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井礦鹽
來源:互聯網

井礦鹽(well rock salt)是用地下開采即開礦井的方法開采出來的鹽,主要化學成分是氯化鈉,但其品味高低不一,一般的含氯化鈉70~80%,最高的達98%,低的只有30~60%。

中國生產食用鹽使用的原料有海鹽、井礦鹽、青鹽,其構成比例分別為22%、61%、17%。井礦鹽是一種原鹽,通常以固體鹽或天然鹵水形式存在于自然中,其開采方式分為旱采、水采。由于從井中取出的鹽包含多種雜質,如:鉀鹽芒硝硫酸鈉鈣芒硝石膏硼礦堿石等礦種,及硼、鋰、、、、鍺、稼、溴、碘等有用元素。需要經過凈化,再蒸發成為成品鹽。這些鹽被應用于食品或工業領域,食品上已經成為人類日常飲食不可或缺的調味品;工業上可用于合成純堿,制取鹽酸氫氧化鈉等方面。

相關歷史

井礦鹽,來源于地下礦井中的開采,最早的井鹽深井鉆探技術,可以追溯到北宋中期發明(北宋中期以前未人工挖井技術),卓筒井工藝的發明和發展為開采地下深處巖石中富存的鹽鹵等礦產資源奠定了基礎;在此之后,12世紀俄羅斯應用鉆井技術開發鹽田;19世紀美國使用鉆井技術鉆探鹽井。

1825年至1892年,隨著位于四川自貢的自流井大安區巖鹽礦床被發現,中國鉆井技術從旱采發展到水溶開采,并且該鹽體的發現,改變了川鹽生產2000多年來長期仰依自然鹵水的現狀。汲鹵方面,初期都用水泵,隨著井身加深,到20世紀40年代,美國改用多級潛鹵泵,可將幾千米深的天然鹵水汲到地面。對地下的石鹽礦床,俄國在17世紀開始采用坑道峒室水溶開采法,間斷地或連續地把淡水注入坑道,溶解鹽層,獲得膽巴。1888年,美國塞拉古斯地區創單井對流水溶開采法(見井礦鹽),投資少,可開采埋藏較深(3000m左右)的巖鹽。20世紀30年代以后推廣到世界主要巖鹽生產國,但回采率低(10~20%)。

70年代以來逐步向自動化方向發展。德國的油墊法水溶開采,對淡水鹵水壓力、流量、溫度、濃度及水泵閥門的啟閉,統由中央控制室操作,達到了遙測、 遙訊、 遙控。美國、加拿大等國的壓裂法,采用先進的物探測井手段,確定壓裂部位;建立數學模擬,通過鹽體應力狀態的研究,確定壓裂方向;采用定向斜井噴射、爆破及下分隔器定向等特殊井下作業技術,都取得了明顯的功效。

產地分布

美國和中國是世界上兩大產鹽國,占全球產量的40%左右。中國地下膽巴礦床分布于川、滇、藏、青、新、鄂、贛、魯等省區。其中四川自貢、五通橋區地區開發地下鹵水最早,迄今已有2200多年歷史,且至今尚在開采,生產井鹽。美國的 井、礦、青鹽蘊藏量很大,一半以上的州有鹽的資源。主要鹽礦在海灣盆地,礦藏面積約有萬平方公里, 以及路易斯安那州得克薩斯州等五個州,向南一直延伸到墨西哥灣

分類

鹽是食品和工業不可或缺的必需品,井礦鹽以其產出形式分為井鹽和礦鹽,都是原鹽的一種。

井鹽,以地下天然膽巴為原料,用煎熬法或真空制鹽法制得,結晶粒均勻,色白,泥沙雜質較少。天然鹵水為含溶解鹽的天然水,一般將含鹽量大于5%(質量分數)或礦化度不小于50 g/L的稱為鹵水(亦有將礦化度為35 g/L的列為鹵水)。天然鹵水為淡黃綠色,因所含離子不同而呈顏色各異的液體,如四川省古鹵水有黃鹵水、黑鹵水(稱黃鹵、黑鹵)。天然膽巴按所含化學成分不同分為氯化物型、硫酸鹽型和碳酸根型3大類。

礦鹽,亦稱“石鹽”、“石鹽”,從原生巖鹽礦床中旱采或水采制得。中國礦鹽一般埋藏較深,多采用水采。鹽的水溶性特征對地質勘查和鉆井開采具有重要的意義,使深井(2000 m以上)鉆孔開采不會引起瓶頸現象,且為井下壓裂貫通井群提供了有利條件。

生產

井礦鹽的生產有采鹵和制鹽兩個環節。

采鹵

采鹵分天然鹵和鉆井水溶兩種不同的情況。

地下天然鹵水的開采時,鉆井通達鹵水層,根據埋藏深淺、賦存狀態及含氣量大小,決定是使用提撈法、氣舉法、抽油采鹵、深井潛鹵泵或是自噴式采鹵法。提撈法類似于從井里打水,此方法效率低,一般不采用;氣舉法,將高壓天然氣或壓縮空氣經中心管連續壓入鹵水中,使在套管環狀空間內形成氣、液混合體,比重因而減小,液面逐漸上升,最后升至井口,由套管出口流出,達到氣舉采鹵的目的,但是此方法后續需要氣液分離。深井潛鹵泵是利用安裝在井下的潛鹵泵,將鹵水抽到地面,一般井深過深時采用此方法。自噴式采鹵是利用含鹵層靜壓力與中心管下部井底壓力之差。壓差越大,產鹵量越高;但壓差過大,會使鹵水層的能量迅速消耗,影響自噴期限和采收率。

鉆井水溶法分峒室水溶開采和地面鉆井水溶開采。前者大都是在房柱法旱采的基礎上建造峒室,然后向峒室注滿淡水,靜溶礦石,得到高濃度鹵水,再抽至地面作為制鹽原料;后者是在地面鉆井通達石鹽礦體,注水溶解巖鹽,鹵水返至地面。鉆井水溶開采常用的有單井對流、油(氣)墊、水力壓裂等方法。對流法的機械化程度較高,成本較低,打一口井到鹽層,下兩層套管,從其中一層管注入水,溶解鹽層,由另一根管子把鹵水抽上來。壓裂法是將地面打兩口鉆井,下入管套,并將井管和井壁封固,從一口井壓入高壓水,溶解鹽層,形成飽和鹵水,由另一口井壓出地面。

制鹽

制鹽是在廠區進行的,將蓄鹵池凈化后的鹵水輸入罐中,利用蒸汽加熱,使水分不斷蒸發。鹵水經過蒸發后即成為半鹽半水的鹽漿,再經離心機脫水,輸入沸騰床干燥即為成品鹽。

天然膽巴中常含有硫化氫(H?S),對制鹽設備有嚴重腐蝕作用,或含有氯化鋇[bèi],對人體有害,都應在預處理中除去。大部分硫化氫被空氣吹出使鹵水中硫化氫含量降到15mg/L以下。再加入三氯化鐵,除去殘存的硫化氫。此法工藝簡單,費用低,硫化氫除去率在99%以上,已用于生產。對含鋇離子的鹵水,比較簡單的處理方法是與含硫酸根的鹵水混合,使生成硫酸鋇沉淀,將鋇離子除去。

水溶法產生的鹵水中除上述提到的硫化氫和氯化鋇外,還有一些其他金屬離子雜質,如鈣離子和鎂離子。常見的去除方法就是先加入石灰乳與硫酸鈉,使鎂離子成為氫氧化鎂沉淀析出,再通入二氧化碳(石灰窯窯氣或鍋爐煙道氣),進一步除去鈣離子。石灰乳加入量需考慮將鎂離子除去后,膽巴中還要含有適量的氫氧根,以便在第二步反應中使鈣生成碳酸鈣析出。處理過程中,為加速沉淀物的凝聚與下沉,常返回一部分沉淀物作為晶種,同時加入助沉劑,如聚丙烯酰胺聚丙烯酸鈉等。

用途

目前鹽的用途分為食用鹽(含飼料用鹽)和工業用鹽兩大類。食用鹽消耗量占1/2以上。較典型產品如日常生活用的洗浴鹽系列、食品加工用的酸菜鹽、榨菜鹽、腌制鹽等。工業上鹽主要用作化工原料,用于合成純堿(主要成分是碳酸鈉),其次用于制取鹽酸氯氣氫氧化鈉。冶金工業鹽主要用于鐵礦石膠結、冶金熔劑、選礦用浮選劑、鋼錠表面清除劑、熔化金屬鍍層、稀有金屬冶煉和制抗磨合金。其他工業鹽可用于制脫水劑、染料載體、電化學腐蝕劑、離子交換再生劑、橡膠聚凝劑、釉面磚釉料、除草劑以及用于刻蝕鋁箔、紡織品染色。

與其他鹽的區別

從中國食鹽市場銷售的食鹽來看,井礦鹽和海鹽較多,青鹽較少。海鹽以海水(含沿海地下鹵水)為原料曬制成的鹽,海水中的總鹽度為3.5%,海鹽生產一般采用日曬法。井礦鹽資源分為埋藏在地下的固體石鹽和液體鹵水,目前國內外開采巖鹽礦床比較普遍采用對流法。湖鹽是第四紀以來可溶鹽分聚于成鹽盆地,礦化水經過濃縮,鹽類礦物逐漸沉積而形成的礦床,湖鹽分為原生鹽和再生鹽,主要采用采掘法或灘曬法生產。

井礦鹽市場占比越來越大,主要有以下三方面原因:成本方面,早期因海鹽成本低,產量大,占據大部分市場,但是由于其來源多為沿海地區,經濟發展迅速,鹽田逐步萎縮,且人工成本逐漸升高,市場占比逐漸減少,所以井礦鹽優勢逐漸凸顯,隨著其生產技術發展產量增加,且預處理輔料添加少,質量高的同時價格也在逐步降低;另外海鹽受外部影響較大,如天氣、季節、人為等因素,產量波動大,而井礦鹽工業化程度高,供應穩定;從環保方面看,海鹽加工過程存在的雜質更多,后續處理壓力更大。

鹽礦成因

石鹽,按礦鹽成因可分為海相、陸相、海陸過渡相;按鹽礦產出時代分,又可分為現代鹽礦和古代鹽礦(第四紀形成的鹽礦叫現代鹽礦,第四紀前形成的鹽礦叫古代鹽礦)兩大類。

石鹽礦床主要是鹽類物質在干旱氣候條件下,水分不斷蒸發、濃縮沉積形成的,原海水沉積巖中,包裹著殘余海水形形成的鹽,稱為"囚鹽"。這種囚鹽因巖石露出地面,經過風化,又重新被溶解,帶入盆地。研究證明,沉積巖石形成時,封存在巖石裂縫中的古海水,經過地質作用形成石鹽

井鹽是指經地殼變化,封存于地下深層的天然鹵水而言。有沉積鹵水、凝結鹵水、溶濾鹵水之分。前兩種為原生鹵水,后者為次生鹵水或再生鹵水。天然鹵水有黃鹵、黑鹵、鹽鹽巖鹵之分,均為生產鹽和鹽化工產品的原料。

參考資料 >

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