Đá nghiền: Anh hùng khoáng sản vô danh

NộI Dung

• Khoáng sản cơ bản nhất
• Các loại đá được sử dụng cho đá nghiền
• Đá vôi
• Đá vôi Dolomite và Dolomitic
• Đá granit và đá bẫy
• Đá sa thạch và thạch anh
• Chất kết dính núi lửa và Scoria
• Đá hoa
• Đá nghiền vs sỏi
• Vận tải, Nhập khẩu, Xuất khẩu
• Tái chế
• Đá nghiền: Cung và cầu
• Bảo tồn tổng hợp

Nhiều loại đá nghiền: Đá nghiền không phải là một "hàng hóa tiêu chuẩn hóa." Nó được tạo ra bằng cách khai thác một trong một số loại đá như đá vôi, đá granit, đá bẫy, scoria, đá bazan, đá dolomit hoặc sa thạch; nghiền đá; và sau đó sàng lọc đá nghiền thành các kích cỡ phù hợp với mục đích sử dụng cuối cùng. Mục đích sử dụng cũng chỉ ra loại đá nào nên được sử dụng.

Đá nghiền: Anh hùng khoáng sản vô danh: Đá nghiền thường được coi là một trong những mặt hàng thấp nhất, tuy nhiên nó được sử dụng cho nhiều mục đích như vậy trong nhiều ngành công nghiệp nên được nâng lên vị trí khác biệt. Đây là hàng hóa địa chất mà hầu hết mọi thứ được xây dựng. Đám mây từ Wordle ở trên chỉ cho thấy một vài cách sử dụng đa dạng của nó.

"Anh hùng khoáng sản vô danh" là một trích dẫn của Dewey Kirstein, Nhà địa chất kinh tế và là một trong những tác giả giám sát sớm.

Khoáng sản cơ bản nhất

Đá nghiền là mặt hàng khoáng sản cơ bản nhất thế giới. Nó là phong phú, có sẵn rộng rãi, và không tốn kém. Nó là một vật liệu mà mọi người quen thuộc ở hầu hết các nơi trên thế giới.

Năm 2017, Hoa Kỳ đã sản xuất tổng cộng khoảng 1,33 tỷ tấn đá nghiền. Đó là trung bình khoảng bốn tấn đá nghiền cho mỗi người dân. Hầu hết mọi người có một thời gian khó tưởng tượng làm thế nào bốn tấn đá nghiền được sử dụng trong năm qua vì lợi ích của họ. Đó là số tiền khoảng hai mươi pound đá nghiền mỗi người mỗi ngày trong cả năm.

Hầu hết đá nghiền được sử dụng trong xây dựng đường cao tốc và xây dựng công trình. Trong việc xây dựng đường cao tốc nhựa hai làn, khoảng 25.000 tấn đá nghiền được sử dụng mỗi dặm. Trong việc xây dựng một phân khu dân cư nhỏ, khoảng 300 tấn đá nghiền được sử dụng cho mỗi ngôi nhà. Nhiều công dụng khác của đá nghiền có thể được nhìn thấy trong đám mây từ trên trang này. Một danh sách lớn hơn được bao gồm trong bảng gần cuối trang.

Các loại đá được sử dụng để làm đá nghiền: Số lượng xấp xỉ của các loại đá khác nhau được sử dụng để làm đá nghiền tại Hoa Kỳ trong năm dương lịch 2017, khi tổng sản lượng hàng năm là khoảng 1,33 tỷ tấn đá. Dữ liệu từ Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS).

Các loại đá được sử dụng cho đá nghiền

Nhiều loại đá khác nhau được sử dụng để làm đá nghiền. Các loại được sử dụng để sản xuất đá nghiền tại Hoa Kỳ trong năm 2017 bao gồm: đá vôi, đá granit, đá bẫy, đá sa thạch, đá thạch anh, đá dolomit, đá núi lửa và scoria, đá cẩm thạch, đá phiến, dacite, vỏ, và đá vôi. Tầm quan trọng tương đối của chúng được thể hiện trong biểu đồ hình tròn trên trang này. Mỗi loại đá này phù hợp với một số mục đích sử dụng và không phù hợp với những loại khác. Một mô tả ngắn gọn về các loại đá quan trọng hơn cho đá nghiền được cung cấp dưới đây.

Đá vôi

Đá vôi: Đá vôi nghiền có kích thước hạt khác nhau, từ trên cùng bên trái đi theo chiều kim đồng hồ: cốt liệu thô, đá vôi nghiền, đá vôi chạy mỏ và đá vôi.

Đá vôi là một loại đá bao gồm canxi cacbonat (CaCO₃). Đây là loại đá được sử dụng phổ biến nhất để làm đá nghiền ở Hoa Kỳ. Nó giữ vị trí này bởi vì nó có sẵn rộng rãi và phù hợp cho sự đa dạng sử dụng hơn bất kỳ loại đá nào khác.

Đá vôi có thể được sử dụng để làm xi măng. Nó là thành phần chính của bê tông. Nó được sử dụng làm vật liệu cơ bản cho đường cao tốc, đường giao thông nông thôn, các tòa nhà và xây dựng đường sắt. Nó được sử dụng để làm vôi nông nghiệp và trung hòa axit trong ngành hóa chất. Có nhiều sản phẩm được làm từ hoặc sử dụng đá vôi tiêu thụ một khối lượng nhỏ vật liệu. Chúng bao gồm grit gia cầm, terrazzo, thủy tinh, chất hấp thụ ô nhiễm không khí, bụi an toàn mỏ, thực phẩm bổ sung động vật, mỹ phẩm, bổ sung chế độ ăn uống, và thông lượng lò cao, lòng trắng, trong số những người khác.

Ngoài sự phù hợp với nhiều mục đích sử dụng, đá vôi còn được sử dụng để làm đá nghiền vì nó dễ vỡ và mềm hơn thép dùng trong thiết bị nghiền, phân loại thiết bị và giường xe tải. So với các loại đá cứng hơn như đá thạch anh, đá vôi gây ra sự hao mòn ít hơn trên các thiết bị mà nó tiếp xúc.

Ví dụ, hãy tưởng tượng một chiếc xe tải chứa 10 tấn đá thạch anh vụn. Mỗi mảnh đá thạch anh tiếp xúc với giường và các mặt của giường xe tải sẽ có các điểm và cạnh sắc nét. Nó cũng sẽ có áp lực của tất cả các tảng đá trong tải trọng trên áp dụng cho nó. Khi người lái xe nâng giường để đổ tải, mọi mảnh đá thạch anh tiếp xúc với giường xe tải sẽ tạo ra một rãnh vào kim loại khi nó trượt ra khỏi đuôi xe tải. Giường xe tải sẽ trở nên mỏng hơn với mỗi tải đá bị đổ. Chủ xe tải sẽ không hài lòng khi họ phải sửa chữa hoặc thay thế xe tải sau một thời gian ngắn sử dụng. Sự mài mòn tương tự sẽ xảy ra đối với thiết bị nghiền, màn hình và mọi thiết bị tiếp xúc với đá. Bây giờ bạn biết tại sao các công ty khai thác thà khai thác đá vôi hơn đá thạch anh.

Đá vôi Dolomite và Dolomitic

Dolomite (AKA "dolostone") và đá vôi là những loại đá rất giống nhau. Dolomite là canxi cacbonat canxi (CaMg (CO₃)₂), trong khi đá vôi là canxi cacbonat (CaCO₃). Đá vôi có hiệu quả hơn để làm xi măng và trung hòa axit. Dolomite có độ cứng Mohs bằng 4 so với đá vôi có độ cứng Mohs là 3. Sự khác biệt về độ cứng này làm cho dolomite bền hơn rõ rệt khi đá bị mài mòn.

Dolomite, đá vôi đôlômit và đá vôi có bề ngoài tương tự nhau và thường xuất hiện cùng nhau trong các đơn vị đá khai thác tại một mỏ đá duy nhất; tuy nhiên, chúng hiếm khi được khai thác như các sản phẩm riêng biệt. Một lượng đáng kể vật liệu được báo cáo là "đá vôi" trong biểu đồ hình tròn ở trên thực sự là đá vôi đôlômit và đá dolomit.

Hầu hết các mỏ đá bán sản xuất của họ là "đá vôi", được khách hàng trong ngành xây dựng chấp nhận nếu thành phần hóa học của đá không quan trọng. Khách hàng quan tâm đến đá cho hóa chất, trung hòa axit, thông lượng lò cao hoặc mục đích nông nghiệp có thể sẽ yêu cầu đá có thành phần hóa học của đá vôi rất tinh khiết hoặc đá dolomit rất tinh khiết.

Đá granit và đá bẫy

Đá nghiền nát: Đá lửa nghiền nát các loại, từ trên cùng bên trái đi theo chiều kim đồng hồ: đá bẫy, đá granit trắng, đá nham thạch và đá granit đỏ.

Đá granit là tên layman được sử dụng cho bất kỳ loại đá lửa màu sáng nào được sử dụng trong xây dựng. Đá granit, granodiorit, diorit và rhyolite là một vài trong số nhiều loại đá lửa có màu sáng được gọi là "đá granit" trong ngành xây dựng.

"Bẫy đá" là một tên layman được sử dụng cho bất kỳ loại đá lửa màu tối nào được sử dụng trong xây dựng. Basalt, peridotite, diabase và gabbro là những ví dụ về bẫy đá.

Đá granit và đá bẫy là loại đá được sử dụng phổ biến thứ hai và thứ ba để sản xuất đá nghiền. Chúng vượt trội hơn đá vôi khi được sử dụng trong nước axit hoặc đất và khi bị mài mòn. Chúng có thể thay thế cho đá vôi như một cốt liệu bê tông và khi cần một cốt liệu bền.

Một số nhà địa chất không thích cách mọi người trong ngành công nghiệp đá nghiền sử dụng từ "đá granit". Ngành công nghiệp đó bán hàng triệu tấn "đá granit" mỗi năm và đã sử dụng từ "đá granit" theo cách này trong nhiều thế hệ. Họ sẽ không thay đổi thuật ngữ của họ để đáp ứng một vài nhà địa chất kén chọn.

Đá sa thạch và thạch anh

Đá sa thạch và đá thạch anh được cấu tạo chủ yếu từ thạch anh, một loại khoáng chất rất bền, nhưng mỗi loại đều có những nhược điểm trong ngành xây dựng làm hạn chế việc sử dụng nó. Đá sa thạch thường bao gồm các hạt cát được kết dính với nhau bằng các khoáng vật canxit, đất sét hoặc silicat đã kết tủa giữa các hạt cát. Xi măng thường không lấp đầy hoàn toàn tất cả các khoảng trống giữa các hạt cát, để lại độ xốp thường dao động trong khoảng từ 5 đến 30%. Không gian lỗ rỗng này cho phép đá hấp thụ nước. Nước đó sẽ mở rộng về thể tích tới 9% mỗi lần nó đóng băng. Trải qua nhiều chu kỳ đóng băng, lực lượng của sự mở rộng này có khả năng đánh bật các hạt và phá vỡ đá. Đây là lý do tại sao đá sa thạch không phổ biến để sử dụng lâu dài ở những khu vực có nhiệt độ đóng băng.

Quartzite là một sa thạch đã bị biến chất. Quá trình biến chất làm nóng và nén đá và thường làm cho các hạt cát bị hàn lại với nhau. Điều này có thể tạo ra một loại đá cực kỳ bền mà thường không có mối quan tâm đóng băng của sa thạch. Quartzite thực sự có thể bền đến mức khó khai thác, xử lý và vận chuyển đến các công trường xây dựng.

Quartzite có độ cứng Mohs là 7. Điều đó làm cho nó cứng hơn hàm máy nghiền, xô tải, sàng kích cỡ, giường xe tải và các thiết bị khác được sử dụng để xử lý và xử lý đá. Kết quả là, nó có thể nhanh chóng làm hao mòn rất đắt tiền trên các thiết bị thiết yếu. Vì lý do đó, một số loại đá bền nhất ở Hoa Kỳ được tránh sử dụng cho xây dựng.

Chất kết dính núi lửa và Scoria

Chất kết dính núi lửa và rau mùi là những tảng đá hình tròn, có nghĩa là chúng có những khoảng trống hình thành khi bọt khí bị giữ lại trong đá khi nó đông cứng lại từ một khối tan chảy. Những khoảng trống này làm giảm độ bền chịu tải và độ bền đóng băng của vật liệu. Tuy nhiên, các lỗ rỗng làm cho đá nhẹ hơn. Độ nhám bề mặt của đá giúp nó liên kết hiệu quả khi được sử dụng làm cốt liệu bê tông. Những tính chất này thường tạo ra chất kết dính núi lửa và đá scoria tốt để sản xuất cốt liệu nhẹ, bê tông nhẹ và hạt lợp.

Mật độ thấp hơn của chất kết dính núi lửa và rau mùi giúp chúng dễ xử lý hơn khi được sử dụng trong cảnh quan, người trồng cây, lò nướng gas, phòng tắm hơi và các ứng dụng tương tự khác. Diện tích bề mặt cao của những tảng đá này làm cho chúng thích hợp cho đá lọc trong một số ứng dụng xử lý nước thải và thoát nước. Hình dạng góc cạnh và mật độ thấp của chúng làm cho chúng thích hợp để sử dụng làm vật liệu lực kéo được trải trên đường cao tốc phủ đầy tuyết.

Đá hoa

Đá cẩm thạch hạt mịn và đá cẩm thạch dolomit có thể được nghiền nát và sử dụng cho hầu hết các mục đích tương tự như đá vôi. Khi kết tinh thô, những tảng đá này thường vỡ thành từng mảnh do sự phân tách, có thể làm giảm độ bền của chúng.

Một số viên bi trắng đủ tinh khiết để chúng có thể được nghiền nát, xử lý để loại bỏ tạp chất và được sử dụng làm đá cấp hóa chất, lòng trắng, chất độn, chất kéo dài, và thậm chí trong mỹ phẩm và thực phẩm bổ sung cho người và động vật. Những viên bi có độ tinh khiết cao này làm cho một số đá nghiền có giá trị nhất.

Sỏi: Những viên sỏi này, với hình dạng tròn được tạo ra bởi vận chuyển nước, là thứ mà các nhà địa chất gọi là "sỏi". Tuy nhiên, hầu hết mọi người sử dụng từ "sỏi" thay thế cho "sỏi" hoặc "đá nghiền".

Đá nghiền vs sỏi

Đối với một nhà địa chất học, đá vụn đá mài và đá sỏi sỏi là hai vật liệu khác nhau. Đá nghiền nát là một sản phẩm thương mại được tạo ra bằng cách khai thác đá và nghiền nó thành các mảnh góc cạnh. Gravel Gravel là một vật liệu tự nhiên bao gồm các hạt đá vận chuyển nước có đường kính lớn hơn hai milimet và thường có hình dạng tròn do sự vận chuyển nước của chúng. Hình dạng của hạt và vai trò của người đàn ông trong việc sản xuất chúng là sự khác biệt tách đá nghiền ra khỏi sỏi.

Một người bình thường ở Hoa Kỳ hiếm khi sử dụng thuật ngữ đá nghiền nát. Thay vào đó, từ "gravel sỏi" được sử dụng rộng rãi cho hầu hết mọi loại vật liệu đá có kích thước hạt trên vài mm. "Sỏi" của họ bao gồm cả đá nghiền và sỏi của các nhà địa chất.

Sản xuất đá nghiền của Hoa Kỳ: Giá trị của đá nghiền được sản xuất trong năm 2015, theo nhà nước. Bản đồ này cho thấy các địa điểm sản xuất chính là các chấm đen và các tiểu bang được xếp hạng theo sản xuất đá nghiền của họ trên cơ sở giá trị đô la trong năm dương lịch 2015. Biểu đồ trên dưới cùng của hình ảnh hiển thị các trạng thái theo thứ tự.

Vận tải, Nhập khẩu, Xuất khẩu

Đá nghiền là một hàng hóa số lượng lớn rất nặng và rất tốn kém để xử lý và vận chuyển. Năm 2012, chi phí trung bình của đá nghiền tại Hoa Kỳ tại khu vực nhà máy là 9,75 đô la mỗi tấn. Vận chuyển đến trang web việc làm có thể làm tăng đáng kể chi phí của đá. Ít nhất 80% đá nghiền được sản xuất tại Hoa Kỳ rời khỏi nhà máy bằng xe tải. Vận tải bằng xe tải tăng thêm 12 đến 15 xu mỗi tấn cho chi phí giao đá. Ví dụ, nếu nhà máy là 20 dặm từ trang web việc làm, chi phí vận chuyển sẽ là khoảng $ 2.40 đến $ 3.00 mỗi tấn.

Vận tải đường sắt và sà lan đã giảm chi phí mỗi tấn; tuy nhiên, rất ít mỏ đá nằm trên tuyến đường sắt hoặc sông. Hầu hết đá được vận chuyển bằng đường sắt hoặc sà lan sau đó phải được tải vào một chiếc xe tải để vận chuyển địa phương. Chi phí xử lý đó có thể là thêm 30 đến 50 xu mỗi tấn. Vì lý do này, đá nghiền là một mặt hàng thường được tiêu thụ tại địa phương miễn là vật liệu đáp ứng các thông số kỹ thuật công việc có sẵn.

Một số khu vực đô thị là một khoảng cách rất tốn kém từ nguồn đá nghiền gần nhất. Những thành phố này thường được phục vụ bởi các bãi phân phối nhận đá nghiền bằng đường sắt hoặc xà lan từ các mỏ đá ở xa. Điều này có thể làm giảm đáng kể khoảng cách vận tải và cung cấp đá cho người tiêu dùng thành phố với chi phí giao hàng thấp hơn.

Rất ít đá nghiền được nhập khẩu hoặc xuất khẩu ra khỏi Hoa Kỳ. Chi phí vận chuyển và xử lý cao đến mức ít hơn 1% lượng tiêu thụ đá nghiền trong nước của Hoa Kỳ được đáp ứng bởi nhập khẩu. Ngoại trừ một số khu vực ven biển được bao phủ bởi một vùng đồng bằng rộng lớn thay vì đá, đá nghiền có chất lượng phù hợp có sẵn tại hầu hết các khu vực của Hoa Kỳ.

Tái chế thay thế: Tái chế thay thế cho đá nghiền. Bắt đầu từ trên cùng bên trái và đi theo chiều kim đồng hồ: bê tông nghiền nát, đá vụn xây dựng, gạch vụn và sỏi vụn với nhựa đường.

Tái chế

Trên khắp Hoa Kỳ, các công ty đang tái chế vật liệu xây dựng và sử dụng chúng để thay thế cho đá nghiền. Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ nhận được báo cáo từ các nhà sản xuất rằng khoảng 30 triệu tấn đá thay thế được sản xuất thông qua tái chế vào năm 2012. Con số hàng năm này đã tăng lên, nhưng nó được cho là thấp hơn nhiều so với lượng tái chế thực tế được thực hiện, do không báo cáo và tái chế được thực hiện bên ngoài các công ty được đưa vào khảo sát đá nghiền hàng năm của họ.

Bê tông xi măng portland đã qua sử dụng từ các vị trí phá hủy thường được đưa đến mỏ đá hoặc đến sân phân phối, nơi nó được nghiền nát, xử lý để loại bỏ kim loại, sàng lọc theo kích thước, và sau đó được bán như một chất thay thế đá nghiền. Vật liệu này hoạt động tốt như lấp đầy, nền đường và trong các mục đích sử dụng khác mà đá không phải đáp ứng các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt. Tái chế loại bỏ sự cần thiết của một bãi thải, và sản phẩm có thể được bán với giá từ 50 đến 80% giá đá khai thác.

Bê tông nhựa thường được tái chế bằng thiết bị lát chuyên dụng có thể tước một con đường nhựa và tạo ra một sản phẩm nghiền có thể được sử dụng trực tiếp tại nơi làm việc. Gạch đã qua sử dụng và chất thải gạch / bê tông hỗn hợp cũng được nghiền, có kích thước và được bán như một chất thay thế đá nghiền.

Đồ thị sản xuất đá nghiền: Xu hướng sản xuất đá nghiền trong 100 năm qua. Dữ liệu từ USGS. Sản xuất đá nghiền nói chung đã tăng lên, với hầu hết các giọt gây ra bởi suy thoái kinh tế lớn hoặc nhỏ. Sự gia tăng mạnh mẽ bắt đầu ngay sau Chiến tranh thế giới thứ hai khi thiết bị theo dõi hiệu quả được phát triển.

Đá nghiền: Cung và cầu

Nhu cầu về đá nghiền được thúc đẩy bởi các dự án cơ sở hạ tầng của chính phủ, xây dựng thương mại và dân cư, và các loại hình xây dựng khác. Biểu đồ đường trên trên trang này cho thấy xu hướng sản xuất đá nghiền ở Hoa Kỳ trong khoảng thời gian từ 1915 đến 2017.

Đá nghiền nhỏ đã được sử dụng trước Thế chiến II vì nó rất khó sản xuất. Tuy nhiên, sau khi phát triển thiết bị theo dõi bền bỉ (một trong số ít lợi ích của chiến tranh), việc sản xuất đá nghiền bắt đầu phát triển nhanh chóng. Sự tăng trưởng đã bị gián đoạn bởi suy thoái trong nền kinh tế chung, được thể hiện trong biểu đồ khi sản xuất giảm với quy mô khác nhau. Hiện tại, nhu cầu vẫn đang phục hồi từ cuộc Đại suy thoái, nhưng việc trì hoãn bảo trì cơ sở hạ tầng và các dự án có thể tạo ra nhu cầu lớn về đá nghiền khi nền kinh tế phục hồi.

Bản đồ tổng hợp: Mô tả đơn giản về bản đồ tài nguyên tổng hợp do Khảo sát Địa chất Arizona chuẩn bị cho khu vực đô thị Phoenix và các vùng lân cận. Trong khu vực này, cát và sỏi không hợp nhất liên kết với các thung lũng suối là một nguồn vật liệu xây dựng dễ dàng và chất lượng cao.

Bảo tồn tổng hợp

Hoa Kỳ và hầu hết các quốc gia khác nói chung có một nguồn tài nguyên đá nghiền khổng lồ, trên cơ sở khối lượng của nó, có thể được coi là vô tận. Tuy nhiên, những tài nguyên quan trọng này đang bị thu hẹp nhanh chóng khi các tòa nhà, đường và cộng đồng được xây dựng bên trên chúng và đất bị giới hạn trong hoạt động khai thác do bảo tồn, khoanh vùng và cấm địa phương.

Một số cộng đồng đã nhận thức giấc bất lịch sự khi dự án xây dựng lớn vượt quá khả năng của các nhà sản xuất đá nghiền địa phương được phê duyệt, nhưng các nguồn tiếp theo gần nhất đá đặc điểm kỹ thuật là 60 dặm. Điều này có thể tăng gấp ba chi phí đá nghiền, phá hủy ngân sách cho dự án hiện tại và tăng chi phí đá nghiền cho tất cả các công trình xây dựng trong tương lai.

Để tránh điều này, ngành công nghiệp đá nghiền nát ủng hộ việc xác định tài nguyên đá nghiền cục bộ và đặt các khu vực sang một bên để phát triển. Nếu điều này được thực hiện, một nguồn tài nguyên đá nghiền cục bộ có thể được đảm bảo, và chi phí của mỗi dự án nhà, đường và xây dựng trong tương lai có thể được giảm.

Một số tiểu bang nhận ra tầm quan trọng của bảo tồn tổng hợp và yêu cầu chính quyền địa phương kết hợp thông tin về các nguồn lực tổng hợp trong các nỗ lực lập kế hoạch của họ. Khảo sát Địa chất Arizona đã chuẩn bị một đánh giá tài nguyên tổng hợp cho khu vực đô thị Phoenix và các khu vực xung quanh Arizona để giúp chính quyền địa phương tuân thủ luật pháp tiểu bang.

"Phần Bảo vệ Tổng hợp của Dự luật Quyền, Quy định SB 1598 năm 2011 yêu cầu các quận và thành phố Arizona sửa đổi các kế hoạch chung của họ để xác định tổng hợp trong khu vực tài phán của họ và thực hiện các chính sách để bảo tồn tài nguyên tổng hợp để sử dụng trong tương lai."

Họ đã tạo ra một bản đồ tổng quát mô tả các đơn vị địa chất có mặt ở bề mặt đã hoặc có khả năng khai thác để lấy tài nguyên tổng hợp. Mô tả của các đơn vị địa chất được bao gồm trong đánh giá của họ. Đánh giá có sẵn trực tuyến nơi nó có thể phục vụ như một công cụ lập kế hoạch quản lý đất đai cho chính quyền địa phương và là nguồn dữ liệu trinh sát cho các nhà sản xuất tổng hợp.