Contenuto
- Il prodotto minerale di base
- Tipi di roccia utilizzati per la pietra schiacciata
- Calcare
- Calcare dolomitico e dolomitico
- Granito e Trap Rock
- Arenaria e quarzite
- Volcanic Cinder and Scoria
- Marmo
- Pietrisco contro ghiaia
- Trasporti, importazioni, esportazioni
- Raccolta differenziata
- Pietra schiacciata: domanda e offerta
- Conservazione aggregata
Molti tipi di pietrisco: La pietra schiacciata non è un "prodotto standardizzato". Viene prodotto estraendo uno dei numerosi tipi di roccia come calcare, granito, roccia trappola, scoria, basalto, dolomite o arenaria; schiacciare la roccia; e quindi schermare la roccia frantumata a dimensioni idonee all'uso finale previsto. L'uso previsto determina anche i tipi di roccia da utilizzare.
Crushed Stone: The Unsung Mineral Hero: La pietra frantumata è spesso considerata una delle materie prime più basse, tuttavia è utilizzata per una così ampia varietà di scopi in così tante industrie che dovrebbe essere elevata a una posizione di distinzione. È la merce geologica su cui è costruito quasi tutto. La nuvola di parole di Wordle sopra mostra solo alcune delle sue diversità di usi.
"Unsung Mineral Hero" è una citazione del defunto Dewey Kirstein, geologo economico e uno dei primi supervisori degli autori.
Il prodotto minerale di base
La pietra schiacciata è la merce minerale più basilare del mondo. È abbondante, ampiamente disponibile e poco costoso. È un materiale che le persone conoscono in quasi tutte le parti del mondo.
Nel 2017, gli Stati Uniti hanno prodotto un totale di circa 1,33 miliardi di tonnellate di pietrisco. Questa è una media di circa quattro tonnellate di pietrisco per ogni cittadino. La maggior parte delle persone ha difficoltà a immaginare come quattro tonnellate di pietrisco siano state usate nell'ultimo anno a loro vantaggio. Ciò equivale a circa venti libbre di pietrisco per persona al giorno per l'intero anno.
La maggior parte della pietra frantumata viene utilizzata nella costruzione di autostrade e costruzioni edili. Nella costruzione di un'autostrada asfaltata a due corsie, vengono utilizzate circa 25.000 tonnellate di pietrisco per miglio. Nella costruzione di una piccola suddivisione residenziale, per casa vengono utilizzate circa 300 tonnellate di pietrisco. Molti altri usi della pietrisco possono essere visti nella nuvola di parole in questa pagina. Un elenco più ampio è incluso nella tabella nella parte inferiore della pagina.
Tipi di rocce utilizzate per produrre pietrisco: La quantità approssimativa di diversi tipi di roccia utilizzata per produrre pietrisco negli Stati Uniti nell'anno solare 2017, quando la produzione totale annua era di circa 1,33 miliardi di tonnellate di pietra. Dati provenienti dagli Stati Uniti Geological Survey (USGS).
Tipi di roccia utilizzati per la pietra schiacciata
Molti tipi diversi di roccia sono usati per fare pietrisco. I tipi utilizzati per la fabbricazione di pietrisco negli Stati Uniti nel 2017 includono: calcare, granito, roccia trappola, arenaria, quarzite, dolomite, scorie vulcaniche e scorie, marmo, ardesia, dacite, conchiglia e marne calcaree. La loro importanza relativa è mostrata nel grafico a torta in questa pagina. Ognuno di questi tipi di roccia è adatto per un numero di usi e inadatto per altri. Di seguito viene fornita una breve descrizione delle rocce più importanti per pietrisco.
Calcare
Calcare: Calcare frantumato di varie dimensioni di particelle, dall'alto in alto a sinistra in senso orario: aggregato grosso, calcare frantumato, calcare di miniera e ammende di calcare.
Il calcare è una roccia composta da carbonato di calcio (CaCO3). È il tipo di roccia più comunemente usato per produrre pietrisco negli Stati Uniti. Mantiene questa posizione perché è ampiamente disponibile e adatto a una maggiore diversità di usi rispetto a qualsiasi altro tipo di roccia.
Il calcare può essere usato per produrre cemento. È l'ingrediente principale del calcestruzzo. È usato come materiale di base per autostrade, strade rurali, edifici e costruzioni ferroviarie. È usato per produrre calce agricola e per la neutralizzazione degli acidi nell'industria chimica. Esistono molti prodotti realizzati con calcare o che utilizzano un piccolo volume di materiale. Questi includono polvere di pollame, terrazzo, vetro, assorbenti per l'inquinamento atmosferico, polvere di sicurezza in miniera, integratori alimentari per animali, cosmetici, integratori alimentari e flusso di altiforni, melù, tra gli altri.
Oltre alla sua idoneità per molti usi, il calcare viene anche utilizzato per produrre pietrisco perché si rompe facilmente ed è più morbido dell'acciaio utilizzato nelle attrezzature di frantumazione, nelle attrezzature di classificazione e nei letti dei camion. Rispetto alle rocce più dure come la quarzite, il calcare provoca un'usura molto minore sull'apparecchiatura con cui viene a contatto.
Ad esempio, immagina un camion carico di 10 tonnellate di quarzite frantumata. Ogni pezzo di quarzite che è in contatto con il letto e i lati del pianale del camion avrà punte e spigoli vivi. Avrà anche la pressione di tutta la roccia nel carico sopra applicato ad essa. Quando il guidatore solleva il letto per scaricare il carico, ogni pezzo di quarzite a contatto con il pianale trasporterà una scanalatura nel metallo mentre scivola fuori dal portellone posteriore del camion. Il pianale del camion diventerà più sottile ad ogni carico di roccia che viene scaricato. I proprietari di camion non saranno felici quando dovranno riparare o sostituire i loro camion dopo un breve periodo di utilizzo. Usura simile si verificherà su attrezzature di frantumazione, schermi e ogni pezzo di attrezzatura che contatta la pietra. Ora sai perché le compagnie minerarie preferiscono cavare il calcare piuttosto che la quarzite.
Calcare dolomitico e dolomitico
Dolomite (AKA "dolostone") e calcare sono rocce molto simili. La dolomite è un carbonato di magnesio e calcio (CaMg (CO3)2), mentre il calcare è un carbonato di calcio (CaCO3). Il calcare è più efficace per la produzione di cemento e per neutralizzare gli acidi. La dolomite ha una durezza Mohs di 4 rispetto al calcare con una durezza Mohs di 3. Questa differenza di durezza rende la dolomite nettamente più duratura quando la roccia è soggetta ad abrasione.
Dolomite, calcare dolomitico e calcare hanno apparenze simili e spesso si verificano insieme nelle unità rocciose estratte in una singola cava; tuttavia, raramente vengono estratti come prodotti separati. Una quantità significativa del materiale riportato come "calcare" nel grafico a torta sopra è in realtà calcare dolomitico e dolomite.
La maggior parte delle cave vendono la loro produzione come "calcare", il che è accettabile per i clienti nel settore delle costruzioni se la composizione chimica della roccia non è importante. I clienti interessati alla roccia per la chimica, la neutralizzazione degli acidi, il flusso dell'altoforno o per scopi agricoli probabilmente richiederanno la roccia che ha la composizione chimica di un calcare molto puro o di una dolomite molto pura.
Granito e Trap Rock
Roccia schiacciata: Rocce ignee frantumate di vario genere, dall'alto a sinistra in senso orario: roccia trappola, granito bianco, roccia lavica e granito rosso.
Il granito è il nome dei laici usato per qualsiasi roccia ignea di colore chiaro che viene utilizzata nella costruzione. Granito, granodiorite, diorite e riolite sono alcune delle molte rocce ignee di colore chiaro che sono chiamate "granito" nel settore delle costruzioni.
"Trap rock" è un nome laico usato per qualsiasi roccia ignea di colore scuro che viene utilizzata nella costruzione. Basalto, peridotite, diabase e gabbro sono esempi di trap rock.
Il granito e la trappola sono il secondo e il terzo tipo di roccia più comunemente utilizzati per la produzione di pietrisco. Sono superiori al calcare se usati in acque o suoli acidi e sottoposti ad abrasione. Possono sostituire il calcare come aggregato concreto e quando è necessario un aggregato durevole.
Ad alcuni geologi non piace il modo in cui le persone nell'industria della pietra frantumata usano la parola "granito". Quell'industria vende milioni di tonnellate di "granito" all'anno e ha usato la parola "granito" in questo modo per generazioni. Non cambieranno la loro terminologia per soddisfare alcuni geologi esigenti.
Arenaria e quarzite
L'arenaria e la quarzite sono composte principalmente da quarzo, un minerale molto resistente, ma ognuno ha i suoi svantaggi nel settore delle costruzioni che ne limita l'uso. L'arenaria è generalmente composta da granelli di sabbia cementati insieme da minerali di calcite, argilla o silicato che sono precipitati tra i granelli di sabbia. Il cemento di solito non riempie completamente tutti i vuoti tra i granelli di sabbia, lasciando una porosità che varia in genere tra il 5 e il 30%. Questo spazio dei pori consente alla roccia di assorbire l'acqua. Quell'acqua si espanderà in volume fino al 9% ogni volta che si congela. Nel corso di molti cicli di gelo-disgelo, le forze di questa espansione hanno la capacità di spostare i grani e rompere la roccia. Questo è il motivo per cui l'arenaria non è popolare per l'uso a lungo termine in aree in cui si verificano temperature gelide.
La quarzite è un'arenaria che è stata metamorfosata. Il processo di metamorfismo riscalda e comprime la roccia e spesso fa sì che i granelli di sabbia vengano saldati insieme. Questo può produrre una roccia estremamente resistente che di solito non ha i problemi di congelamento-scongelamento dell'arenaria. La quarzite può effettivamente essere così resistente che è difficile da estrarre, maneggiare e trasportare in cantiere.
La quarzite ha una durezza Mohs pari a 7. Ciò lo rende più difficile rispetto alle ganasce del frantoio, alle benne del caricatore, agli schermi di dimensionamento, ai letti dei camion e ad altre attrezzature utilizzate per maneggiare ed elaborare la pietra. Di conseguenza, può rapidamente causare un'usura molto costosa delle attrezzature essenziali. Per questo motivo, alcune delle rocce più resistenti negli Stati Uniti vengono evitate per l'uso in edilizia.
Volcanic Cinder and Scoria
Il cenere vulcanico e la scoria sono rocce vescicolari, il che significa che contengono vuoti che si sono formati quando le bolle di gas sono state intrappolate all'interno della roccia mentre si solidificava da un fuso. Questi vuoti riducono la resistenza portante e la durata del congelamento-scongelamento del materiale. Tuttavia, i vuoti rendono la roccia più leggera. La rugosità superficiale della pietra aiuta a legarsi efficacemente quando viene utilizzata come aggregato di calcestruzzo. Queste proprietà spesso rendono il cenere vulcanico e le scorie buone rocce per la produzione di aggregati leggeri, calcestruzzo leggero e granuli per coperture.
La bassa densità di scorie vulcaniche e scorie li rende più facili da maneggiare quando vengono utilizzati in giardini, fioriere, griglie a gas, saune e altri usi simili. L'elevata superficie di queste rocce le rende adatte per la pietra filtrante in alcune applicazioni di smaltimento e drenaggio delle acque reflue. La loro forma angolare e la bassa densità li rendono adatti per l'uso come materiale di trazione che si sviluppa su autostrade innevate.
Marmo
Il marmo a grana fine e il marmo dolomitico possono essere frantumati e utilizzati per la maggior parte degli stessi scopi del calcare. Quando grossolanamente cristalline, queste rocce spesso si rompono in pezzi a causa della scissione, che può ridurre la loro durata.
Alcuni marmi bianchi sono abbastanza puri da poter essere frantumati, lavorati per rimuovere le impurità e usati come pietra di grado chimico, melù, riempitivi, estensori e persino in cosmetici e integratori alimentari per umani e animali. Questi marmi di elevata purezza fanno parte della pietra frantumata più preziosa.
Ghiaia: Questi ciottoli, con forme arrotondate prodotte dal trasporto per via d'acqua, sono ciò che i geologi chiamerebbero "ghiaia". Tuttavia, la maggior parte delle persone usa la parola "ghiaia" in modo intercambiabile per "ghiaia" o "pietrisco".
Pietrisco contro ghiaia
Per un geologo, "pietrisco" e "ghiaia" sono due materiali nettamente diversi. La "pietra schiacciata" è un prodotto commerciale realizzato estraendo la roccia e frantumandola in pezzi angolari. La "ghiaia" è un materiale naturale costituito da particelle di roccia trasportate dall'acqua che hanno un diametro maggiore di due millimetri e di solito hanno una forma arrotondata a causa del loro trasporto d'acqua. La forma dei grani e il ruolo dell'uomo nella loro produzione sono le differenze che separano la pietra frantumata dalla ghiaia.
La persona media negli Stati Uniti usa raramente il termine "pietrisco". Invece, la parola "ghiaia" è usata genericamente per quasi ogni tipo di materiale roccioso con una dimensione delle particelle superiore a pochi millimetri. La loro "ghiaia" comprende sia la pietra frantumata che la ghiaia dei geologi.
Produzione di pietrisco degli Stati Uniti: Valore della pietra frantumata prodotta nel 2015 dallo Stato. Questa mappa mostra i principali siti di produzione come punti neri e gli stati sono classificati in base alla loro produzione di pietrisco in base al valore del dollaro durante l'anno solare 2015. L'istogramma nella parte inferiore dell'immagine mostra gli stati in ordine di classificazione.
Trasporti, importazioni, esportazioni
La pietra frantumata è un prodotto sfuso molto pesante e molto costoso da gestire e trasportare. Nel 2012, il costo medio della pietrisco negli Stati Uniti presso il sito dell'impianto è stato di $ 9,75 per tonnellata. Il trasporto verso il cantiere può aumentare significativamente il costo della pietra. Almeno l'80% della pietra frantumata prodotta negli Stati Uniti lascia la fabbrica su camion. Il trasporto di camion aggiunge ulteriori 12-15 centesimi per tonnellata-miglio al costo consegnato della pietra. Ad esempio, se l'impianto si trova a 20 miglia dal cantiere, il costo del trasporto sarà compreso tra $ 2,40 e $ 3,00 per tonnellata.
Il trasporto ferroviario e di chiatte ha ridotto i costi per tonnellata-miglio; tuttavia, pochissime cave si trovano su linee ferroviarie o fiumi. La maggior parte della pietra spedita per ferrovia o chiatta deve quindi essere caricata su un camion per il trasporto locale. Il costo di tale movimentazione può essere compreso tra 30 e 50 centesimi per tonnellata. Per questo motivo, la pietra frantumata è un prodotto che di solito viene consumato localmente finché è disponibile materiale che soddisfa le specifiche del lavoro.
Alcune aree metropolitane sono molto costose dalla fonte più vicina di pietrisco. Queste città sono spesso servite da cantieri di distribuzione che ricevono pietrisco per ferrovia o chiatta da cave lontane. Ciò può ridurre significativamente la distanza di autotrasporto e fornire pietre ai consumatori delle città a un costo di consegna inferiore.
Pochissima pietra frantumata viene importata o esportata fuori dagli Stati Uniti. I costi di trasporto e movimentazione sono così elevati che meno dell'1% del consumo interno di pietrisco negli Stati Uniti è coperto dalle importazioni. Con l'eccezione di alcune zone costiere protette da un'ampia pianura di sedimenti anziché di roccia, la pietra frantumata di qualità adeguata è disponibile localmente nella maggior parte degli Stati Uniti.
Sostituti riciclati: Sostituti riciclati per pietrisco. Partendo in alto a sinistra e procedendo in senso orario: calcestruzzo frantumato, macerie di edifici frantumati, mattoni frantumati e ghiaia frantumata con asfalto.
Raccolta differenziata
In tutti gli Stati Uniti, le aziende riciclano materiali da costruzione e li usano come sostituti della pietra frantumata. L'indagine geologica degli Stati Uniti ha ricevuto segnalazioni dai produttori secondo cui circa 30 milioni di tonnellate di sostituti della pietra frantumata sono stati prodotti attraverso il riciclaggio nel 2012. Questo numero annuale è in crescita, ma si ritiene che sia molto inferiore alla quantità effettiva di riciclaggio che viene effettuata, a causa della mancata segnalazione e riciclaggio al di fuori delle aziende incluse nel loro sondaggio annuale sulla pietra frantumata.
Il cemento di Portland usato dai siti di demolizione viene spesso portato in una cava o in un cantiere di distribuzione, dove viene frantumato, lavorato per rimuovere il metallo, schermato su misura e quindi venduto come sostituto della pietra frantumata. Questo materiale funziona bene come riempimento, base stradale e in altri usi in cui la pietra non deve soddisfare rigide specifiche. Il riciclaggio elimina la necessità di un sito di smaltimento e il prodotto può essere venduto dal 50 all'80% del prezzo della pietra di cava.
Il calcestruzzo asfaltico viene spesso riciclato da apparecchiature di pavimentazione specializzate che possono spogliare una strada di asfalto e produrre un prodotto frantumato che può essere utilizzato direttamente sul luogo di lavoro. Anche i mattoni usati e i rifiuti misti di mattoni / calcestruzzo vengono frantumati, dimensionati e venduti come sostituti della pietra frantumata.
Grafico della produzione di pietrisco: Tendenze della produzione di pietrisco negli ultimi 100 anni. Dati da USGS. La produzione di pietrisco è stata generalmente in aumento, con la maggior parte delle gocce causate da recessioni economiche maggiori o minori. La drammatica ascesa iniziò poco dopo la seconda guerra mondiale, quando furono sviluppate attrezzature efficaci per la pista.
Pietra schiacciata: domanda e offerta
La domanda di pietrisco è guidata da progetti di infrastrutture governative, edilizia commerciale e residenziale e altri tipi di costruzione. Il grafico a linee sopra in questa pagina mostra l'andamento della produzione di pietrisco negli Stati Uniti tra il 1915 e il 2017.
Prima della seconda guerra mondiale fu usata una piccola pietra frantumata perché era molto difficile da produrre. Tuttavia, dopo lo sviluppo di attrezzature per binari durevoli (uno dei pochi benefici della guerra), la produzione di pietrisco iniziò a crescere rapidamente. La crescita è stata interrotta da recessioni nell'economia generale, mostrate nel grafico quando la produzione cala di dimensioni variabili. Attualmente, la domanda si sta ancora riprendendo dalla Grande recessione, ma la manutenzione differita delle infrastrutture e i progetti potrebbero generare una grande domanda di pietrisco mentre l'economia si sta riprendendo.
Mappa aggregata: Rappresentazione semplificata di una mappa delle risorse aggregata preparata dall'Arizona Geological Survey per l'area metropolitana di Phoenix e le regioni circostanti. In questa zona, le sabbie e le ghiaie non consolidate associate alle valli fluviali sono una fonte di materiali da costruzione facilmente scavabili e di alta qualità.
Conservazione aggregata
Gli Stati Uniti e la maggior parte degli altri paesi hanno generalmente un'enorme risorsa di pietrisco che, sulla base del suo volume, potrebbe essere considerato inesauribile. Tuttavia, queste risorse significative si stanno rapidamente riducendo man mano che edifici, strade e comunità vengono costruite sopra di loro e la terra viene liberata dall'attività mineraria a causa della conservazione, della suddivisione in zone e dei divieti locali.
Alcune comunità hanno ricevuto maleducati risvegli quando sono stati approvati grandi progetti di costruzione che superano le capacità dei produttori locali di pietre frantumate, ma la fonte più prossima di pietre per specifiche è la distanza di 60 miglia. Ciò può triplicare il costo della pietra frantumata, rovinare il budget per il progetto attuale e aumentare il costo della pietra frantumata per tutte le costruzioni future.
Per evitare ciò, l'industria della pietra frantumata sostiene di identificare le risorse locali di pietra frantumata e di mettere da parte le aree per il loro sviluppo. In tal caso, è possibile garantire una risorsa locale di pietrisco e ridurre i costi di ogni futuro progetto di abitazioni, strade e costruzioni.
Alcuni stati comprendono l'importanza della conservazione aggregata e richiedono ai governi locali di incorporare informazioni sulle risorse aggregate nei loro sforzi di pianificazione. L'Arizona Geological Survey ha preparato una valutazione aggregata delle risorse per l'area metropolitana di Phoenix e le regioni circostanti dell'Arizona per aiutare i governi locali a conformarsi alla legge statale.
"La sezione Protezione aggregata del Regolamento normativo dei diritti, SB 1598, del 2011 richiede alle contee e ai comuni dell'Arizona di rivedere i loro piani generali per identificare gli aggregati nella loro giurisdizione e attuare politiche per preservare le risorse aggregate per un uso futuro evitando l'uso incompatibile del territorio".
Hanno prodotto una mappa generalizzata che raffigura le unità geologiche presenti in superficie che sono state o sono in grado di essere sfruttate per risorse aggregate. Le descrizioni di queste unità geologiche sono incluse nella loro valutazione. La valutazione è disponibile online dove può fungere da strumento di pianificazione della gestione del territorio per i governi locali e come fonte di dati di ricognizione per i produttori aggregati.