Areia

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Antecedentes

A areia é um material solto, fragmentado e de ocorrência natural, que consiste em partículas muito pequenas de rochas, corais ou conchas decompostas. A areia é usada para fornecer volume, resistência e outras propriedades aos materiais de construção, como asfalto e concreto. Também é utilizado como material decorativo em paisagismo. Tipos específicos de areia são usados ​​na fabricação de vidro e como material de moldagem para fundição de metal. Outra areia é usada como abrasivo no jato de areia e para fazer lixa.

A areia foi usada já em 6000 a.C. moer e polir pedras para fazer ferramentas afiadas e outros objetos. As pedras foram esfregadas em um pedaço de arenito úmido para afiar a lâmina. Em alguns casos, areia solta foi espalhada em uma rocha plana e objetos foram esfregados contra a superfície arenosa para alisá-los. As primeiras contas com esmalte de vidro surgiram no Egito por volta de 3.500-3.000 a.C. O vidro era feito com areia derretida, embora o vidro natural formado pela atividade vulcânica fosse provavelmente conhecido muito antes dessa época.

Nos Estados Unidos, a areia foi usada para produzir vidro já em 1607, com a fundação da colônia Jamestown, de curta duração, na Virgínia. O primeiro empreendimento sustentado de fabricação de vidro foi formado em 1739 em Wistarburgh, New Jersey, por Caspar Wistar. A produção de areia para fins de construção cresceu significativamente com a busca por estradas pavimentadas durante a Primeira Guerra Mundial e durante a década de 1920. O boom imobiliário do final dos anos 1940 e início dos anos 1950, juntamente com o aumento do uso de concreto para a construção civil, proporcionou outro impulso na produção.

Hoje, o processamento de areia é um negócio de bilhões de dólares com operações que vão desde fábricas muito pequenas que fornecem areia e cascalho para alguns empreiteiros de construção locais até fábricas muito grandes e altamente automatizadas que fornecem centenas de caminhões de areia por dia para uma grande variedade de clientes em uma grande área.

Matérias-primas

A areia mais comum é composta por partículas de quartzo e feldspato. As partículas de areia de quartzo são incolores ou ligeiramente rosadas, enquanto a areia de feldspato tem uma cor rosa ou âmbar. As areias negras, como as encontradas no Havaí, são compostas por partículas de obsidiana formadas por atividade vulcânica. Outras areias negras incluem materiais como magnetita e homblenda. As areias dos corais são brancas ou cinza, e as areias compostas por fragmentos de conchas quebradas são geralmente marrom claro. As areias brancas do Golfo do México são feitas de partículas lisas de calcário conhecidas como oólito, derivado da palavra grega que significa pedra de ovo. As areias brancas de White Sands, Novo México, são feitas de cristais de gesso. Normalmente, o gesso é dissolvido pela água da chuva, mas a área ao redor de White Sands é tão árida que os cristais sobrevivem para formar dunas ondulantes.

As areias de quartzo, com alto teor de sílica, são usadas para fazer vidro. Quando as areias de quartzo são esmagadas, elas produzem partículas com bordas afiadas e angulares que às vezes são usadas para fazer lixa para alisar madeira. Alguma areia de quartzo é encontrada na forma de arenito. O arenito é um material sedimentar semelhante a uma rocha, formado sob pressão e composto de partículas de areia mantidas juntas por um material de cimentação, como o carbonato de cálcio. Alguns arenitos são compostos de partículas de quartzo quase puras e são a fonte do silício usado para fazer chips de silício semicondutores para microprocessadores.

Areias de moldagem, ou areias de fundição, são usadas para fundição de metal. Eles são compostos por cerca de 80% -92% de sílica, até 15% de alumina e 2% óxido de ferro. O teor de alumina dá à areia de moldagem as propriedades de ligação adequadas necessárias para manter a forma da cavidade do molde.

A areia recolhida da margem de um rio e não lavada ou seleccionada de nenhuma forma é designada por areia corrente. É utilizado na construção geral e paisagismo.

A definição do tamanho das partículas de areia varia, mas em geral a areia contém partículas que medem cerca de 0,0025-0,08 pol. (0,063-2,0 mm) de diâmetro. Partículas menores do que isso são classificadas como lodo. Partículas maiores são grânulos ou cascalho, dependendo de seu tamanho. No negócio de construção, todos os materiais agregados com partículas menores que 0,25 pol. (6,4 mm) são classificados como agregados finos. Isso inclui areia. Materiais com partículas de 0,25 pol. (6,4 mm) até cerca de 6,0 pol. (15,2 cm) são classificados como agregados grossos.

A areia tem uma densidade de 2.600-3.100 libras por jarda cúbica (1.538-1.842 kg por metro cúbico). O conteúdo de água presa entre as partículas de areia pode fazer com que a densidade varie substancialmente.

O processo de fabricação

A preparação da areia consiste em cinco processos básicos:decomposição natural, extração, triagem, lavagem e, em alguns casos, trituração. O primeiro processo, a decomposição natural, geralmente leva milhões de anos. Os outros processos demoram consideravelmente menos tempo.

A planta de processamento está localizada nas imediações do depósito natural do material para minimizar os custos de transporte. Se a planta estiver localizada próxima a uma duna de areia ou praia, a planta pode processar apenas areia. Se estiver localizado próximo ao leito de um rio, geralmente processará areia e cascalho porque os dois materiais costumam estar misturados. A maioria das usinas é estacionária e pode operar no mesmo local por décadas. Algumas plantas são móveis e podem ser divididas em componentes separados para serem rebocados até o local da pedreira. As plantas móveis são utilizadas para projetos de construção remotos, onde não há plantas fixas nas proximidades.

A capacidade da planta de processamento é medida em toneladas por hora de saída de produto acabado. As plantas estacionárias podem produzir vários milhares de toneladas por hora. As fábricas móveis são menores e sua produção geralmente fica na faixa de 50-500 toneladas (50,8-508 toneladas métricas) por hora.

Em muitos locais, uma usina de produção de asfalto ou uma usina de concreto pré-misturado opera no mesmo local que a usina de areia e cascalho. Nesses casos, grande parte da saída de areia e cascalho é transportada diretamente para pilhas de estoque para as usinas de asfalto e concreto.

As etapas a seguir são comumente usadas para processar areia e cascalho para fins de construção.

Decomposição natural

• 1 A rocha sólida é dividida em pedaços por forças mecânicas naturais, como o movimento das geleiras, a expansão da água em rachaduras durante o congelamento e os impactos das rochas que caem umas sobre as outras.
• 2 Os pedaços de rocha são posteriormente quebrados em grãos pela ação química da vegetação e da chuva combinada com impactos mecânicos conforme as partículas progressivamente menores são carregadas e desgastadas pelo vento e pela água.
• 3 À medida que os grãos de rocha são carregados para os cursos de água, alguns são depositados ao longo da margem, enquanto outros eventualmente chegam ao mar, onde podem se juntar a fragmentos de coral ou conchas para formar praias. A areia transportada pelo vento pode formar dunas.

Extração

• 4 A extração de areia pode ser tão simples quanto retirá-la da margem do rio com um veículo com pneus de borracha chamado de carregador frontal. Parte da areia é escavada debaixo d'água usando dragas flutuantes. Essas dragas têm uma longa lança com uma cabeça de corte giratória para soltar os depósitos de areia e um tubo de sucção para sugar a areia.
• 5 Se a areia for extraída com um carregador frontal, ela é então despejada em um caminhão ou trem, ou colocada em uma correia transportadora para transporte para a planta de processamento próxima. Se a areia for extraída da água com uma draga, a lama de areia e água é bombeada por um duto para a planta.

Classificação

• 6 Na planta de processamento, o material que chega é primeiro misturado com água, se ainda não estiver misturado como parte de uma pasta, e é descarregado através de uma grande tela perfurada no alimentador para separar as rochas, pedaços de argila, varas e outros materiais estranhos. Se o material estiver fortemente ligado com argila ou solo, ele pode então passar por um moinho de lâmina que o divide em pedaços menores.
• 7 O material então passa através de várias / telas perfuradas ou placas com diferentes diâmetros de orifícios ou aberturas para separar as partículas de acordo com o tamanho. As telas ou placas medem até 10 pés (3,1 m) de largura por até 28 pés (8,5 m) de comprimento e são inclinadas em um ângulo de cerca de 20-45 graus da horizontal. Eles são vibrados para permitir que o material preso em cada nível saia da extremidade da tela e entre em correias transportadoras separadas. A tela mais grossa, com os maiores orifícios, fica no topo, e as telas embaixo têm orifícios progressivamente menores.

Lavando

• 8 O material que sai da tela mais grossa é lavado em uma lavadora de toras antes de ser peneirado novamente. O nome para este equipamento vem da prática inicial de colocar toras de madeira curtas dentro de um tambor giratório cheio de areia e cascalho para adicionar à ação de esfregar. Uma moderna lavadora de toras consiste em uma calha horizontal ligeiramente inclinada com lâminas giratórias, presas a um eixo que desce no eixo da calha. As lâminas agitam o material à medida que ele passa pela calha para remover qualquer argila restante ou solo macio. As partículas maiores de cascalho são separadas e selecionadas em tamanhos diferentes, enquanto quaisquer partículas menores de areia que foram fixadas ao cascalho podem ser carregadas de volta e adicionadas ao fluxo de material de entrada.
• 9 O material que sai da (s) tela (s) intermediária (s) pode ser armazenado e misturado com o cascalho mais grosso ou a areia mais fina para fazer várias misturas de agregados.
• 10 A água e o material que passam pela tela mais fina são bombeados para um tanque de classificação de areia horizontal. À medida que a mistura flui de uma extremidade do tanque para a outra, a areia desce para o fundo, onde fica presa em uma série de caixas. As partículas de areia maiores e mais pesadas caem primeiro, seguidas pelas partículas de areia progressivamente menores, enquanto as partículas de lodo mais leves são carregadas no fluxo de água. A água e o lodo são então bombeados para fora do tanque de classificação e através de um clarificador, onde o lodo se deposita no fundo e é removido. A água limpa é recirculada para o alimentador para ser usada novamente.
• 11 A areia é removida dos silos no fundo do tanque classificador com parafusos rotativos de desaguamento que movem lentamente a areia para cima no interior de um cilindro inclinado. As areias de tamanhos diferentes são então lavadas novamente para remover qualquer lodo remanescente e são transportadas por correias transportadoras para estoques para armazenamento.

Trituração

• 12 Parte da areia é esmagada para produzir um tamanho ou formato específico que não está disponível naturalmente. O triturador pode ser um tipo de cone rotativo em que a areia cai entre um cone rotativo superior e um cone fixo inferior que estão separados por uma distância muito pequena. Quaisquer partículas maiores do que essa distância de separação são esmagadas entre os cones de metal pesado e as partículas resultantes caem do fundo.

Controle de qualidade

A maioria das grandes fábricas de processamento de agregados usa um computador para controlar o fluxo de materiais. A taxa de alimentação do material que chega, a taxa de vibração das telas de classificação e a taxa de fluxo da água através do tanque de classificação de areia determinam as proporções dos produtos acabados e devem ser monitoradas e controladas. Muitas especificações para misturas de asfalto e concreto requerem uma certa distribuição de tamanhos e formas de agregados, e o produtor de agregados deve A preparação da areia consiste em cinco processos básicos:decomposição natural, extração, classificação, lavagem e, em alguns casos esmagamento. A areia é extraída do local em que ocorre por uma draga flutuante ou por um carregador frontal. A draga entrega uma lama de areia e água para a planta de processamento por meio de oleoduto, enquanto o carregador frontal simplesmente coleta a areia para cima e para dentro de caminhões ou correias transportadoras para transporte até a planta. A areia é classificada por meio de uma série de telas que separam partículas de tamanhos diferentes. A areia é lavada, e as partículas menores são enviadas para o tanque de classificação de areia, onde as partículas são posteriormente separadas. Algumas partículas podem ser esmagadas se forem necessárias partículas menores. certifique-se de que a areia e o cascalho atendam a essas especificações.

O Futuro

A produção de areia e cascalho em muitas áreas está sujeita a restrições cada vez mais rigorosas. O Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos, operando sob a Lei Federal de Água Limpa, exige licenças para a extração de areia de rios, córregos e outros cursos d'água. O custo dos estudos especiais necessários para obter essas licenças costuma ser muito caro para permitir que empresas menores continuem operando. Em outros casos, o desenvolvimento residencial nas proximidades das fábricas de processamento de agregados existentes levou a restrições em relação a ruído, poeira e tráfego de caminhões. O resultado geral dessas restrições em certas áreas é que a areia e o cascalho usados ​​para a construção terão que ser transportados de fora da área a um custo significativamente aumentado no futuro.