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        全球面臨沙子短缺危機(jī)?我們?nèi)钡牟皇巧匙?,而?..

        來源:科普中國-科普融合創(chuàng)作與傳播 編輯:石成 2021-05-10 16:17:31
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        前不久,美國媒體CNBC報(bào)道了一條讓很多人感到費(fèi)解的消息,稱目前全球正在面臨沙子短缺的危機(jī)。

        緊接著,CCTV再次報(bào)道了一則新聞,稱坐落在沙漠中的阿聯(lián)酋,每年要從國外進(jìn)口沙子,迪拜每年也要花至少4億美元進(jìn)口沙子。

          

        沙子是真的不夠用了嗎?

        沙漠里的沙子那么多,為什么不用呢?

        多個(gè)報(bào)道提到,“沙漠的沙子顆粒非常的細(xì)小,在顯微鏡下可以看到,沙子由于風(fēng)蝕形成而非常圓潤,不能作為建筑用砂”,這個(gè)表述基本是正確的。

        但并不是因?yàn)椤皥A潤”不適合用于建筑,而是風(fēng)成砂分選性更高,粒度非常小,以至于很難承擔(dān)建筑中的骨料的作用。一些水成砂的磨圓度可以非常高,但依然可以作為優(yōu)質(zhì)的建筑用砂。

        但沙漠中的沙子并非一定不能用于建筑,沙漠地區(qū)一些低矮的建筑,當(dāng)?shù)氐纳匙优浜险惩梁推渌囊恍┏洚?dāng)骨料的成分,依然可以滿足建設(shè)要求。

          

        風(fēng)的吹揚(yáng)讓沙漠中的砂子顆粒更細(xì)

        (圖片來源:Pixabay.com,CC0)

        砂石能否用于建筑的決定性條件在于需要具備一定粒度,且分選性不好,參差不齊恰好可以承受多種角度的力,實(shí)現(xiàn)骨料的抗壓和抗剪。

        阿聯(lián)酋之所以需要大量進(jìn)口砂石,更確切的是因?yàn)槠浣ㄔO(shè)的建筑物設(shè)計(jì)需求大,需要理化特性更好的砂石骨料。

        如何才能成為一粒合格的建筑用砂?

        成為合格的建筑用砂的標(biāo)準(zhǔn)并不高,但人類使用現(xiàn)代混凝土的歷史僅百余年,但很多建筑物的設(shè)計(jì)使用壽命都要超過這個(gè)數(shù)。所以,很多建筑材料的問題是在幾十年后才發(fā)現(xiàn)的,進(jìn)而對建筑骨料的認(rèn)識(shí)也一直在發(fā)展變化,要成為優(yōu)質(zhì)建筑砂的要求也越來越高。

        最開始的要求僅僅是砂的粒度(細(xì)度模數(shù))和配比,配合碎石滿足建筑骨架的構(gòu)建。

        但后來人們發(fā)現(xiàn),建筑用砂中的含泥量和石粉含量,會(huì)影響粘合劑(主要是水泥)的效用。

        隨著建筑設(shè)計(jì)需求的提高,發(fā)現(xiàn)砂子的材質(zhì)(成砂母質(zhì)),自身堅(jiān)固性對建筑抗壓性有很大的影響。

          

        生產(chǎn)中用到不同粒度的砂石骨料

        (圖片來源:作者拍攝)

        在混凝土成型后的若干年后,發(fā)現(xiàn)堿性物質(zhì)與活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),會(huì)生成膨脹物質(zhì)(或吸水膨脹物質(zhì))而引起混凝土產(chǎn)生內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂,這就是混凝土的堿集料反應(yīng)。

        沙漠中堿含量高,會(huì)影響建筑使用。這些原因都制約了沙漠的沙子成為優(yōu)質(zhì)建筑用砂,不能滿足一些強(qiáng)度要求稍高的建筑。

        我們也不難理解為何擁有堪稱藍(lán)星建筑展覽館的迪拜、阿布扎比等城市的阿聯(lián)酋需要舍近求遠(yuǎn)的滿世界進(jìn)口優(yōu)質(zhì)砂石了。

        全球砂石資源并不缺,真正危機(jī)的是開采方式

        如果家里正在裝修或者對建筑行業(yè)有所了解的話,就會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)下的砂石價(jià)格確實(shí)水漲船高,真的是砂石短缺導(dǎo)致價(jià)格上漲嗎?

        首先可以確定的是,我們并不缺少砂石資源,特別是人類城市的發(fā)展特點(diǎn)——逐水而居,導(dǎo)致世界上絕大多數(shù)城市都建設(shè)在沖積平原上,既有平整的土地用于耕種和建設(shè)房屋,又可以獲得足夠的水源和便捷的交通,而在這些沖積平原下還有著豐富的砂石資源。

        不缺砂石資源,為什么還會(huì)有沙子危機(jī)?

        問題出在砂石資源開采方式上。

        天然砂資源作為無風(fēng)險(xiǎn)礦種,無論是勘查還是開采都非常容易,既不需要高昂的勘查成本,資源稟賦條件幾乎是肉眼可識(shí),也不需要什么復(fù)雜的開采技術(shù),甚至連礦山開采中幾乎非常常規(guī)的炸藥都不需要申請,只需要一臺(tái)鉤機(jī)就可以滿足采掘條件(這也是天然砂盜采嚴(yán)重的重要原因)。

          

        生產(chǎn)工藝簡單的砂石礦山(圖片來源:作者拍攝)

        但成也蕭何敗也蕭何,簡單松散的賦存特點(diǎn)也決定了天然砂必須使用露天開采的生產(chǎn)方式,而且開采厚度不大,但挖掘面積大,這就造成了極大的生態(tài)成本。

          

        開采面巨大的露天砂石礦山(圖片來源:作者拍攝)

        當(dāng)人民對生活環(huán)境和生態(tài)安全的需求迫切起來,社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)成為最響亮的聲音,這種環(huán)境代價(jià)巨大的天然砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然受到管控。

          

        新型砂石骨料生產(chǎn)全封閉的車間,極大的減少的粉塵等環(huán)境影響

        (圖片來源:作者拍攝)

        從產(chǎn)業(yè)角度來看,對砂石土礦山采減數(shù)減量的管控,從源頭確定了合法開采砂石土礦山的數(shù)量和規(guī)模,匹配產(chǎn)能、產(chǎn)量和需求三者的關(guān)系,提高大中型礦山的比例,關(guān)停隨便一挖的小礦山,留存集約化、規(guī)?;拇笾行偷V山。

          

        滿足綠色礦山建設(shè)要求的新型砂石骨料生產(chǎn)基地沙盤

        (圖片來源:作者拍攝)

        在國土空間管制的角度,隨著新的“國土空間規(guī)劃體系”建立,生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條管制區(qū)域落地,留給對環(huán)境影響巨大的礦業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間不多了(大霧:空間不多了)。

        以遼寧省為例,2018年底出臺(tái)了號(hào)稱歷史上最強(qiáng)的《關(guān)于深入貫徹落實(shí)新發(fā)展理念全面實(shí)施非煤礦山綜合治理的意見》(遼委發(fā)〔2018〕49號(hào))管控政策,砂石土礦山從2018年基期的1200余家,減量至2000年末的300家。

        當(dāng)然這也提高了礦山生產(chǎn)的成本和準(zhǔn)入門檻,但企業(yè)也因此獲取了更高的收益,有能力也有愿望進(jìn)行合理的編寫并實(shí)施《礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案》和《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案》,進(jìn)行綠色礦山建設(shè)等高投入,降低生態(tài)和環(huán)境影響的生產(chǎn)工作,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了砂石產(chǎn)業(yè)的供給側(cè)調(diào)整。

        如此一來,砂石價(jià)格也出現(xiàn)了迅速上漲,而且引起了一些聲音。但這種上漲是在一個(gè)合理的區(qū)間內(nèi),而且也是對生態(tài)影響的合理補(bǔ)償。

        未來獲取砂石資源還有哪些好的途徑?

        鑒于新時(shí)代中國特色社會(huì)主義可持續(xù)發(fā)展思想和十八大提出的生態(tài)文明建設(shè),合理控制天然砂開采,逐步提升機(jī)制砂石等替代砂源利用比例,優(yōu)化產(chǎn)銷布局,加快構(gòu)建區(qū)域供需平衡、價(jià)格合理、綠色環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的砂石產(chǎn)業(yè)體系的礦政管理工作勢在必行。

          

        不同粒度的機(jī)制砂生產(chǎn)車間(圖片來源:作者拍攝)

        多部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)機(jī)制砂石行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》,就是在砂石價(jià)格的上漲,市場需求仍然巨大,刺激機(jī)制砂產(chǎn)業(yè)興起的的背景下出臺(tái)的。

        正所謂,天然不夠,機(jī)制來湊,天然砂資源被嚴(yán)格管控,但依然有非常多的具備制砂潛質(zhì)的材料可以開發(fā)。

        除了大家想到的河道航道疏浚砂、水庫庫區(qū)淤積砂,甚至海砂,建筑垃圾、礦山剝離廢石、礦渣和尾礦等砂石資源,在符合安全、生態(tài)環(huán)保要求的前提下也可以實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。

          

        鐵礦山產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的剝離廢石具有巨大潛力(圖片來源:作者拍攝)

        因?yàn)榫G色文明建設(shè)需求的提升,建筑用砂的要求也越來越高,出現(xiàn)了生產(chǎn)方式和銷售價(jià)格雙提升。在制砂機(jī)的卷動(dòng)下,砂子也“卷”了起來!

        (ps:對文中一會(huì)兒“沙子”,一會(huì)兒又用“砂子”是不是挺懵?

        通常來說,我們使用沙子作為統(tǒng)稱,而使用“砂”則是具有工程意義,意味著對其粒度是有所要求。)

        感謝中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)荊博對文章科學(xué)性的審核。


        來源:科普中國-科普融合創(chuàng)作與傳播

        編輯:石成

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