모래

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배경

모래는 분해된 암석, 산호 또는 조개 껍질의 매우 작은 입자로 구성된 느슨하고 파편화된 자연 발생 물질입니다. 모래는 아스팔트 및 콘크리트와 같은 건축 자재에 부피, 강도 및 기타 특성을 제공하는 데 사용됩니다. 조경의 장식 재료로도 사용됩니다. 특정 유형의 모래는 유리 제조 및 금속 주조용 성형 재료로 사용됩니다. 다른 모래는 샌드 블라스팅 및 사포를 만드는 연마제로 사용됩니다.

모래는 기원전 6000년 <소형>에 사용되었습니다. 예리한 도구 및 기타 물건을 만들기 위해 돌을 갈아서 연마합니다. 돌은 절삭 날을 연마하기 위해 젖은 사암 조각에 문질러졌습니다. 어떤 경우에는 평평한 암석에 느슨한 모래를 흩뿌리고 모래 표면에 물건을 문질러 매끄럽게 만들었습니다. 유리 유약을 사용한 최초의 구슬은 기원전 3,500-3,000년경에 이집트에서 나타났습니다. 유리는 모래를 녹여서 만들어졌지만 화산 활동에 의해 형성된 자연 발생 유리는 아마도 그보다 훨씬 이전에 알려졌을 것입니다.

미국에서는 1607년 버지니아에 단명한 Jamestown 식민지가 설립되면서 모래를 사용하여 유리를 생산했습니다. 최초의 지속적인 유리 제조 벤처는 Caspar Wistar에 의해 1739년 뉴저지 Wistarburgh에서 형성되었습니다. 건설 목적을 위한 모래 생산은 제1차 세계 대전 중과 1920년대를 통해 포장 도로의 추진으로 크게 증가했습니다. 1940년대 후반과 1950년대 초반의 주택 붐과 건물 건설을 위한 콘크리트 사용의 증가는 생산에 또 다른 활력을 불어넣었습니다.

오늘날, 모래 처리는 모래와 자갈을 공급하는 아주 작은 공장에서 소수의 지역 건설 계약자에 이르기까지 하루에 수백 대의 모래를 다양한 사람들에게 공급하는 고도로 자동화된 대규모 공장에 이르기까지 운영되는 수십억 달러 규모의 사업입니다. 넓은 지역의 고객.

원자재

가장 흔한 모래는 석영과 장석의 입자로 구성됩니다. 석영 모래 입자는 무색 또는 약간 분홍색이며 장석 모래는 분홍색 또는 호박색입니다. 하와이에서 발견되는 것과 같은 검은 모래는 화산 활동에 의해 형성된 흑요석 입자로 구성됩니다. 다른 검은 모래에는 자철광 및 homblende와 같은 재료가 포함됩니다. 산호 모래는 흰색 또는 회색이며 부서진 껍질 조각으로 구성된 모래는 일반적으로 밝은 갈색입니다. 멕시코만의 하얀 모래는 달걀 돌을 의미하는 그리스어에서 파생된 oolite로 알려진 석회암의 매끄러운 입자로 이루어져 있습니다. 뉴멕시코주 화이트샌드의 백사장은 석고결정으로 이루어져 있다. 일반적으로 석고는 빗물에 용해되지만 White Sands 주변은 너무 건조하여 결정체가 살아남아 물결 모양의 모래 언덕을 형성합니다.

실리카 함량이 높은 석영 모래는 유리를 만드는 데 사용됩니다. 석영 모래가 부숴지면 날카로운 모서리가 있는 입자가 생성되는데, 이 입자는 때때로 나무를 매끄럽게 하기 위한 사포를 만드는 데 사용됩니다. 일부 석영 모래는 사암 형태로 발견됩니다. 사암은 압력을 받아 형성되고 탄산칼슘과 같은 시멘트 재료에 의해 함께 고정된 모래 입자로 구성된 퇴적된 암석과 같은 물질입니다. 소수의 사암은 거의 순수한 석영 입자로 구성되며 마이크로프로세서용 반도체 실리콘 칩을 만드는 데 사용되는 실리콘의 공급원입니다.

주조 모래 또는 주조 모래는 금속 주조에 사용됩니다. 약 80%-92%의 실리카, 최대 15%의 알루미나 및 2% 로 구성됩니다. 산화철. 알루미나 함량은 주형 캐비티의 모양을 유지하는 데 필요한 적절한 결합 특성을 주물사에 제공합니다.

강둑에서 퍼올린 모래를 어떤 식으로든 씻거나 분류하지 않은 모래를 제방 모래라고 합니다. 일반 건축 및 조경에 사용됩니다.

모래 입자의 크기에 대한 정의는 다양하지만 일반적으로 모래에는 직경이 약 0.0025~0.08인치(0.063~2.0mm)인 입자가 포함되어 있습니다. 이보다 작은 입자는 실트(silt)로 분류됩니다. 더 큰 입자는 크기에 따라 과립 또는 자갈입니다. 건설 사업에서 입자가 6.4mm(0.25인치) 미만인 모든 골재는 미세 골재로 분류됩니다. 여기에는 모래가 포함됩니다. 입자가 0.25인치(6.4mm)에서 최대 약 15.2cm(6.0인치)인 재료는 굵은 골재로 분류됩니다.

모래의 밀도는 입방 야드당 2,600-3,100파운드(입방 미터당 1,538-1,842kg)입니다. 모래 입자 사이에 갇힌 수분 함량으로 인해 밀도가 크게 달라질 수 있습니다.

제조
프로세스

모래 준비는 자연 분해, 추출, 분류, 세척 및 경우에 따라 분쇄의 5가지 기본 과정으로 구성됩니다. 첫 번째 과정인 자연 분해에는 보통 수백만 년이 걸립니다. 다른 프로세스는 시간이 훨씬 적게 걸립니다.

가공 공장은 운송 비용을 최소화하기 위해 자재의 자연 매장지 바로 근처에 위치합니다. 식물이 모래 언덕이나 해변 옆에 있는 경우 식물은 모래만 처리할 수 있습니다. 강바닥 옆에 위치한 경우 두 재료가 종종 혼합되기 때문에 일반적으로 모래와 자갈을 모두 처리합니다. 대부분의 공장은 고정되어 있으며 수십 년 동안 같은 위치에서 작동할 수 있습니다. 일부 플랜트는 이동식이며 채석장으로 견인될 별도의 구성 요소로 나눌 수 있습니다. 이동식 플랜트는 주변에 고정 플랜트가 없는 원격 건설 프로젝트에 사용됩니다.

처리 공장의 용량은 완제품의 시간당 생산량으로 측정됩니다. 고정식 공장은 시간당 수천 톤을 생산할 수 있습니다. 이동식 플랜트는 더 작고 생산량은 일반적으로 시간당 50-500톤(50.8-508미터톤)입니다.

많은 지역에서 아스팔트 생산 공장 또는 레디 믹스 콘크리트 공장이 모래 및 자갈 공장과 같은 장소에서 운영됩니다. 이러한 경우 모래와 자갈 생산량의 대부분은 아스팔트 및 콘크리트 공장을 위한 비축물로 직접 운반됩니다.

다음 단계는 일반적으로 건설 목적으로 모래와 자갈을 처리하는 데 사용됩니다.

자연 분해

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1 단단한 암석은 빙하의 움직임, 결빙 중 균열에서 물의 팽창, 암석이 서로 떨어지는 충격과 같은 자연적인 기계적 힘에 의해 덩어리로 분해됩니다.

2 암석 덩어리는 초목과 비의 화학적 작용과 기계적 충격이 결합되어 점점 더 작은 입자가 바람과 물에 의해 운반되고 마모되면서 알갱이로 더 세분화됩니다.

3 암석 알갱이가 수로로 운반되면서 일부는 둑을 따라 퇴적되고 나머지는 결국 바다에 도달하여 산호나 조개 조각과 결합하여 해변을 형성할 수 있습니다. 바람에 날리는 모래는 모래 언덕을 형성할 수 있습니다.

추출

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4 모래를 채취하는 것은 프론트 로더라고 하는 고무 타이어 차량으로 강둑에서 퍼 올리는 것처럼 간단할 수 있습니다. 일부 모래는 떠 다니는 준설선을 사용하여 수중에서 굴착됩니다. 이 준설선에는 모래 퇴적물을 풀기 위해 회전하는 커터 헤드와 모래를 빨아들이는 흡입 파이프가 있는 긴 붐이 있습니다.

5 프론트 로더로 모래를 채취하면 트럭이나 기차에 버리거나 컨베이어 벨트에 올려 인근 처리 공장으로 운송합니다. 모래가 수중에서 준설선으로 추출되면 모래와 물의 슬러리가 파이프 라인을 통해 공장으로 펌핑됩니다.

정렬

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6 처리 공장에서 유입되는 물질은 슬러리의 일부로 이미 혼합되지 않은 경우 먼저 물과 혼합되고 피더의 대형 천공 스크린을 통해 배출되어 암석, 점토 덩어리, 막대기 및 기타 이물질. 재료가 점토나 흙과 심하게 결합되어 있는 경우 블레이드 밀을 통과하여 더 작은 덩어리로 분해될 수 있습니다.

7 그런 다음 재료는 크기에 따라 입자를 분리하기 위해 구멍 직경이나 구멍이 다른 여러 개의 구멍이 뚫린 스크린 또는 판을 통과합니다. 스크린이나 판은 너비가 최대 3.1m, 길이가 최대 28피트(8.5m)이며 수평에서 약 20-45도 각도로 기울어져 있습니다. 각 층의 갇힌 물질이 스크린 끝에서 분리된 컨베이어 벨트로 흘러갈 수 있도록 진동됩니다. 가장 큰 구멍이 있는 가장 거친 스크린이 맨 위에 있고 스크린 아래에 점차적으로 작은 구멍이 있습니다.

세탁

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8 가장 거친 체에서 나오는 재료는 추가 스크리닝 전에 통나무 세척기에서 세척됩니다. 이 장비의 이름은 스크러빙 작업에 추가하기 위해 모래와 자갈로 채워진 회전 드럼 안에 짧은 길이의 통나무를 넣는 초기 관행에서 비롯됩니다. 현대식 통나무 와셔는 물마루의 축을 따라 내려가는 샤프트에 부착된 천천히 회전하는 블레이드가 있는 약간 기울어진 수평 물마루로 구성됩니다. 칼날은 재료가 물마루를 통과할 때 재료를 휘젓고 남아 있는 점토나 부드러운 흙을 제거합니다. 더 큰 자갈 입자는 분리되어 다른 크기로 선별되며, 자갈에 부착된 더 작은 모래 입자는 다시 운반되어 들어오는 물질의 흐름에 추가될 수 있습니다.

9 중간 스크린에서 나오는 재료는 다양한 골재 혼합물을 만들기 위해 더 거친 자갈이나 더 미세한 모래와 함께 저장되고 혼합될 수 있습니다.

10 가장 미세한 스크린을 통과한 물과 물질을 수평형 모래분류조로 펌핑한다. 혼합물이 탱크의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 흐르면 모래는 바닥으로 가라앉아 일련의 통에 갇히게 됩니다. 크고 무거운 모래 입자가 먼저 떨어지고 점차적으로 작은 모래 입자가 떨어지는 반면 가벼운 실트 입자는 물의 흐름으로 운반됩니다. 그런 다음 물과 미사를 분류 탱크 밖으로 펌핑하고 침전기를 통해 미사를 바닥에 가라앉혀 제거합니다. 깨끗한 물은 다시 사용하기 위해 피더로 재순환됩니다.

11 모래를 경사 실린더 내부로 천천히 이동시키는 회전식 탈수 나사를 사용하여 분류 탱크 바닥의 통에서 모래를 제거합니다. 그런 다음 다른 크기의 모래를 다시 세척하여 남아 있는 실트를 제거하고 컨베이어 벨트를 통해 저장용 비축장으로 운반합니다.

분쇄

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12 일부 모래는 자연적으로 얻을 수 없는 특정 크기나 모양을 만들기 위해 부수어집니다. 상기 크러셔는 상부 회전콘과 하부 고정콘 사이에 아주 작은 간격으로 모래가 떨어지는 회전콘 타입일 수 있다. 이 분리 거리보다 큰 입자는 중금속 원뿔 사이에서 부서지고 생성된 입자는 바닥으로 떨어집니다.

품질 관리

대부분의 대규모 골재 처리 공장은 컴퓨터를 사용하여 재료의 흐름을 제어합니다. 들어오는 재료의 공급 속도, 선별 스크린의 진동 속도 및 모래 분류 탱크를 통한 물의 유속은 모두 완제품의 비율을 결정하며 모니터링 및 제어되어야 합니다. 아스팔트 및 콘크리트 혼합물에 대한 많은 사양은 골재 크기와 모양의 특정 분포를 요구하며 골재 생산자는 모래 준비는 자연 분해, 추출, 분류, 세척 및 경우에 따라 5가지 기본 과정으로 구성됩니다. 눌러 터뜨리는. 모래는 부유식 준설선 또는 프론트 로더에 의해 발생하는 위치에서 추출됩니다. 준설선은 파이프라인을 통해 모래와 물의 슬러리를 처리 공장으로 전달하는 반면, 프론트 로더는 단순히 모래를 퍼 올려 트럭이나 컨베이어 벨트로 옮겨 공장으로 운반합니다. 모래는 크기가 다른 입자를 분리하는 일련의 스크린을 통해 분류됩니다. 모래는 세척되고 더 작은 입자는 모래 분류 탱크로 보내져 입자가 더 분리됩니다. 더 작은 입자가 필요한 경우 일부 입자가 부서질 수 있습니다. 모래와 자갈이 해당 사양을 충족하는지 확인하십시오.

미래

많은 지역에서 모래와 자갈의 생산은 점점 더 엄격한 제한을 받고 있습니다. 연방 청정수법(Federal Clean Water Act)에 따라 운영되는 미 육군 공병대는 강, 개울 및 기타 수로에서 모래 추출에 대한 허가를 요구했습니다. 이러한 허가를 얻는 데 필요한 특별 연구 비용은 종종 너무 비싸서 소규모 회사가 계속 운영할 수 없습니다. 다른 경우에는 기존 골재 처리 공장 주변의 주거 개발로 인해 소음, 먼지 및 트럭 교통에 대한 제한이 발생했습니다. 특정 지역에 대한 이러한 제한의 전반적인 결과는 건설에 사용되는 모래와 자갈이 미래에 상당히 증가된 비용으로 지역 외부에서 운송되어야 한다는 것입니다.