Crushed Stone: The Unsung Mineral Hero

Innhold

• Den mest grunnleggende mineralvaren
• Bergtyper brukt til knust stein
• Kalkstein
• Dolomitt og Dolomittisk kalkstein
• Granitt og fellerock
• Sandstein og kvartsitt
• Vulkansk Cinder og Scoria
• Marmor
• Knust stein vs. grus
• Transport, import, eksport
• gjenvinning
• Knust stein: tilbud og etterspørsel
• Samlet bevaring

Mange typer pukk: Knust stein er ikke en "standardisert vare." Den er laget ved gruvedrift av en av flere typer bergarter som kalkstein, granitt, fellebergart, scoria, basalt, dolomitt eller sandstein; knusing av berget; og deretter siling av den knuste bergarten til størrelser som er egnet for den tiltenkte sluttbruken. Den tiltenkte bruken dikterer også hvilken type bergart som skal brukes.

Crushed Stone: The Unsung Mineral Hero: Knust stein blir ofte sett på som en av de laveste varene, men den brukes til et så bredt spekter av formål i så mange bransjer at den bør løftes til en skilleposisjon. Det er den geologiske varen som nesten alt er bygget på. Wordle-ordskyen over viser bare noen få av bruksområdene sine.

"Unsung Mineral Hero" er et sitat fra avdøde Dewey Kirstein, økonomisk geolog og en av forfatterne tidlige veiledere.

Den mest grunnleggende mineralvaren

Knust stein er verdens mest grunnleggende mineralvare. Den er rikelig, allment tilgjengelig og billig. Det er et materiale som folk er kjent med i nesten alle verdensdeler.

I 2017 produserte USA totalt cirka 1,33 milliarder tonn pukk. Det er gjennomsnittlig rundt fire tonn pukk for hver innbygger. De fleste har vanskelig for å forestille seg hvordan fire tonn pukk ble brukt det siste året til fordel for dem. Det utgjør omtrent tjue kilo knust stein per person per dag i hele året.

Mest knust stein brukes i motorvei og bygging. I byggingen av en tofelts asfaltvei brukes omtrent 25 000 tonn pukk per kilometer. I byggingen av en liten boligavdeling brukes omtrent 300 tonn pukk per hjem. Mange andre bruksområder av pukk kan sees i ordskyen på denne siden. En større liste er inkludert i tabellen nær bunnen av siden.

Bergstyper som brukes til å lage pukk: Omtrentlig mengde forskjellige typer berg som ble brukt til å lage pukk i USA i kalenderåret 2017, da den totale årsproduksjonen var på cirka 1,33 milliarder tonn stein. Data fra USAs geologiske undersøkelse (USGS).

Bergtyper brukt til knust stein

Mange forskjellige bergartstyper brukes til å lage pukk. Typene som ble brukt til å lage pukk i USA i løpet av 2017 inkluderer følgende: kalkstein, granitt, fellebergart, sandstein, kvartsitt, dolomitt, vulkansk sind og scoria, marmor, skifer, dacite, skall og kalkholdig marl. Deres relative betydning vises i kakediagrammet på denne siden. Hver av disse bergartene er egnet for en rekke bruksområder og uegnet for andre. En kort beskrivelse av de viktigere bergartene for pukk er gitt nedenfor.

Kalkstein

Kalkstein: Knust kalkstein i forskjellige partikkelstørrelser, fra venstre til venstre, med urviseren: grovt aggregat, knust kalkstein, gruvedrift av kalkstein og kalkstein.

Kalkstein er en stein sammensatt av kalsiumkarbonat (CaCO)₃). Det er den bergartstypen som oftest brukes til å lage pukk i USA. Den har denne posisjonen fordi den er allment tilgjengelig og egnet for et større mangfold av bruksområder enn noen annen type bergart.

Kalkstein kan brukes til å lage sement. Det er den viktigste ingrediensen i betong. Det brukes som grunnlag for motorveier, landsveier, bygninger og jernbanebygging. Det brukes til å lage kalk i landbruket og for syrenøytralisering i den kjemiske industrien. Det er mange produkter laget av eller bruker kalkstein som bruker et lite volum av materiale. Disse inkluderer fjærkre korn, terrazzo, glass, luftforurensningssorbenter, gruvesikkerhetsstøv, kosttilskudd til dyr, kosmetikk, kosttilskudd, og masovnsfluks, hvitting, blant andre.

I tillegg til dens egnethet for mange bruksområder, brukes kalkstein også til å lage pukk fordi den lett går i stykker og er mykere enn stålet som brukes i knuseutstyr, klassifiseringsutstyr og lastebilbed. Sammenlignet med hardere bergarter som kvartsitt, forårsaker kalkstein mye mindre slitasje på utstyret som det kommer i kontakt med.

Se for eksempel en lastebil lastet med 10 tonn knust kvartsitt. Hvert stykke kvartsitt som er i kontakt med sengen og sidene av truckbedet har skarpe punkter og kanter. Det vil også ha trykket fra all fjellet i belastningen over påført den. Når sjåføren hever sengen for å dumpe lasten, vil hvert stykke kvartsitt som er i kontakt med vognsenget felle et spor inn i metallet når det skyver ut bakluken til trucken. Lastebilbedet vil bli tynnere med hver belastning som blir dumpet. Lastebileiere vil ikke være fornøyde når de må reparere eller skifte ut lastebiler etter kort brukstid. Lignende slitasje vil forekomme på knuseutstyr, skjermer og alt utstyr som kommer i kontakt med steinen. Nå vet du hvorfor gruveselskaper heller vil steinbruke kalkstein enn kvartsitt.

Dolomitt og Dolomittisk kalkstein

Dolomitt (AKA "dolostone") og kalkstein er veldig like bergarter. Dolomitt er et kalsiummagnesiumkarbonat (CaMg (CO₃)₂), mens kalkstein er et kalsiumkarbonat (CaCO)₃). Kalkstein er mer effektiv for å lage sement og for å nøytralisere syrer. Dolomitt har en Mohs-hardhet på 4 sammenlignet med kalkstein med en Mohs-hardhet på 3. Denne forskjellen på hardhet gjør dolomitt tydelig mer holdbar når fjellet blir utsatt for slitasje.

Dolomitt, dolomittisk kalkstein og kalkstein har lignende utseende og forekommer ofte sammen i bergensenhetene som er utvunnet i et enkelt steinbrudd; Imidlertid blir de sjelden utvunnet som separate produkter. En betydelig mengde av materialet rapportert som "kalkstein" i kakediagrammet ovenfor er faktisk dolomittisk kalkstein og dolomitt.

De fleste steinbrudd selger produksjonen sin som "kalkstein", noe som er akseptabelt for kunder i byggebransjen hvis den kjemiske sammensetningen av fjellet ikke er viktig. Kunder som er interessert i stein for kjemisk, syrenøytralisering, masovnsstrøm eller landbruksformål, vil trolig kreve stein som har den kjemiske sammensetningen av en veldig ren kalkstein eller en veldig ren dolomitt.

Granitt og fellerock

Knust stein: Knuste stollartede bergarter av forskjellige slag, fra venstre til venstre, med klokken: felleberg, hvit granitt, lavaberg og rød granitt.

Granitt er laymans-navnet som brukes til all lysfarget stollbergart som brukes i konstruksjonen. Granitt, granodioritt, dioritt og rhyolite er noen få av mange lyse stollarter som kalles "granitt" i byggebransjen.

"Trap rock" er et laymans-navn som brukes til all mørkfarget stollbergart som brukes i konstruksjonen. Basalt, peridotitt, diabase og gabbro er eksempler på felleberg.

Granitt og fellefjell er den andre og tredje mest brukte steintypen for å produsere pukk. De er overlegne kalkstein når de brukes i sure farvann eller jordsmonn og når de blir utsatt for slitasje. De kan erstatte kalkstein som et betongaggregat og når det er nødvendig med et holdbart aggregat.

Noen geologer liker ikke hvordan mennesker i pukkindustrien bruker ordet "granitt". Den industrien selger millioner av tonn "granitt" per år og har brukt ordet "granitt" på denne måten i generasjoner. De kommer ikke til å endre terminologien for å tilfredsstille noen kresen geologer.

Sandstein og kvartsitt

Sandstein og kvartsitt består hovedsakelig av kvarts, et veldig holdbart mineral, men hver har sine ulemper i byggebransjen som begrenser bruken. Sandstein er generelt sammensatt av sandkorn som er sementert sammen av kalsitt-, leire- eller silikatmineraler som har falt ut mellom sandkornene. Sementen fyller vanligvis ikke helt hulrommene mellom sandkornene, og etterlater en porøsitet som vanligvis ligger mellom 5 og 30%. Dette porerommet lar fjellet absorbere vann. At vannet utvides i volum med opptil 9% hver gang det fryser. I løpet av mange frys-tine sykluser har kreftene til denne utvidelsen evnen til å løsne korn og bryte fjellet. Dette er grunnen til at sandstein ikke er populær for langvarig bruk i områder der frysepunktet oppstår.

Kvartsitt er en sandstein som er blitt metamorfosert. Prosessen med metamorfisme varmer og komprimerer berget og fører ofte til at sandkornene sveises sammen. Dette kan produsere en ekstremt slitesterk bergart som vanligvis ikke har fryse-tine bekymringer fra sandstein. Kvartsitt kan faktisk være så holdbart at det er vanskelig å gruve, håndtere og transportere til byggeplasser.

Kvartsitt har en Mohs-hardhet på 7. Det gjør det vanskeligere enn knusekjever, lasterbøtter, størrelsesskjermer, lastebilsenger og annet utstyr som brukes til å håndtere og behandle steinen. Som et resultat kan det raskt sette veldig kostbart slitasje på viktig utstyr. Av den grunn unngås noe av den mest holdbare bergarten i USA for byggebruk.

Vulkansk Cinder og Scoria

Vulkansk cinder og scoria er vesikulære bergarter, noe som betyr at de inneholder hulrom som dannet seg når gassbobler ble fanget inne i berget da det størknet fra en smelte. Disse hulrommene reduserer den bærende styrke og fryser-tine holdbarheten til materialet. Hulene gjør imidlertid berget lettere. Overflatens ruhet hjelper den å binde effektivt når den brukes som et betongaggregat. Disse egenskapene gjør ofte vulkansk høsteslip og scoria til gode bergarter for å produsere lette aggregater, lette betong og takgranulater.

Den lavere tettheten av vulkansk høstesyl og scoria gjør dem lettere å håndtere når de brukes i landskapsarkitektur, planters, gassgriller, badstuer og andre lignende bruksområder. Det høye overflatearealet til disse bergartene gjør dem egnet for filterstein i noen kloakkavfalls- og dreneringsapplikasjoner. Deres vinkelform og lave tetthet gjør dem egnet for bruk som trekkmateriale som er spredt på snødekte motorveier.

Marmor

Finkornet marmor og dolomittisk marmor kan knuses og brukes til de fleste av de samme formålene som kalkstein. Når de er grovkrystallinske, brytes disse bergartene ofte i stykker på grunn av klyving, noe som kan redusere holdbarheten.

Noen hvite kuler er rene nok til at de kan knuses, behandles for å fjerne urenheter og brukes som kjemisk kvalitet stein, hvitting, fyllstoffer, extender og til og med i kosmetikk og kosttilskudd for mennesker og dyr. Disse marmorene med høy renhet lager noen av de mest verdifulle pukkene.

Grus: Disse rullesteinene, med avrundede former produsert av vanntransport, er det geologer vil kalle "grus." Imidlertid bruker de fleste ordet "grus" om hverandre for enten "grus" eller "pukk."

Knust stein vs. grus

For en geolog er “knust stein” og “grus” to tydelig forskjellige materialer. “Knust stein” er et kommersielt produkt laget av gruvedrift og knusing av det i kantete biter. “Grus” er et naturlig materiale som består av vanntransporterte bergpartikler som er større enn to millimeter i diameter og vanligvis har en avrundet form som et resultat av deres vanntransport. Formen på kornene og menneskets rolle i å produsere dem er forskjellene som skiller pukk fra grus.

Den gjennomsnittlige personen i USA bruker sjelden uttrykket "knust stein." I stedet brukes ordet "grus" generisk for nesten alle typer bergmateriell med en partikkelstørrelse på noen få millimeter. Deres "grus" inkluderer både pukk og geologers grus.

Amerikansk pukkproduksjon: Verdien av pukk produsert i 2015, av staten. Dette kartet viser viktige produksjonssteder som svarte prikker, og delstater rangeres i henhold til deres produksjon av pukk på dollarverdi i løpet av kalenderåret 2015. Histogrammet over bunnen av bildet viser statene i rangordre.

Transport, import, eksport

Knust stein er en bulkvare som er veldig tung og veldig kostbar å håndtere og transportere. I 2012 var gjennomsnittskostnaden for pukk i USA på fabrikksiden 9,75 dollar per tonn. Transport til jobbstedet kan øke kostnadene for steinen betydelig. Minst 80% av den knuste steinen produsert i USA forlater anlegget med lastebil. Lastebiltransport tilfører ytterligere 12 til 15 øre per ton-mil til de levert kostnadene for steinen. For eksempel, hvis anlegget er 20 miles fra jobben nettstedet, vil transportkostnadene være $ 2,40 til $ 3,00 per tonn.

Jernbane- og lektertransport har senket kostnadene per tonn mil; Imidlertid er svært få steinbrudd på jernbanelinjer eller elver. Det meste av steinen som blir sendt med jernbane eller lekter må da lastes inn i en lastebil for lokal transport. Kostnaden for denne håndteringen kan være ytterligere 30 til 50 øre per tonn. Av denne grunn er pukk en vare som vanligvis forbrukes lokalt så lenge materiale som oppfyller stillingsspesifikasjonene er tilgjengelig.

Noen storbyområder er veldig kostbar avstand fra den nærmeste kilden til pukk. Disse byene blir ofte tjent med distribusjonsgårder som mottar pukk med jernbane eller lekter fra fjerne steinbrudd. Dette kan redusere transportdistansen betydelig og gi byforbrukere til en lavere levert pris.

Veldig lite pukk er importert til eller eksportert ut av USA. Transport- og håndteringskostnadene er så høye at mindre enn 1% av USAs innenlandske forbruk av pukk er dekket av importen. Med unntak av noen kystområder som er underlagt av en bred slette av sediment i stedet for stein, er pukk av passende kvalitet lokalt tilgjengelig i de fleste deler av USA.

Resirkulerte erstatninger: Resirkulerte erstatninger for pukk. Begynnelse øverst til venstre og gå medurs: knust betong, knust konstruksjonsrot, knust murstein og knust grus med asfalt.

gjenvinning

I hele USA resirkulerer selskaper byggematerialer og bruker dem som erstatning for pukk. USAs geologiske undersøkelse mottok rapporter fra produsenter om at omtrent 30 millioner tonn knust steinsubstitutter ble produsert gjennom gjenvinning i 2012. Dette årlige antallet har vokst, men det antas å være mye lavere enn den faktiske gjenvinningsmengden som er gjort, på grunn av ikke-rapportering og resirkulering som ble gjort utenfor selskapene som er inkludert i deres årlige pukksteinundersøkelse.

Brukt portland sementbetong fra rivingssteder blir ofte ført til et steinbrudd eller til et distribusjonsgård, hvor det knuses, bearbeides for å fjerne metall, siktes til størrelse og deretter selges som et knust steinsubstitutt. Dette materialet fungerer bra som fyll, veibase og i andre bruksområder der steinen ikke trenger å oppfylle strenge spesifikasjoner. Gjenvinning eliminerer behovet for et deponeringssted, og produktet kan selges for 50 til 80% av prisen på steinbrudd.

Asfaltbetong blir ofte resirkulert med spesialisert belegningsutstyr som kan stripe en asfaltvei og produsere et knust produkt som kan brukes direkte på arbeidsplassen. Brukt murstein og blandet murstein / betongavfall blir også knust, dimensjonert og solgt som et knust steinsubstitutt.

Produksjonsgraf for knust stein: Produksjonstrender for knust stein de siste 100 årene. Data fra USGS. Produksjon av knust stein har generelt økt, med de fleste dråpene forårsaket av større eller mindre økonomiske lavkonjunkturer. Den dramatiske økningen begynte kort tid etter andre verdenskrig da effektivt sporutstyr ble utviklet.

Knust stein: tilbud og etterspørsel

Etterspørselen etter pukk er drevet av offentlige infrastrukturprosjekter, nærings- og boligbygging og andre typer bygg. Linjediagrammet over på denne siden viser trenden med knust steinproduksjon i USA mellom 1915 og 2017.

Liten pukk ble brukt før andre verdenskrig fordi den var veldig vanskelig å produsere. Etter utviklingen av holdbart sporutstyr (en av få fordeler med krig) begynte imidlertid produksjonen av pukk å vokse raskt. Veksten har blitt avbrutt av nedgangstider i den generelle økonomien, vist i diagrammet som produksjonsfall av ulik størrelse. Foreløpig er etterspørselen fortsatt på vei etter den store resesjonen, men utsatt infrastrukturvedlikehold og prosjekter kan gi en stor etterspørsel etter pukk etterhvert som økonomien gjenoppretter.

Samlet kart: Forenklet skildring av et samlet ressurskart utarbeidet av Arizona Geological Survey for Phoenix Metropolitan Area og områdene rundt. I dette området er ikke-konsoliderte sand og graveller tilknyttet bekkedaler en kilde til lett utgravede og høykvalitets konstruksjonsmaterialer.

Samlet bevaring

USA og de fleste andre land har generelt en enorm knust steinressurs som på grunnlag av volumet kan anses som uuttømmelig. Imidlertid krymper disse betydelige ressursene raskt etter hvert som bygninger, veier og samfunn bygges over dem og land blir gjort utenfor grensene for gruvedrift på grunn av bevaring, regulering og lokale forbud.

Noen samfunn har mottatt uhøflige oppvåkninger når store byggeprosjekter som overskrider muligheten til lokale knuste steinprodusenter, er godkjent, men den nærmeste kilden til spesifikasjon stein er 60 miles unna. Dette kan tredoble kostnadene for pukk, ødelegge budsjettet for det nåværende prosjektet og øke kostnadene for pukk for all fremtidig bygging.

For å unngå dette tar talsmennindustrien til orde for å identifisere lokale knuste steinressurser og sette områder til side for deres utvikling. Hvis dette gjøres, kan en lokal ressurs av pukk være sikret, og kostnadene for hvert fremtidig bolig-, vei- og byggeprosjekt kan reduseres.

Noen stater innser viktigheten av samlet bevaring og krever at lokale myndigheter integrerer informasjon om samlede ressurser i planleggingsarbeidet. Arizona Geological Survey utarbeidet en samlet ressursvurdering for Phoenix hovedstadsregion og omliggende regioner i Arizona for å hjelpe lokale myndigheter med å overholde statens lovgivning.

"Aggregate Protection-delen av den lovbestemte loven om rettigheter, SB 1598, av 2011 krever at fylker og kommuner i Arizona reviderer sine generelle planer for å identifisere aggregater i deres jurisdiksjon, og implementere retningslinjer for å bevare samlede ressurser for fremtidig bruk ved å unngå inkompatibel arealbruk."

De produserte et generalisert kart som skildrer de geologiske enhetene som er til stede på overflaten som har vært eller er i stand til å bli utnyttet for samlede ressurser. Beskrivelser av disse geologiske enhetene er inkludert i vurderingen. Evalueringen er tilgjengelig på nettet der den kan tjene som et arealplanleggingsverktøy for lokale myndigheter og som en kilde til rekognoseringsdata for samlede produsenter.