Deres "grus" inkluderer både den knuste sten og geologernes grus.

U.S. produktion af knust sten: Værdi af knust sten produceret i 2015, efter stat. Dette kort viser større produktionssteder som sorte prikker, og stater er rangordnet efter deres produktion af knust sten på basis af dollarværdi i kalenderåret 2015. Histogrammet på tværs af billedet viser staterne i rangorden.

Transport, import, eksport

Knust sten er en bulkvare, der er meget tung og meget kostbar at håndtere og transportere. I 2012 var de gennemsnitlige omkostninger til knust sten i USA på anlægsområdet $ 9,75 pr. Ton. Transport til jobstedet kan øge stenens omkostninger markant. Mindst 80% af den knuste sten, der er produceret i USA, forlader anlægget med lastbil. Trucktransport tilføjer yderligere 12 til 15 cent pr. Ton-mil til stenens leverede omkostninger. For eksempel, hvis anlægget ligger 20 miles fra jobstedet, vil transportomkostningerne være omkring $ 2,40 til $ 3,00 pr. Ton.

Jernbane- og pramtransport har sænket omkostningerne pr. Ton-mil; dog er der meget få stenbrud på jernbanelinjer eller floder. Det meste af sten, der sendes med jernbane eller pram, skal derefter indlæses i en lastbil til lokal transport. Omkostningerne ved denne håndtering kan være yderligere 30 til 50 cent pr. Ton. Af denne grund er knust sten en vare, der normalt forbruges lokalt, så længe der findes materiale, der opfylder jobspecifikationerne.

Nogle storbyområder er en meget dyr afstand fra den nærmeste kilde til knust sten. Disse byer betjenes ofte af distributionsværfter, der modtager knust sten med jernbane eller pram fra fjerne stenbrud. Dette kan reducere lastbilafstand betydeligt og give byforbrugere sten til en lavere leveret pris.

Meget lidt knust sten importeres til eller eksporteres ud af USA. Transport- og håndteringsomkostninger er så høje, at mindre end 1% af det amerikanske indenlandske forbrug af knust sten dækkes af importen. Bortset fra nogle kystområder, der er underlagt en bred sedimentslette i stedet for klippe, er knust sten af ​​passende kvalitet lokalt tilgængelig i de fleste dele af USA.

Genanvendte erstatninger: Genanvendte erstatninger til knust sten. Start øverst til venstre og gå med uret: knust beton, knust konstruktion, mursten, knust mursten og knust grus med asfalt.

Genbrug

I hele USA genanvender virksomheder byggematerialer og bruger dem som erstatning for knust sten. Den amerikanske geologiske undersøgelse modtog rapporter fra producenterne om, at ca. 30 millioner tons knust stenerstatninger blev produceret gennem genanvendelse i 2012. Dette årlige antal er vokset, men det menes at være meget lavere end den reelle genanvendelsesmængde, på grund af manglende rapportering og genanvendelse, der udføres uden for virksomhederne, der er inkluderet i deres årlige knuste stenundersøgelse.

Brugt portland cementbeton fra nedrivningssteder føres ofte til et stenbrud eller til et distributionsværft, hvor det knuses, forarbejdes for at fjerne metal, screenes til størrelse og derefter sælges som et knust stenerstatning. Dette materiale fungerer godt som fyld, vejbase og til andre anvendelser, hvor stenen ikke behøver at opfylde strenge specifikationer. Genanvendelse eliminerer behovet for et bortskaffelsessted, og produktet kan sælges for 50 til 80% af prisen på stenbrud.

Asfaltbeton genanvendes ofte med specialiseret belægningsudstyr, der kan stribe en vej med asfalt og producere et knust produkt, der direkte kan bruges på arbejdsstedet. Brugte mursten og blandet mursten / betonaffald knuses, størrelse og sælges også som et knust stenerstatning.

Produktion graf af knust sten: Produktionstendenser i knust sten i de sidste 100 år. Data fra USGS. Produktion af knust sten er generelt steget, med de fleste af dråberne forårsaget af større eller mindre økonomiske recessioner. Den dramatiske stigning begyndte kort efter anden verdenskrig, da der blev udviklet effektivt sporudstyr.

Knust sten: udbud og efterspørgsel

Efterspørgslen efter knust sten er drevet af offentlige infrastrukturprojekter, erhvervs- og boligbyggeri og andre typer byggeri. Linjegrafen ovenfor på denne side viser tendensen med knust stenproduktion i USA mellem 1915 og 2017.

Lille knust sten blev brugt før 2. verdenskrig, fordi det var meget vanskeligt at fremstille. Efter udviklingen af ​​holdbart sporudstyr (en af ​​de få fordele ved krig) begyndte produktionen af ​​knust sten imidlertid hurtigt at vokse. Væksten er afbrudt af recessioner i den generelle økonomi, der er vist i skemaet som produktionsfald i forskellig størrelse. I øjeblikket er efterspørgslen stadig ved at komme sig efter den store recession, men udskudt infrastrukturvedligeholdelse og projekter kan skabe en stor efterspørgsel efter knust sten, efterhånden som økonomien gendannes.

Samlet kort: Forenklet skildring af et samlet ressourcekort udarbejdet af Arizona Geological Survey for Phoenix storbyområde og de omkringliggende regioner. I dette område er ukonsoliderede sand og graveller, der er forbundet med åndaler, en kilde til let udgravede byggematerialer af høj kvalitet.

Samlet bevarelse

De Forenede Stater og de fleste andre lande har generelt en enorm knust stenressource, der på grund af dens volumen kan betragtes som uudtømmelig. Disse betydelige ressourcer krymper imidlertid hurtigt, da bygninger, veje og lokalsamfund er bygget over dem, og jord er lavet af grænserne for minedrift på grund af bevaring, zonering og lokale forbud.

Nogle samfund har modtaget uhøflige opvækkelser, når store byggeprojekter, der overstiger de lokale producenter af knust sten, er godkendt, men den næste nærmeste kilde til specifikationssten er 60 miles væk. Dette kan tredoble omkostningerne ved knust sten, ødelægge budgettet for det aktuelle projekt og øge omkostningerne ved knust sten til al fremtidig konstruktion.

For at undgå dette foresætter den knuste stenindustri identificering af lokale knuste stenressourcer og afsætter områder til deres udvikling. Hvis dette gøres, kan en lokal ressource af knust sten sikres, og omkostningerne ved ethvert fremtidig bolig-, vej- og byggeprojekt kan reduceres.

Nogle stater er klar over betydningen af ​​samlet bevaring og kræver, at lokale myndigheder indarbejder information om samlede ressourcer i deres planlægningsindsats. Arizona Geological Survey udarbejdede en samlet ressourcevurdering for Phoenix storbyområde og de omkringliggende regioner i Arizona for at hjælpe lokale regeringer med at overholde statens lovgivning.

"Afsnittet om samlet beskyttelse i lovgivningen om rettigheder, SB 1598, fra 2011 kræver, at Arizona-amter og kommuner reviderer deres generelle planer for at identificere aggregerede i deres jurisdiktion og implementere politikker til at bevare samlede ressourcer til fremtidig brug ved at undgå uforenelig arealanvendelse."

De producerede et generaliseret kort, der viser de geologiske enheder, der er til stede på overfladen, som har været eller er i stand til at blive udnyttet til samlede ressourcer. Beskrivelser af disse geologiske enheder er inkluderet i deres vurdering. Evalueringen er tilgængelig online, hvor den kan fungere som et jordforvaltningsplanlægningsværktøj for lokale myndigheder og som en kilde til rekognoseringsdata for samlede producenter.