自然科普:全球麵臨沙子短缺危機?我們缺的不是沙子,而是...
作者:關鵬
發布時間:2021-05-10
瀏覽次數:1094

  前不久,美國媒體(ti) CNBC報道了一條讓很多人感到費解的消息,稱目前全球正在麵臨(lin) 沙子短缺的危機。

  緊接著,CCTV再次報道了一則新聞,稱坐落在沙漠中的阿聯酋,每年要從(cong) 國外進口沙子,迪拜每年也要花至少4億(yi) 美元進口沙子。

  

  沙子是真的不夠用了嗎?

  沙漠裏的沙子那麽(me) 多,為(wei) 什麽(me) 不用呢?

  多個(ge) 報道提到,“沙漠的沙子顆粒非常的細小,在顯微鏡下可以看到,沙子由於(yu) 風蝕形成而非常圓潤,不能作為(wei) 建築用砂”,這個(ge) 表述基本是正確的。

  但並不是因為(wei) “圓潤”不適合用於(yu) 建築,而是風成砂分選性更高,粒度非常小,以至於(yu) 很難承擔建築中的骨料的作用。一些水成砂的磨圓度可以非常高,但依然可以作為(wei) 優(you) 質的建築用砂。

  但沙漠中的沙子並非一定不能用於(yu) 建築,沙漠地區一些低矮的建築,當地的沙子配合粘土和其他的一些充當骨料的成分,依然可以滿足建設要求。

  

  風的吹揚讓沙漠中的砂子顆粒更細

  (圖片來源:Pixabay.com,CC0)

  砂石能否用於(yu) 建築的決(jue) 定性條件在於(yu) 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,實現骨料的抗壓和抗剪。

  阿聯酋之所以需要大量進口砂石,更確切的是因為(wei) 其建設的建築物設計需求大,需要理化特性更好的砂石骨料。

  如何才能成為(wei) 一粒合格的建築用砂?

  成為(wei) 合格的建築用砂的標準並不高,但人類使用現代混凝土的曆史僅(jin) 百餘(yu) 年,但很多建築物的設計使用壽命都要超過這個(ge) 數。所以,很多建築材料的問題是在幾十年後才發現的,進而對建築骨料的認識也一直在發展變化,要成為(wei) 優(you) 質建築砂的要求也越來越高。

  最開始的要求僅(jin) 僅(jin) 是砂的粒度(細度模數)和配比,配合碎石滿足建築骨架的構建。

  但後來人們(men) 發現,建築用砂中的含泥量和石粉含量,會(hui) 影響粘合劑(主要是水泥)的效用。

  隨著建築設計需求的提高,發現砂子的材質(成砂母質),自身堅固性對建築抗壓性有很大的影響。

  

  生產(chan) 中用到不同粒度的砂石骨料

  (圖片來源:作者拍攝)

  在混凝土成型後的若幹年後,發現堿性物質與(yu) 活性成分發生化學反應,會(hui) 生成膨脹物質(或吸水膨脹物質)而引起混凝土產(chan) 生內(nei) 部自膨脹應力而開裂,這就是混凝土的堿集料反應。

  沙漠中堿含量高,會(hui) 影響建築使用。這些原因都製約了沙漠的沙子成為(wei) 優(you) 質建築用砂,不能滿足一些強度要求稍高的建築。

  我們(men) 也不難理解為(wei) 何擁有堪稱藍星建築展覽館的迪拜、阿布紮比等城市的阿聯酋需要舍近求遠的滿世界進口優(you) 質砂石了。

  全球砂石資源並不缺,真正危機的是開采方式

  如果家裏正在裝修或者對建築行業(ye) 有所了解的話,就會(hui) 發現當下的砂石價(jia) 格確實水漲船高,真的是砂石短缺導致價(jia) 格上漲嗎?

  首先可以確定的是,我們(men) 並不缺少砂石資源,特別是人類城市的發展特點——逐水而居,導致世界上絕大多數城市都建設在衝(chong) 積平原上,既有平整的土地用於(yu) 耕種和建設房屋,又可以獲得足夠的水源和便捷的交通,而在這些衝(chong) 積平原下還有著豐(feng) 富的砂石資源。

  不缺砂石資源,為(wei) 什麽(me) 還會(hui) 有沙子危機?

  問題出在砂石資源開采方式上。

  天然砂資源作為(wei) 無風險礦種,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,也不需要什麽(me) 複雜的開采技術,甚至連礦山開采中幾乎非常常規的炸藥都不需要申請,隻需要一台鉤機就可以滿足采掘條件(這也是天然砂盜采嚴(yan) 重的重要原因)。

  

  生產(chan) 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,簡單鬆散的賦存特點也決(jue) 定了天然砂必須使用露天開采的生產(chan) 方式,而且開采厚度不大,但挖掘麵積大,這就造成了極大的生態成本。

  

  開采麵巨大的露天砂石礦山 (圖片來源:作者拍攝)

  當人民對生活環境和生態安全的需求迫切起來,社會(hui) 經濟可持續發展和循環經濟成為(wei) 最響亮的聲音,這種環境代價(jia) 巨大的天然砂產(chan) 業(ye) 發展必然受到管控。

  

  新型砂石骨料生產(chan) 全封閉的車間,極大的減少的粉塵等環境影響

  (圖片來源:作者拍攝)

  從(cong) 產(chan) 業(ye) 角度來看,對砂石土礦山采減數減量的管控,從(cong) 源頭確定了合法開采砂石土礦山的數量和規模,匹配產(chan) 能、產(chan) 量和需求三者的關(guan) 係,提高大中型礦山的比例,關(guan) 停隨便一挖的小礦山,留存集約化、規模化的大中型礦山。

  

  滿足綠色礦山建設要求的新型砂石骨料生產(chan) 基地沙盤

  (圖片來源:作者拍攝)

  在國土空間管製的角度,隨著新的“國土空間規劃體(ti) 係”建立,生態保護紅線、永久基本農(nong) 田和城鎮開發邊界三條管製區域落地,留給對環境影響巨大的礦業(ye) 生產(chan) 的時間不多了(大霧:空間不多了)。

  以遼寧省為(wei) 例,2018年底出台了號稱曆史上最強的《關(guan) 於(yu) 深入貫徹落實新發展理念全麵實施非煤礦山綜合治理的意見》(遼委發〔2018〕49號)管控政策,砂石土礦山從(cong) 2018年基期的1200餘(yu) 家,減量至2000年末的300家。

  當然這也提高了礦山生產(chan) 的成本和準入門檻,但企業(ye) 也因此獲取了更高的收益,有能力也有願望進行合理的編寫(xie) 並實施《礦產(chan) 資源開發利用方案》和《礦山地質環境保護與(yu) 治理恢複方案》,進行綠色礦山建設等高投入,降低生態和環境影響的生產(chan) 工作,進而實現了砂石產(chan) 業(ye) 的供給側(ce) 調整。

  如此一來,砂石價(jia) 格也出現了迅速上漲,而且引起了一些聲音。但這種上漲是在一個(ge) 合理的區間內(nei) ,而且也是對生態影響的合理補償(chang) 。

  未來獲取砂石資源還有哪些好的途徑?

  鑒於(yu) 新時代中國特色社會(hui) 主義(yi) 可持續發展思想和十八大提出的生態文明建設,合理控製天然砂開采,逐步提升機製砂石等替代砂源利用比例,優(you) 化產(chan) 銷布局,加快構建區域供需平衡、價(jia) 格合理、綠色環保、優(you) 質高效的砂石產(chan) 業(ye) 體(ti) 係的礦政管理工作勢在必行。

  

  不同粒度的機製砂生產(chan) 車間 (圖片來源:作者拍攝)

  多部委聯合發布的《關(guan) 於(yu) 推進機製砂石行業(ye) 高質量發展的若幹意見》,就是在砂石價(jia) 格的上漲,市場需求仍然巨大,刺激機製砂產(chan) 業(ye) 興(xing) 起的的背景下出台的。

  正所謂,天然不夠,機製來湊,天然砂資源被嚴(yan) 格管控,但依然有非常多的具備製砂潛質的材料可以開發。

  除了大家想到的河道航道疏浚砂、水庫庫區淤積砂,甚至海砂,建築垃圾、礦山剝離廢石、礦渣和尾礦等砂石資源,在符合安全、生態環保要求的前提下也可以實現“變廢為(wei) 寶”。

  

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

  因為(wei) 綠色文明建設需求的提升,建築用砂的要求也越來越高,出現了生產(chan) 方式和銷售價(jia) 格雙提升。在製砂機的卷動下,砂子也“卷”了起來!

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

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

  感謝中國建築材料工業(ye) 地質勘查中心遼寧總隊荊博對文章科學性的審核。

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號,在對話框:
回複【最新活動】,了解近期科普活動
回複【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】,了解最新科普研學營
回複【科普課堂】,了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】,了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】,了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】,學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】,了解更多博物學院活動詳情

聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者