Šķembas: Nedziedātais minerālu varonis

Saturs

• Visvienkāršākā minerālu prece
• Akmeņu veidi, ko izmanto šķembu iegūšanai
• Kaļķakmens
• Dolomīts un dolomītiskais kaļķakmens
• Granīts un slazdu klints
• Smilšakmens un kvarcīts
• Vulkāniskais plēnums un Scoria
• Marmors
• Sasmalcināts akmens pret grants
• Transports, imports, eksports
• Pārstrāde
• Šķembas: piedāvājums un pieprasījums
• Kopējā saglabāšana

Daudzi šķembu veidi: Šķembas nav "standartizēta prece". To izgatavo, iegūstot vienu no vairākiem iežu veidiem, piemēram, kaļķakmeni, granītu, slazdošo iežu, skoriju, bazaltu, dolomītu vai smilšakmeni; klints sasmalcināšana; un pēc tam sasmalcinātu iežu izsijāšana līdz izmēriem, kas ir piemēroti paredzētajam galapatēriņam. Paredzētais lietojums arī nosaka, kurš (-ie) iežu tips (-i) būtu jāizmanto.

Šķembas: Nedziedātais minerālu varonis: Drupināto akmeni bieži uzskata par vienu no viszemākajām precēm, tomēr tik daudzās nozarēs to izmanto tik dažādiem mērķiem, ka to vajadzētu pacelt atšķirības stāvoklī. Tā ir ģeoloģiskā prece, uz kuras balstās gandrīz viss. Augstāk esošais Wordle vārdu mākonis parāda tikai dažas no tā dažādībām.

"Nedziedinātais minerālu varonis" ir vēlā Deivija Kiršteina, ekonomikas ģeologa un viena no autoru agrīno uzraudzītāju citāts.

Visvienkāršākā minerālu prece

Sasmalcināts akmens ir pasaulē visvienkāršākā minerālu prece. Tas ir bagātīgs, plaši pieejams un lēts. Tas ir materiāls, kuru cilvēki pazīst gandrīz visās pasaules daļās.

2017. gadā ASV saražoja aptuveni 1,33 miljardus tonnu šķembu. Tas ir vidēji apmēram četras tonnas šķembu katram pilsonim. Lielākajai daļai cilvēku ir grūti iedomāties, kā pagājušajā gadā viņu labā tika izmantotas četras tonnas šķembu. Tas ir apmēram divdesmit mārciņu šķembu uz vienu cilvēku dienā visa gada garumā.

Lielākoties šķembas tiek izmantotas šoseju būvē un ēku celtniecībā. Divvirzienu asfalta šosejas būvniecībā jūdzē tiek izmantotas apmēram 25 000 tonnas šķembu. Veidojot nelielu dzīvojamo rajonu, uz vienu māju tiek izmantotas apmēram 300 tonnas šķembu. Šajā lapā vārdu mākonī var redzēt daudzus citus šķembu lietojumus. Lielāks saraksts ir iekļauts tabulā blakus lapas apakšai.

Akmeņu veidi, ko izmanto šķembu izgatavošanai: Aptuvenais dažādu veidu akmeņu daudzums, ko izmanto šķembu izgatavošanai Amerikas Savienotajās Valstīs 2017. kalendārajā gadā, kad gada kopējais ieguves apjoms bija aptuveni 1,33 miljardi metrisko tonnu akmens. Dati no Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģijas dienesta (USGS).

Akmeņu veidi, ko izmanto šķembu iegūšanai

Šķembu izgatavošanai izmanto daudz dažādu iežu veidu. Veidi, ko 2017. gadā izmantoja šķembu izgatavošanai, Amerikas Savienotajās Valstīs ir šādi: kaļķakmens, granīts, slazdošie ieži, smilšakmens, kvarcīts, dolomīts, vulkāniskais plēksnis un skorāts, marmors, šīferis, dacīts, čaula un kaļķainā mergele. Viņu relatīvā nozīme ir parādīta sektoru diagrammā šajā lapā. Katrs no šiem iežu veidiem ir piemērots daudzām vajadzībām un nav piemērots citiem. Zemāk ir sniegts svarīgāko šķembu iežu īss apraksts.

Kaļķakmens

Kaļķakmens: Dažādu daļiņu lieluma sasmalcināts kaļķakmens, sākot no augšas pa kreisi, virzoties pulksteņrādītāja virzienā: rupjie minerālmateriāli, sasmalcinātais kaļķakmens, raktuvju kaļķakmens un kaļķakmens soda.

Kaļķakmens ir iezis, kas sastāv no kalcija karbonāta (CaCO₃). Tas ir klinšu veids, ko Amerikas Savienotajās Valstīs visbiežāk izmanto šķembu izgatavošanai. Tā ieņem šo pozīciju, jo ir plaši pieejama un piemērota plašākai lietojuma dažādībai nekā jebkura cita veida ieži.

Kaļķakmeni var izmantot cementa ražošanai. Tā ir betona galvenā sastāvdaļa. To izmanto kā pamata materiālu automaģistrālēm, lauku ceļiem, ēkām un dzelzceļa būvei. To izmanto lauksaimniecības kaļķu ražošanai un skābes neitralizēšanai ķīmiskajā rūpniecībā. Ir daudz izstrādājumu, kas izgatavoti no kaļķakmens vai izmantojot to, un tas patērē nelielu materiāla daudzumu. Tajos ietilpst mājputnu putraimi, terrazzo, stikls, gaisa piesārņojuma sorbenti, mīnu drošības putekļi, dzīvnieku barības piedevas, kosmētika, uztura bagātinātāji un domnas kušņi, merlangi, cita starpā.

Papildus piemērotībai daudzām vajadzībām kaļķakmens tiek izmantots arī šķembu izgatavošanai, jo tas viegli saplīst un ir mīkstāks nekā tērauds, ko izmanto drupināšanas iekārtās, aprīkojuma klasificēšanā un kravas automašīnu gultās. Salīdzinājumā ar cietākiem iežiem, piemēram, kvarcītu, kaļķakmens rada daudz mazāku aprīkojuma nodilumu, ar kuru tas saskaras.

Kā piemēru iedomājieties kravas automašīnu, kurā ir iekrautas 10 tonnas sasmalcināta kvarcīta. Katram kvarcīta gabalam, kas saskaras ar kravas automašīnas gultni un sāniem, būs asi punkti un malas. Tam būs arī visu iepriekš minēto slodžu iedarbības spiediens uz to. Kad vadītājs paceļ gultu, lai izmestu kravu, katrs kvarcīta gabals, kas atrodas saskarē ar kravas automašīnas gultu, metīs rievu metālā, izslīdot kravas automašīnas aizmugurējām durvīm. Kravas automašīnas gulta kļūs plānāka ar katru izkrauto akmeņu kravu. Kravas automašīnu īpašnieki nebūs priecīgi, kad viņiem pēc neilga lietošanas laika būs jāremontē vai jānomaina kravas automašīnas. Līdzīgs nodilums notiks drupināšanas iekārtām, ekrāniem un visām ierīcēm, kas saskaras ar akmeni. Tagad jūs zināt, kāpēc kalnrūpniecības uzņēmumi labprātāk karjera kaļķakmeni, nevis kvarcītu.

Dolomīts un dolomītiskais kaļķakmens

Dolomīts (AKA "dolostone") un kaļķakmens ir ļoti līdzīgas ieži. Dolomīts ir kalcija magnija karbonāts (CaMg (CO₃)₂), savukārt kaļķakmens ir kalcija karbonāts (CaCO₃). Kaļķakmens ir efektīvāks cementa pagatavošanai un skābju neitralizēšanai. Dolomīta cietība pēc Moha ir 4, salīdzinot ar kaļķakmeni, ar cietību pēc Moha ar 3. Šī cietības atšķirība dolomītu padara izteikti izturīgāku, ja klintis tiek pakļauti noberzumiem.

Dolomītam, dolomītiskajam kaļķakmenim un kaļķakmenim ir līdzīgs izskats un tie bieži sastopami klinšu vienībās, kuras iegūst vienā karjerā; tomēr tos reti iegūst kā atsevišķus produktus. Ievērojams daudzums materiālu, kas iepriekš sektoru diagrammā minēts kā “kaļķakmens”, faktiski ir dolomītisks kaļķakmens un dolomīts.

Lielākā daļa karjeru pārdod savu produkciju kā "kaļķakmeni", kas ir pieņemams klientiem būvniecības nozarē, ja iežu ķīmiskais sastāvs nav svarīgs. Klienti, kurus interesē ieži ķīmiskās, skābes neitralizācijas, domnas plūsmas vai lauksaimniecības vajadzībām, iespējams, pieprasīs iežus, kuru ķīmiskais sastāvs ir ļoti tīrs kaļķakmens vai ļoti tīrs dolomīts.

Granīts un slazdu klints

Šķembas: Dažādu veidu drupinātie iežu akmeņi no augšas pa kreisi, virzoties pulksteņrādītāja virzienā: slazdošais iezis, baltais granīts, lavas iezis un sarkanais granīts.

Granīts ir nespeciālistu nosaukums, ko izmanto jebkurai gaišas krāsas muļķīgai ieži, ko izmanto būvniecībā. Granīts, granodiorīts, diorīts un riolīts ir daži no daudzajiem gaišās krāsas muļķīgajiem iežiem, kurus būvniecības nozarē sauc par “granītu”.

"Trap rock" ir nespeciālistu vārds, ko lieto jebkurai tumšās krāsas muļķīgajai ieži, ko izmanto būvniecībā. Bazalts, peridotīts, diabāze un gabbro ir slazdu iežu piemēri.

Granīta un slazdošie ieži ir otrais un trešais visbiežāk izmantotais iežu veids šķembu iegūšanai. Tie ir pārāki par kaļķakmeni, ja tos izmanto skābos ūdeņos vai augsnēs un nobrāzumiem. Tie var aizstāt kaļķakmeni kā betona pildvielu un gadījumos, kad ir nepieciešams izturīgs minerāls.

Dažiem ģeologiem nepatīk, kā šķembu rūpniecības cilvēki lieto vārdu "granīts". Šī nozare gadā pārdod miljoniem tonnu "granīta" un paaudžu paaudzēs šādā veidā ir lietojusi vārdu "granīts". Viņi negrasās mainīt terminoloģiju, lai apmierinātu dažus picky ģeologus.

Smilšakmens un kvarcīts

Smilšakmens un kvarcīts sastāv galvenokārt no kvarca, kas ir ļoti izturīgs minerāls, taču katram no tiem būvniecības nozarē ir savi trūkumi, kas ierobežo tā izmantošanu. Smilšakmens parasti sastāv no smilšu graudiem, kas savstarpēji cementēti ar kalcīta, māla vai silikāta minerāliem, kas ir izgulsnējušies starp smilšu graudiem. Cements parasti pilnībā neaizpilda visus tukšumus starp smilšu graudiem, atstājot porainību, kas parasti svārstās no 5 līdz 30%. Šī poru telpa ļauj iežiem absorbēt ūdeni. Katru reizi, kad tas sasalst, ūdens apjoms palielināsies līdz pat 9%. Daudzu sasaldēšanas un atkausēšanas ciklu laikā šīs izplešanās spēki spēj izkustināt graudus un sagraut iežu. Tāpēc smilšakmens nav populārs ilgstošai lietošanai vietās, kur notiek sasalšanas temperatūra.

Kvarcīts ir metamorfizēts smilšakmens. Metamorfisma process sasilda un saspiež iežu un bieži vien smilšu graudi tiek metināti kopā. Tas var radīt ārkārtīgi izturīgu iežu, kam parasti nav smilšakmens sasalšanas un atkausēšanas problēmu. Kvarcīts faktiski var būt tik izturīgs, ka to ir grūti mīnēt, apstrādāt un nogādāt būvlaukumos.

Kvarcīta Mohs cietība ir 7. Tas padara to grūtāk nekā drupinātāja spīles, iekrāvēja kausi, izmēru sieti, kravas automašīnu gultas un cits aprīkojums, ko izmanto akmens apstrādei un apstrādei. Tā rezultātā tas var ātri sadārdzināt būtisko aprīkojumu. Šī iemesla dēļ dažus no visizturīgākajiem iežiem Amerikas Savienotajās Valstīs izmanto būvniecībā.

Vulkāniskais plēnums un Scoria

Vulkāniskās plēnes un skori ir vezikulārie ieži, kas nozīmē, ka tajās ir tukšumi, kas veidojas, kad gāzes burbuļi iesprūst klintī, kad tas sacietēja no kausējuma. Šie tukšumi samazina materiāla nestspēju un sasalšanas un atkausēšanas izturību. Tomēr tukšumi klinti padara vieglāku. Akmens virsmas raupjums palīdz tam efektīvi sasaistīties, ja to izmanto kā betona pildvielu. Šīs īpašības bieži padara vulkānisko pūru un skoriju par labiem iežiem, lai ražotu vieglus minerālus, vieglu betonu un jumta seguma granulas.

Zemāks vulkānisko plēnumu un skoriju blīvums padara tos vieglāk apstrādājamus, ja tos izmanto ainavu veidošanā, stādīšanai, gāzes griliem, saunām un citiem līdzīgiem mērķiem. Šo iežu lielais virsmas laukums padara tos piemērotus filtrējošam akmenim dažos notekūdeņu novadīšanas un kanalizācijas gadījumos. Viņu leņķiskā forma un mazais blīvums padara tos piemērotus izmantošanai kā vilces materiālu, kas tiek izkaisīts uz sniega klātām automaģistrālēm.

Marmors

Smalkgraudainu un dolomīta marmoru var sasmalcināt un izmantot lielākoties tiem pašiem mērķiem kā kaļķakmeni. Rupji kristāliski sadaloties, šie ieži bieži sadalās gabalos, kas var samazināt to izturību.

Daži baltie bumbiņas ir pietiekami tīras, lai tās varētu sasmalcināt, apstrādāt, lai noņemtu piemaisījumus, un izmantot kā ķīmiski tīru akmeni, merlangu, pildvielas, pildvielas un pat kosmētikā un cilvēku un dzīvnieku uztura bagātinātājos. Šie augstas tīrības pakāpes bumbiņas veido dažus no visvērtīgākajiem šķembām.

Grants: Šie oļi ar noapaļotām formām, ko rada ūdens transports, ir tie, ko ģeologi sauc par "grants". Tomēr vairums cilvēku vārdu "grants" izmanto aizvietojami ar vārdu "grants" vai "šķembas".

Sasmalcināts akmens pret grants

Ģeologam “šķembas” un “grants” ir divi atšķirīgi materiāli. “Smalcināts akmens” ir komerciāls produkts, kas izgatavots, iegūstot iežu un sasmalcinot to leņķa gabalos. “Grants” ir dabīgs materiāls, kas sastāv no ūdenī pārvadājamām iežu daļiņām, kuru diametrs ir lielāks par diviem milimetriem, un to ūdens pārvadāšanas rezultātā parasti ir noapaļota forma. Graudu forma un cilvēka loma to ražošanā ir atšķirības, kas šķembu atdala no grants.

Amerikas Savienoto Valstu vidusmēra cilvēks reti lieto terminu “šķembas”. Tā vietā vārdu “grants” vispārīgi lieto gandrīz jebkura veida iežu materiāliem, kuru daļiņu izmērs pārsniedz dažus milimetrus. Viņu "grants" ietver gan šķembu, gan ģeologu grants.

ASV šķembu ražošana: 2015. gadā saražotā šķembu vērtība pa valstīm. Šajā kartē galvenās ražotnes ir parādītas kā melni punkti, un štatus sarindo atbilstoši šķembu ieguvei, pamatojoties uz dolāra vērtību 2015. kalendārā gada laikā. Histogramma attēla apakšdaļā parāda stāvokļus ranga secībā.

Transports, imports, eksports

Šķembas ir nefasēta prece, kas ir ļoti smaga un ļoti dārga, lai to apstrādātu un transportētu. 2012. gadā šķembu vidējās izmaksas Amerikas Savienotajās Valstīs rūpnīcas vietā bija USD 9,75 par metrisko tonnu. Transportēšana uz darba vietu var ievērojami palielināt akmens izmaksas. Vismaz 80% no Amerikas Savienotajās Valstīs saražotā šķemba atstāj rūpnīcu kravas automašīnās. Kravas pārvadājumi akmens piegādātās izmaksas palielina par papildu 12 līdz 15 centiem par tonnu jūdzes. Piemēram, ja iekārta atrodas 20 jūdžu attālumā no darba vietas, transportēšanas izmaksas būs aptuveni USD 2,40 līdz USD 3,00 par tonnu.

Dzelzceļa un baržas pārvadājumiem ir samazinājušās izmaksas par vienu jūdžu; tomēr ļoti maz karjeru ir dzelzceļa līnijās vai upēs. Pēc tam lielāko daļu dzelzceļa vai baržas nosūtītā akmens jāiekrauj kravas automašīnā vietējam transportam. Šīs apstrādes izmaksas var būt papildu 30 līdz 50 centi par tonnu. Šī iemesla dēļ šķembas ir prece, ko parasti patērē uz vietas, kamēr ir pieejams materiāls, kas atbilst darba specifikācijām.

Dažas lielpilsētas ir ļoti dārgas attālumā no tuvākā šķembu avota. Šīs pilsētas bieži apkalpo sadales rūpnīcas, kas šķembu no dzelzceļa vai baržas saņem no tālām karjerām. Tas var ievērojami samazināt pārvadājumu attālumu un nodrošināt akmeni pilsētas patērētājiem par zemākām piegādātajām izmaksām.

Ļoti maz šķembu tiek importēts vai eksportēts no ASV. Pārvadāšanas un pārkraušanas izmaksas ir tik augstas, ka mazāk nekā 1% no Amerikas Savienoto Valstu šķembu patēriņa sedz imports. Izņemot dažas piekrastes zonas, uz kurām klinšu vietā ir plašs nogulumu līdzenums, piemērotā kvalitātē sasmalcināts akmens ir lokāli pieejams lielākajā daļā ASV.

Pārstrādāti aizstājēji: Pārstrādāti drupinātā akmens aizstājēji. Sākot no kreisās malas un virzoties pulksteņrādītāja virzienā: sasmalcināts betons, sasmalcināts būvgruži, sasmalcināts ķieģelis un sasmalcināta grants ar asfaltu.

Pārstrāde

Visā Amerikas Savienotajās Valstīs uzņēmumi pārstrādā celtniecības materiālus un izmanto tos kā šķembu aizstājēju. Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģijas dienests no ražotājiem saņēma ziņojumus, ka 2012. gadā pārstrādes laikā tika saražoti aptuveni 30 miljoni tonnu šķembu aizvietotāju. Šis ikgadējais skaits pieaug, bet tiek uzskatīts, ka tas ir daudz mazāks par faktiski veikto pārstrādes daudzumu, sakarā ar to, ka ziņojumi un pārstrāde netiek veikti ārpus uzņēmumiem, kas iekļauti to ikgadējā šķembu apsekojumā.

Izlietoto portlandcementa betonu no nojaukšanas vietām bieži ved uz karjeru vai sadales pagalmu, kur to sasmalcina, apstrādā, lai noņemtu metālu, izsijā pēc lieluma un pēc tam pārdod kā šķembu aizstājēju. Šis materiāls labi darbojas kā pildījums, ceļa pamats un citos gadījumos, kad akmenim nav jāatbilst stingrām specifikācijām. Pārstrāde novērš nepieciešamību pēc apglabāšanas vietas, un produktu var pārdot par 50 līdz 80% no akmeņlauztu akmeņu cenas.

Asfaltbetonu bieži pārstrādā ar specializētu bruģēšanas aprīkojumu, kas var noņemt asfalta ceļu un radīt sasmalcinātu izstrādājumu, ko var tieši izmantot darba vietā. Izlietotos ķieģeļus un jauktos ķieģeļu / betona atkritumus arī sasmalcina, izmēra un pārdod kā šķembu aizstājēju.

Šķembu ražošanas grafiks: Šķembu ražošanas tendences pēdējos 100 gados. Dati no USGS. Šķembu ražošana parasti palielinās, lielāko daļu kritumu izraisot lielām vai nelielām ekonomikas lejupslīdēm. Dramatiskais kāpums sākās neilgi pēc Otrā pasaules kara, kad tika izstrādāts efektīvs sliežu ceļu aprīkojums.

Šķembas: piedāvājums un pieprasījums

Šķembu pieprasījumu veicina valdības infrastruktūras projekti, komerciālo un dzīvojamo māju celtniecība, kā arī citi būvniecības veidi. Šīs lapas augšējā līnijas diagramma parāda šķembu ražošanas tendenci Amerikas Savienotajās Valstīs no 1915. līdz 2017. gadam.

Pirms II pasaules kara tika izmantots maz šķembu, jo to bija ļoti grūti ražot. Tomēr pēc izturīga sliežu ceļa aprīkojuma izstrādes (viens no nedaudzajiem kara ieguvumiem) šķembu ražošana sāka strauji pieaugt. Izaugsmi pārtrauca ekonomikas lejupslīde, kas diagrammā parādīta kā dažāda lieluma ražošanas kritums. Pašlaik pieprasījums joprojām atgūstas no Lielās lejupslīdes, taču atlikta infrastruktūras uzturēšana un projekti varētu radīt lielu pieprasījumu pēc šķembām, ekonomikas atveseļošanās laikā.

Kopējā karte: Arizonas ģeoloģiskā dienesta sagatavotā kopējās resursu kartes vienkāršots attēlojums Fīniksas metropoles teritorijai un apkārtējiem reģioniem. Šajā apgabalā nekonsolidētas smiltis un grants, kas saistītas ar strautu ielejām, ir viegli izraktu un augstas kvalitātes celtniecības materiālu avots.

Kopējā saglabāšana

Amerikas Savienotajām Valstīm un lielākajai daļai citu valstu parasti ir milzīgs šķembu resurss, kuru, ņemot vērā tā apjomu, varētu uzskatīt par neizsmeļamu. Tomēr šie nozīmīgie resursi strauji sarūk, jo virs tiem tiek būvētas ēkas, ceļi un kopienas, un saglabāšanas, zonēšanas un vietējo aizliegumu dēļ zeme tiek ierobežota ieguves darbībā.

Dažas kopienas ir saņēmušas rupjas atmodas, kad tiek apstiprināti lieli būvniecības projekti, kas pārsniedz vietējo šķembu ražotāju spējas, bet nākamais tuvākais specifikācijas akmens avots ir 60 jūdžu attālumā. Tas var trīskāršot šķembu izmaksas, sagraut pašreizējā projekta budžetu un palielināt šķembu izmaksas visām turpmākajām celtniecības darbībām.

Lai no tā izvairītos, šķembu rūpniecība atbalsta vietējo šķembu resursu apzināšanu un platību noteikšanu to attīstībai. Ja tas tiek izdarīts, var būt drošs vietējais šķembu resurss un samazināt katras nākamās mājas, ceļa un celtniecības projekta izmaksas.

Dažas valstis apzinās kopējās saglabāšanas nozīmi un pieprasa pašvaldībām plānošanas pasākumos iekļaut informāciju par kopējiem resursiem. Arizonas ģeoloģiskais dienests sagatavoja kopēju resursu novērtējumu Fīniksas metropoles teritorijai un apkārtējiem Arizonas reģioniem, lai palīdzētu vietējām pašvaldībām ievērot valsts likumus.

"2011. gada Normatīvā tiesību akta SB 1598 apkopotā aizsardzība prasa Arizonas grāfistēm un pašvaldībām pārskatīt savus vispārējos plānus, lai savā jurisdikcijā identificētu agregātus, un īstenot politikas, lai saglabātu kopējos resursus turpmākai izmantošanai, izvairoties no nesaderīga zemes izmantošanas."

Viņi izstrādāja vispārinātu karti, kurā attēlotas ģeoloģiskās vienības, kas atrodas uz virsmas un kuras ir izmantotas vai kuras var izmantot kopējiem resursiem. Šo ģeoloģisko vienību apraksti ir iekļauti to novērtējumā. Novērtējums ir pieejams tiešsaistē, ja tas var kalpot kā zemes pārvaldības plānošanas rīks pašvaldībām un kā iepazīšanās datu avots kopražotājiem.