אבן כתוש: גיבור המינרלים הבלתי-מודפס

תוֹכֶן

• מצרך המינרלים הבסיסי ביותר
• סוגי סלע המשמשים לאבן כתוש
• אבן גיר
• אבן גיר דולומיטית ודולומיטית
• גרניט ומלכודת רוק
• אבן חול וקוורציט
• סינדר וולקני וסקוריה
• שיש
• סטון מוחץ מול חצץ
• תחבורה, יבוא, יצוא
• מיחזור
• אבן כתוש: היצע וביקוש
• שימור מצטבר

סוגים רבים של אבן כתוש: אבן כתוש אינה "מצרך סטנדרטי". הוא מיוצר על ידי כריית אחד מכמה סוגים של סלע כמו אבן גיר, גרניט, סלע מלכודות, סקוריה, בזלת, דולומיט או אבן חול; ריסוק הסלע; ואז מוקרנים את הסלע הכתוש לגדלים המתאימים לשימוש הסופי המיועד. השימוש המיועד מכתיב גם את סוגי הסלעים שיש להשתמש בהם.

אבן מרוסקת: גיבור המינרלים הבלתי-מודפס אבן כתוש נתפסת לעתים קרובות כאחת הסחורות הנמוכות ביותר, אולם היא משמשת למגוון כה רב של מטרות בכל כך הרבה תעשיות, עד שיש להעלות אותה למצב של הבחנה. זהו הסחורה הגיאולוגית שעליה כמעט בנוי הכל. ענן מילות הוורד שלעיל מציג רק כמה ממגוון השימושים בו.

"Unsung Mineral Hero" הוא ציטוט של דיואי קירשטיין ז"ל, גיאולוג כלכלי ואחד המפקחים המוקדמים של המחברים.

מצרך המינרלים הבסיסי ביותר

אבן כתוש היא הסחורה המינרלית הבסיסית ביותר בעולמות. זה בשפע, זמין באופן נרחב וזול. זהו חומר שאנשים מכירים כמעט בכל חלקי העולם.

בשנת 2017 ייצרה ארצות הברית בסך הכל כ- 1.33 מיליארד טון אבן כתוש. זהו ממוצע של כארבע טונות של אבן כתוש לכל אזרח. רוב האנשים מתקשים לדמיין כיצד נעשה שימוש בארבע טונות של אבן כתוש בשנה האחרונה לטובתם. זה מסתכם בכ- 20 קילו אבן כתוש לאדם ליום במשך כל השנה.

האבן הכתושה ביותר משמשת בבניית כבישים ובבניית בניינים. בבניית כביש אספלט דו-מסלולי משמשים כ- 25,000 טון אבן כתוש למייל. בבניית מחלקה קטנה למגורים משתמשים כ -300 טון אבן כתוש לבית. שימושים רבים אחרים באבן כתושה ניתן לראות במילה ענן בדף זה. רשימה גדולה יותר כלולה בטבלה סמוך לתחתית העמוד.

סוגי סלע המשמשים לייצור אבן כתוש: הכמות המשוערת של סוגים שונים של סלע ששימשה לייצור אבן כתוש בארצות הברית בשנה הקלנדרית 2017, אז סך הייצור השנתי היה כ- 1.33 מיליארד טון מטרי אבן. נתונים מהסקר הגיאולוגי של ארצות הברית (USGS).

סוגי סלע המשמשים לאבן כתוש

סוגים רבים של סלעים שונים משמשים לייצור אבן כתוש. הסוגים ששימשו לייצור אבן כתוש בארצות הברית במהלך שנת 2017 כוללים את הדברים הבאים: אבן גיר, גרניט, סלע מלכודות, אבן חול, קוורציט, דולומיט, חרס וולקני וסקוריה, שיש, צפחה, דקיט, קליפה, ומארל רע. החשיבות היחסית שלהם מוצגת בתרשים העוגה בדף זה. כל אחד מסוגי הסלע הללו מתאים למספר שימושים ולא מתאים לאחרים. להלן תיאור קצר של הסלעים החשובים יותר לאבן כתוש.

אבן גיר

אבן גיר: אבן גיר כתושה בגדלים שונים של חלקיקים, משמאל למעלה הולכת עם כיוון השעון: אגרגר גס, אבן גיר כתושה, אבן גיר בגודל שלי, וקנסות גיר.

אבן גיר היא סלע המורכב מסידן פחמתי (CaCO)₃). זהו סוג הסלע הנפוץ ביותר לייצור אבן כתוש בארצות הברית. הוא מחזיק בעמדה זו מכיוון שהוא זמין באופן נרחב ומתאים למגוון גדול יותר של שימושים מכל סוג אחר של סלע.

ניתן להשתמש באבן גיר לייצור מלט. זהו המרכיב העיקרי בבטון. הוא משמש כחומר בסיס לכבישים מהירים, כבישים כפריים, מבנים ובניית מסילות ברזל. הוא משמש לייצור סיד חקלאי ולנטרול חומצות בתעשייה הכימית. ישנם מוצרים רבים העשויים או משתמשים באבן גיר הצורכים נפח קטן של חומר. אלה כוללים חצץ עופות, טרצו, זכוכית, סופגים מזיהום אוויר, אבק בטיחות במכרות, תוספי מזון לבעלי חיים, קוסמטיקה, תוספי תזונה, שטף תנור פיצוץ, לבנים, ועוד.

בנוסף להתאמתו לשימושים רבים, אבן גיר משמשת גם לייצור אבן כתוש מכיוון שהיא נשברת בקלות והיא רכה יותר מהפלדה המשמשת בציוד ריסוק, ציוד סיווג ומיטות משאיות. בהשוואה לסלעים קשים יותר כמו קוורץ, אבן גיר גורמת לבלאי הרבה פחות בציוד שהוא בא במגע איתו.

כדוגמה, דמיין משאית עמוסה 10 טונות של קוורציט כתוש. לכל פיסת קוורציט שנמצאת במגע עם המיטה ודפנות מיטת המשאית יהיו נקודות ושוליים חדים. יהיה עליו גם לחץ של כל הסלע בעומס שמופעל עליו. כאשר הנהג מרים את המיטה כדי לזרוק את העומס, כל פיסת קוורציט במגע עם מיטת המשאית תגרוש חריץ אל המתכת כשהיא מחליקה החוצה דרך תא הכניסה של המשאית. מיטת המשאית תהיה דקה יותר עם כל עומס סלע שנזרק. בעלי משאיות לא ישמחו כאשר יצטרכו לתקן או להחליף את המשאיות שלהם לאחר זמן קצר של שימוש. בלאי דומה יתרחש בציוד ריסוק, מסכים וכל פריט ציוד שיוצר קשר עם האבן. עכשיו אתה יודע מדוע חברות הכרייה מעדיפות לחצוב אבן גיר מאשר קוורץ.

אבן גיר דולומיטית ודולומיטית

דולומיט (AKA "דולוסטון") ואבן גיר הם סלעים דומים מאוד. דולומיט הוא סידן מגנזיום קרבונט (CaMg (CO₃)₂) ואילו אבן גיר היא סידן פחמתי (CaCO)₃). אבן גיר יעילה יותר לייצור מלט ולנטרול חומצות. לדולומיט קשיות Mohs של 4 לעומת אבן גיר עם קשיות Mohs של 3. הבדל קשיות זה הופך את הדולומיט ליותר עמיד יותר כאשר הסלע נתון בשחיקה.

דולומיט, אבן גיר דולומיטית ואבן גיר מופיעים דומות והם מופיעים לעתים קרובות ביחידות הסלע שנכרות במחצבה יחידה; עם זאת, לעתים נדירות הם ממוקשים כמוצרים נפרדים. כמות משמעותית של החומר המדווח כ"אבני גיר "בתרשים העוגה למעלה היא למעשה אבן גיר ודולומיט.

מרבית המחצבות מוכרות את הייצור שלהן כ"אבני גיר ", דבר המקובל על לקוחות בענף הבנייה אם ההרכב הכימי של הסלע אינו חשוב. לקוחות המעוניינים בסלע למטרות כימיות, נטרול חומצות, שטף תנור פיצוץ או למטרות חקלאיות ידרשו ככל הנראה סלע שיש לו הרכב כימי של אבן גיר טהורה מאוד או דולומיט טהור מאוד.

גרניט ומלכודת רוק

רוק מרוסק: ריסקו סלעים דלקתיים מסוגים שונים, מלמעלה משמאל כשהם נעים בכיוון השעון: סלע מלכודות, גרניט לבן, סלע לבה וגרניט אדום.

גרניט הוא שם הדיוטות המשמש לכל סלע דלעת בהיר המשמש בבנייה. גרניט, גרנודיאוריט, דיוריט וריוליט הם כמה סלעי איגנוז רבים בהירים המכונים "גרניט" בענף הבנייה.

"מלכודת רוק" הוא שם הדיוטות המשמש לכל סלע איגומי בצבע כהה שמשמש בבנייה. בזלת, פרידוטיט, סיבוב וגאברו הם דוגמאות לסלע המלכודות.

סלע גרניט ומלכודות הם הסוגים השני והשלישי הנפוץ ביותר לסלעים לייצור אבן כתוש. הם עדיפים על אבן גיר כאשר משתמשים בהם במים או בקרקעות חומצות וכאשר הם נתונים לשחיקה. הם יכולים להחליף אבן גיר כמצבר בטון וכאשר יש צורך במצטבר עמיד.

יש גאולוגים שאינם אוהבים כיצד אנשים בתעשיית האבן הכתושה משתמשים במילה "גרניט". ענף זה מוכר מיליוני טונות של "גרניט" בשנה ומשתמש במילה "גרניט" בדרך זו במשך דורות. הם לא מתכוונים לשנות את המינוח שלהם כדי לספק כמה גיאולוגים בררניים.

אבן חול וקוורציט

אבן חול וקווארזיט מורכבים בעיקר מקווארץ, מינרל עמיד מאוד, אך לכל אחד מהם חסרונות בענף הבנייה המגבילים את השימוש בו. אבן חול מורכבת בדרך כלל מגרגרי חול המובצרים יחד על ידי מינרלים של קלציט, חימר או סיליקט שהצליחו בין גרגרי החול. המלט בדרך כלל אינו ממלא את כל החללים שבין גרגרי החול, ומותיר נקבוביות שבדרך כלל נעה בין 5 ל -30%. מרחב נקבוביות זה מאפשר לסלע לספוג מים. מים אלה יתרחבו בנפח של עד 9% בכל פעם שהם קופאים. במהלך מחזורי הפשרת-הפשרה רבים, לכוחות ההתרחבות הזו יש את היכולת לפרוק גרגרים ולשבור את הסלע. זו הסיבה שאבן חול אינה פופולרית לשימוש לטווח ארוך באזורים בהם מתרחשות טמפרטורות הקפאה.

קוורציט היא אבן חול שעברה מטמורפוזה. תהליך המטמורפיזם מתחמם ומדחס את הסלע ולעיתים קרובות גורם לגרגרי החול להיות מרותכים זה לזה. זה יכול לייצר סלע עמיד במיוחד שבדרך כלל אין את חששות ההפשרה של אבן החול. קוורציט יכול למעשה להיות כה עמיד עד שקשה לכרות, לטפל ולהעביר לאתרי בנייה.

קוורציט הוא בעל קשיות של Mohs של 7. זה מקשה על לסתות מגרסה, דליים מעמיסים, מסכי גודל, מיטות משאיות וציוד אחר המשמש לטיפול בעיבוד האבן. כתוצאה מכך זה יכול לשים במהירות בלאי יקר מאוד על ציוד חיוני. מסיבה זו נמנעים מהסלע העמיד ביותר בארצות הברית לשימוש בבנייה.

סינדר וולקני וסקוריה

חרס וולקני וסקוריה הם סלעים שלפוחיים, כלומר הם מכילים חללים שנוצרו כאשר בועות גז נלכדו בתוך הסלע כשהוא התמצק ממס. חללים אלה מקטינים את חוזק נושא העומס ואת עמידות ההקפאה של החומר. עם זאת, החללים הופכים את הסלע לקל יותר. חספוס פני השטח של האבן עוזר לה להיקשר ביעילות כאשר משתמשים בה כמצטבר בטון. תכונות אלה הופכות לרוב סלעים געשיים וסקוריה סלעים טובים לייצור גרגירי אגרגט, בטון קל ומשקל קל.

הצפיפות הנמוכה יותר של חרס וולקני וסקוריה מקלה על הטיפול בהם בשימוש בגינון, אדניות, גרילי גז, סאונות ושאר שימושים דומים. שטח הפנים הגבוה של סלעים אלה הופך אותם להתאימים לאבן פילטר בכמה יישומי סילוק וביוב. צורתם הזוויתית וצפיפותם הנמוכה הופכת אותם למאפשרים לשימוש כחומר משיכה המתפרש על כבישים מכוסים שלג.

שיש

ניתן למחוץ ולהשתמש בשיש עדין ושיש דולומיטי לרוב אותן מטרות כמו אבן גיר. כאשר גבישי גס, סלעים אלה מתפרקים לרוב לחתיכות בגלל המחשוף, מה שיכול להפחית את עמידותם.

יש גולות לבנות טהורות מספיק בכדי שניתן יהיה לכתוש אותן, לעבד אותן כדי להסיר זיהומים, ומשמשות כאבן כימית, לבנה, חומרי מילוי, מרחיבים ואפילו בתוספי קוסמטיקה ותוספי תזונה לבני אדם ובעלי חיים. גולות אלה בעלות טוהר גבוה מייצרות כמה מהאבן הכתוש היקר ביותר.

חצץ: חלוקי נחל אלה, עם צורות מעוגלות המיוצרים על ידי הובלת מים, הם מה שגאולוגים היו מכנים "חצץ". עם זאת, מרבית האנשים משתמשים במילה "חצץ" להחלפה עבור "חצץ" או "אבן כתושה".

סטון מוחץ מול חצץ

עבור גיאולוג "אבן כתוש" ו"חצץ "הם שני חומרים שונים זה מזה. "אבן כתוש" הוא מוצר מסחרי המיוצר על ידי כריית סלע וריסוקו לחתיכות זוויתיות. "חצץ" הוא חומר טבעי המורכב מחלקיקי סלע המובלים במים הגדולים משני מילימטרים בקוטר ובדרך כלל הם בעלי צורה מעוגלת כתוצאה מהובלת המים שלהם. צורת הדגנים ותפקיד האדם בייצורם הם ההבדלים המפרידים בין אבן כתושה לחצץ.

האדם הממוצע בארצות הברית כמעט ולא משתמש במונח "אבן כתושה". במקום זאת, המילה "חצץ" משמשת באופן כללי כמעט לכל סוג של חומר סלע בגודל של חלקיקים מעל מילימטרים בודדים. "החצץ" שלהם כולל גם את האבן הכתושה וגם את החצץ של הגיאולוגים.

ייצור אבן כתוש בארה"ב: ערך האבן הכתושה שיוצר בשנת 2015, על ידי מדינה. מפה זו מציגה אתרי ייצור מרכזיים כנקודות שחורות, והמדינות מדורגות לפי ייצור אבן כתוש על בסיס שווי דולר במהלך השנה הקלנדרית 2015. ההיסטוגרמה בחלק התחתון של התמונה מציגה את המדינות בסדר הדירוג.

תחבורה, יבוא, יצוא

אבן כתוש היא מצרך בתפזורת שהוא כבד מאוד ויקר מאוד לטפל ולהובלה. בשנת 2012 העלות הממוצעת של אבן כתוש בארצות הברית באתר המפעל הייתה 9.75 דולר לטון מטרי. הובלה לאתר העבודה יכולה להעלות משמעותית את עלות האבן. לפחות 80% מהאבן הכתושה המיוצרת בארצות הברית עוזבת את הצמח במשאית. הובלת משאיות מוסיפה תוספת של 12 עד 15 סנט לטון קילומטר לעלות המסופקת של האבן. לדוגמה, אם המפעל נמצא במרחק של 20 מיילים מאתר העבודה, עלות ההובלה תהיה בערך 2.40 עד 3.00 דולר לטון.

הובלת הרכבות והדוברות הורידו את העלויות לכל טון מייל; עם זאת, מעט מאוד מחצבות נמצאות על קווי רכבת או נהרות. לאחר מכן יש לטעון את רוב האבן שנשלחה באמצעות מסילה או דוברה למשאית להובלה מקומית. עלות הטיפול ההוא יכולה להיות 30-50 סנט נוספים לטון. מסיבה זו אבן כתוש היא מצרך הנצרך לרוב באופן מקומי כל עוד קיים חומר העומד במפרט העבודה.

חלק מהמטרופולינים נמצאים במרחק יקר מאוד מהמקור הקרוב ביותר לאבן כתוש. ערים אלה מוגשות לרוב על ידי חצרות חלוקה המקבלות אבן כתוש ברכבת או דוברה ממחצבות רחוקות. זה יכול להקטין משמעותית את מרחק ההובלות ולספק אבן לצרכני העיר בעלות נמוכה יותר שנמסרה.

אבן כתוש מעט מאוד מיובאת לארצות הברית או מיוצאת אליה. עלויות הובלה וטיפול הן כה גבוהות, עד שפחות מ -1% מהצריכה המקומית של אבן כתוש בארצות הברית עומדת ביבוא. למעט כמה אזורי חוף המונחים על ידי מישור משקעים רחב במקום סלע, ​​אבן כתוש באיכות מתאימה זמינה מקומית ברוב אזורי ארצות הברית.

תחליפים ממוחזרים: תחליפים ממוחזרים לאבן כתוש. החל משמאל למעלה והולך עם כיוון השעון: בטון כתוש, הריסות בנייה מרוסקות, לבנים מרוסקות וחצץ כתוש באספלט.

מיחזור

ברחבי ארצות הברית מחברות חברות חומרי בניין ומשתמשות בהן כתחליף לאבן כתוש. הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית קיבל דיווחים מיצרנים כי כ- 30 מיליון טונות של תחליפי אבן כתוש הופקו באמצעות מיחזור בשנת 2012. המספר השנתי הזה הולך וגדל, אך מעריכים שהוא נמוך בהרבה מכמות המיחזור האמיתית הנעשית, עקב אי-דיווח ומיחזור שנעשו מחוץ לחברות הכלולות בסקר האבנים השנתי שלהן.

בטון פורטלנד משומש משומש מאתרי הריסה נלקח לרוב למחצבה או לחצר חלוקה, שם הוא נמחץ, מעובד להסרת מתכת, הוקרן לגודל ואז נמכר כתחליף אבן כתוש. חומר זה עובד היטב כמילוי, בסיס כביש, ובשימושים אחרים בהם האבן אינה צריכה לעמוד במפרט קפדני. מיחזור מבטל את הצורך באתר סילוק, וניתן למכור את המוצר במחיר של 50 עד 80% ממחיר האבן החצובה.

בטון אספלט ממוחזר לרוב על ידי ציוד ריצוף מיוחד שיכול לרצוע דרך אספלט ולייצר מוצר כתוש שניתן להשתמש בו ישירות באתר העבודה. לבנים משומשות ופסולת לבנים מעורבות / בטון נמעכות, מגודרות ונמכרות גם כתחליף אבן כתוש.

גרף ייצור אבן כתוש: מגמות ייצור אבן כתושות במשך 100 השנים האחרונות. נתונים מ- USGS. ייצור האבנים המרוסקות בדרך כלל נמצא בעלייה, כאשר מרבית הירידות נגרמות כתוצאה מיתון כלכלי גדול או קל. העלייה הדרמטית החלה זמן קצר לאחר מלחמת העולם השנייה כאשר פותח ציוד מסלול יעיל.

אבן כתוש: היצע וביקוש

הביקוש לאבן כתוש מונע על ידי פרויקטים של תשתיות ממשלתיות, בנייה מסחרית ומגורים וסוגים אחרים של בנייה. גרף השורות שלמעלה בעמוד זה מציג את מגמת הייצור של אבן כתוש בארצות הברית בין השנים 1915 - 2017.

אבן כתושה קטנה שימשה לפני מלחמת העולם השנייה מכיוון שהיה קשה מאוד לייצר. עם זאת, לאחר פיתוח ציוד מסלול עמיד (אחד היתרונות הבודדים במלחמה), ייצור אבן כתוש החל לצמוח במהירות. הגידול נקטע על ידי מיתון בכלכלה הכללית, המוצג בתרשים כטיפות ייצור בגודל משתנה. נכון לעכשיו, הביקוש עדיין מתאושש מהמיתון הגדול, אך תחזוקה ופרויקטים נדחים של תשתיות עשויים לייצר ביקוש גדול לאבן כתוש ככל שתתאושש הכלכלה.

מפה מצטברת: תיאור פשוט יותר של מפת משאבים מצטברת שהוכנה על ידי הסקר הגיאולוגי באריזונה עבור מטרופולין הפניקס והאזורים הסובבים אותה. באזור זה, חולות וחוליות לא מאוחדים הקשורים בעמקי נחל הם מקור לחומרי בנייה איכותיים שנחפרו בקלות.

שימור מצטבר

לארצות הברית ולרוב המדינות האחרות יש בדרך כלל משאב אבן כתוש עצום שעל בסיס נפחו עשוי להיחשב בלתי נדלה. עם זאת, משאבים משמעותיים אלה מצטמצמים במהירות כאשר בניינים, כבישים וקהילות בנויים מעליהם והקרקעות מוגבלות מגבולות פעילות הכרייה כתוצאה משימור, יעוד ואיסורים מקומיים.

קהילות מסוימות זכו להתעוררות גסות כאשר מאושרים פרויקטים של בנייה גדולים החורגים מיכולתם של יצרני אבן כתוש מקומית, אך המקור הבא ביותר לאבן המפרט נמצא במרחק של 60 מיילים משם. זה יכול לשלש את העלות של אבן כתוש, להרוס את התקציב לפרויקט הנוכחי ולהעלות את העלות של אבן כתוש לכל הבנייה העתידית.

כדי להימנע מכך, תומכת תעשיית האבנים בזיהוי משאבי אבן כתוש מקומית והצבת אזורים לפיתוחם. אם זה נעשה, ניתן להבטיח משאב מקומי של אבן כתוש, ולהפחית את העלות של כל פרויקט בית, כביש ובנייה עתידי.

מדינות מסוימות מבינות את חשיבות השימור המצטבר ומחייבות ממשלות מקומיות לשלב מידע על משאבים מצטברים במאמצי התכנון שלהם. הסקר הגיאולוגי באריזונה הכין הערכת משאבים מצטברת עבור מטרופולין פיניקס והאזורים הסובבים אותה באריזונה כדי לעזור לממשלות מקומיות לעמוד בחוק המדינה.

"החלק להגנה מצטברת של מגילת הזכויות הרגולטורית, SB 1598, משנת 2011 מחייב את מחוזות אריזונה ועיריות לשנות את התוכניות הכלליות שלהן לזהות מצטבר בתחום שיפוטן, וליישם מדיניות לשמירה על משאבים מצטברים לשימוש עתידי על ידי הימנעות משימוש בקרקע לא תואם."

הם ייצרו מפה כללית המתארת ​​את היחידות הגיאולוגיות שנמצאות על פני השטח שהיו או יכולות להיות מנוצלות למשאבים מצטברים. תיאורי היחידות הגיאולוגיות הללו כלולים בהערכתם. הערכה זמינה באופן מקוון, והיא יכולה לשמש ככלי לתכנון קרקעות עבור הממשלות המקומיות וכמקור לנתוני סיור עבור יצרנים מצטברים.