沙子

在美国，早在 1607 年，随着弗吉尼亚州短暂的詹姆斯敦殖民地的建立，沙子就被用来生产玻璃。第一家可持续玻璃制造企业于 1739 年由 Caspar Wistar 在新泽西州 Wistarburgh 成立。在第一次世界大战期间和 1920 年代，随着铺设道路的推动，用于建筑目的的沙子的产量显着增长。 1940 年代末和 1950 年代初的房地产繁荣，加上建筑施工中混凝土的使用增加，又一次推动了生产。

今天，沙子加工是一项价值数十亿美元的业务，其运营范围从供应沙子和砾石的小型工厂到少数当地建筑承包商，再到每天供应数百卡车沙子的超大型、高度自动化的工厂，以及各种各样的工厂。大面积的客户。

原材料

最常见的沙子由石英和长石颗粒组成。石英砂颗粒无色或略呈粉红色，而长石砂呈粉红色或琥珀色。黑沙，例如在夏威夷发现的沙，由火山活动形成的黑曜石颗粒组成。其他黑砂包括磁铁矿和闪闪石等材料。珊瑚砂呈白色或灰色，由破碎的贝壳碎片组成的砂通常呈浅棕色。墨西哥湾的白色沙滩由光滑的石灰石颗粒组成，称为鲕粒石，源自希腊语，意思是卵石。新墨西哥州白沙的白沙由石膏晶体制成。通常情况下，石膏会被雨水溶解，但白沙周围的地区非常干旱，以至于晶体存活下来形成起伏的沙丘。

石英砂的二氧化硅含量高，可用于制造玻璃。当石英砂被压碎时，它们会产生具有锋利、棱角边缘的颗粒，这些颗粒有时被用来制作砂纸以磨平木材。一些石英砂以砂岩的形式存在。砂岩是一种在压力下形成的类似岩石的沉积物质，由砂粒通过胶结材料（如碳酸钙）粘合在一起。一些砂岩几乎由纯石英颗粒组成，是用于制造用于微处理器的半导体硅芯片的硅的来源。

型砂或铸造砂用于金属铸造。它们由大约 80%-92% 的二氧化硅、高达 15% 的氧化铝和 2% 组成 氧化铁。氧化铝含量使型砂具有保持型腔形状所需的适当粘合性能。

从河岸舀起且未经任何清洗或分类的沙子称为河岸沙。它用于一般建筑和园林绿化。

沙粒大小的定义各不相同，但一般来说，沙子包含直径约为 0.0025-0.08 英寸（0.063-2.0 毫米）的颗粒。比这更小的颗粒被归类为淤泥。较大的颗粒是颗粒或砾石，这取决于它们的大小。在建筑业务中，所有颗粒小于 0.25 英寸（6.4 毫米）的骨料都被归类为细骨料。这包括沙子。颗粒从 0.25 英寸（6.4 毫米）到约 6.0 英寸（15.2 厘米）的材料被归类为粗骨料。

沙子的密度为每立方码 2,600-3,100 磅（每立方米 1,538-1,842 公斤）。沙粒之间截留的水含量会导致密度发生显着变化。

制造
过程

沙子的制备包括五个基本过程：自然分解、提取、分类、洗涤，在某些情况下还包括破碎。第一个过程，自然分解，通常需要数百万年。其他过程花费的时间要少得多。

加工厂紧邻材料的天然矿床，以最大限度地降低运输成本。如果工厂位于沙丘或海滩旁边，则工厂可能只加工沙子。如果它位于河床旁边，它通常会同时处理沙子和砾石，因为这两种材料经常混合在一起。大多数工厂都是静止的，可能在同一地点运行数十年。一些植物是移动的，可以分解成单独的组件拖到采石场。移动设备用于远程建设项目，附近没有任何固定设备。

加工厂的产能以每小时成品产量的吨数来衡量。固定式工厂每小时可生产数千吨。移动设备较小，其产量通常在每小时 50-500 吨（50.8-508 公吨）的范围内。

在许多地方，沥青生产厂或预拌混凝土厂与砂石厂在同一地点运营。在这些情况下，大部分沙子和砾石输出直接输送到沥青和混凝土厂的库存中。

以下步骤通常用于处理用于建筑目的的沙子和砾石。

自然分解

• 1 固体岩石在自然机械力的作用下被分解成块，例如冰川的移动、冻结过程中裂缝中水的膨胀以及岩石相互撞击的影响。
• 2 随着越来越小的颗粒被风和水携带和磨损，在植被和雨水的化学作用以及机械冲击的作用下，大块的岩石被进一步分解成颗粒。
• 3 当岩石颗粒被带入水道时，一些沿着河岸沉积，而另一些最终到达大海，在那里它们可能与珊瑚或贝壳的碎片结合形成海滩。风沙可能会形成沙丘。

提取

• 4 沙子的提取就像使用称为前装载机的橡胶轮胎车辆从河岸铲起一样简单。一些沙子是使用漂浮的挖泥机从水下挖掘出来的。这些挖泥船有一个带有旋转刀头的长臂，用来松动沉积的沙子，还有一根吸管来吸沙。
• 5 如果用前装载机提取沙子，然后将其倾倒到卡车或火车上，或放置在传送带上以运输到附近的加工厂。如果用挖泥船从水下提取沙子，沙子和水的泥浆会通过管道泵送到工厂。

排序

• 6 在加工厂，进料首先与水混合（如果尚未作为泥浆的一部分混合），然后通过进料器中的大穿孔筛网排出，以分离出岩石、粘土块、木棍和其他异物。如果材料与粘土或土壤紧密结合在一起，则它可能会通过刀片研磨机将其分解成更小的块。
• 7 然后，材料通过几个/穿孔的筛网或具有不同孔径或开口的板，以根据尺寸分离颗粒。屏幕或板的尺寸可达 10 英尺（3.1 m）宽，28 英尺（8.5 m）长，并且与水平面倾斜约 20-45 度角。它们被振动，使每一层被困的材料从筛网的末端移开并到达单独的传送带上。具有最大孔的最粗糙的筛网位于顶部，下方的筛网具有逐渐变小的孔。

洗涤

• 8 从最粗的筛网上出来的材料在进一步筛分之前先在原木清洗机中清洗。这件设备的名称来自早期的做法，即将短木原木放入装满沙子和砾石的旋转滚筒内，以增加擦洗作用。现代原木洗衣机由一个略微倾斜的水平槽和缓慢旋转的刀片组成，该刀片连接到一个沿着槽轴运行的轴上。当物料通过槽时，刀片会在物料中搅动，以去除任何剩余的粘土或软土。较大的砾石颗粒被分离出来并筛分为不同的尺寸，而附着在砾石上的任何较小的沙粒可能会被带回并添加到进料流中。
• 9 从中间筛上出来的材料可以储存起来，并与较粗的砾石或较细的沙子混合，制成各种骨料混合物。
• 10 通过最细筛网的水和物料被泵入卧式砂分级池。当混合物从水箱的一端流到另一端时，沙子会沉到底部，并被困在一系列垃圾箱中。较大、较重的沙粒首先脱落，随后逐渐变小的沙粒脱落，而较轻的淤泥颗粒在水流中被带走。然后将水和淤泥从分级罐中泵出并通过澄清池，淤泥沉入底部并被去除。清澈的水被再循环到给料器以再次使用。
• 11 用旋转的脱水螺杆将砂从分级罐底部的料箱中取出，这些螺杆将砂缓慢地向上移动到倾斜圆筒的内部。然后再次清洗不同尺寸的沙子以去除任何残留的淤泥，并通过传送带将其运送到储存库。

粉碎

• 12 一些沙子被压碎以产生自然无法获得的特定尺寸或形状。破碎机可以是旋转锥型，其中沙子落在相隔很小距离的上旋转锥和下固定锥之间。任何大于此分离距离的颗粒都会在重金属锥体之间被压碎，产生的颗粒会从底部掉出。

质量控制

大多数大型骨料加工厂使用计算机来控制材料的流动。来料的进料速度、分选筛的振动速度、通过砂分级槽的水的流量，都决定了成品的比例，必须进行监测和控制。沥青和混凝土混合料的许多规格要求一定的集料尺寸和形状分布，并且集料生产商必须 沙子的制备包括五个基本过程：自然分解、提取、分选、洗涤，在某些情况下粉碎。沙子是通过浮动挖泥机或前装载机从它发生的位置提取的。挖泥船通过管道将沙子和水的泥浆输送到加工厂，而前装载机只需将沙子舀起并装入卡车或传送带上，以便运输到工厂。沙子通过一系列筛网进行分类，这些筛网将不同大小的颗粒分开。沙子被洗涤，较小的颗粒被送到沙子分级罐，在那里进一步分离颗粒。如果需要更小的颗粒，一些颗粒可能会被压碎。确保沙子和砾石符合这些规格。

未来

许多地区的砂石生产受到越来越严格的限制。美国陆军工程兵团根据《联邦清洁水法》运作，要求获得从河流、溪流和其他水道中提取沙子的许可。获得这些许可所需的特殊研究成本通常太高，无法让小公司继续运营。在其他情况下，现有骨料加工厂附近的住宅开发导致噪音、灰尘和卡车交通受到限制。某些地区的这些限制的总体结果是，用于建筑的沙子和砾石将来必须从该地区以外的地方运输，成本会大大增加。