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井矿盐

井矿盐(well rock salt)是用地下开采即开矿井的方法开采出来的盐,主要化学成分是氯化钠,但其品味高低不一,一般的含氯化钠70~80%,最高的达98%,低的只有30~60%。

中国生产食用盐使用的原料有海盐、井矿盐、青盐,其构成比例分别为22%、61%、17%。井矿盐是一种原盐,通常以固体盐或天然卤水形式存在于自然中,其开采方式分为旱采、水采。由于从井中取出的盐包含多种杂质,如:钾盐芒硝硫酸钠钙芒硝石膏硼矿碱石等矿种,及硼、锂、、、、锗、稼、溴、碘等有用元素。需要经过净化,再蒸发成为成品盐。这些盐被应用于食品或工业领域,食品上已经成为人类日常饮食不可或缺的调味品;工业上可用于合成纯碱,制取盐酸氢氧化钠等方面。

相关历史

井矿盐,来源于地下矿井中的开采,最早的井盐深井钻探技术,可以追溯到北宋中期发明(北宋中期以前未人工挖井技术),卓筒井工艺的发明和发展为开采地下深处岩石中富存的盐卤等矿产资源奠定了基础;在此之后,12世纪俄罗斯应用钻井技术开发盐田;19世纪美国使用钻井技术钻探盐井。

1825年至1892年,随着位于四川自贡的自流井大安区岩盐矿床被发现,中国钻井技术从旱采发展到水溶开采,并且该盐体的发现,改变了川盐生产2000多年来长期仰依自然卤水的现状。汲卤方面,初期都用水泵,随着井身加深,到20世纪40年代,美国改用多级潜卤泵,可将几千米深的天然卤水汲到地面。对地下的石盐矿床,俄国在17世纪开始采用坑道峒室水溶开采法,间断地或连续地把淡水注入坑道,溶解盐层,获得胆巴。1888年,美国塞拉古斯地区创单井对流水溶开采法(见井矿盐),投资少,可开采埋藏较深(3000m左右)的岩盐。20世纪30年代以后推广到世界主要岩盐生产国,但回采率低(10~20%)。

70年代以来逐步向自动化方向发展。德国的油垫法水溶开采,对淡水卤水压力、流量、温度、浓度及水泵阀门的启闭,统由中央控制室操作,达到了遥测、 遥讯、 遥控。美国、加拿大等国的压裂法,采用先进的物探测井手段,确定压裂部位;建立数学模拟,通过盐体应力状态的研究,确定压裂方向;采用定向斜井喷射、爆破及下分隔器定向等特殊井下作业技术,都取得了明显的功效。

产地分布

美国和中国是世界上两大产盐国,占全球产量的40%左右。中国地下胆巴矿床分布于川、滇、藏、青、新、鄂、赣、鲁等省区。其中四川自贡、五通桥区地区开发地下卤水最早,迄今已有2200多年历史,且至今尚在开采,生产井盐。美国的 井、矿、青盐蕴藏量很大,一半以上的州有盐的资源。主要盐矿在海湾盆地,矿藏面积约有万平方公里, 以及路易斯安那州得克萨斯州等五个州,向南一直延伸到墨西哥湾

分类

盐是食品和工业不可或缺的必需品,井矿盐以其产出形式分为井盐和矿盐,都是原盐的一种。

井盐,以地下天然胆巴为原料,用煎熬法或真空制盐法制得,结晶粒均匀,色白,泥沙杂质较少。天然卤水为含溶解盐的天然水,一般将含盐量大于5%(质量分数)或矿化度不小于50 g/L的称为卤水(亦有将矿化度为35 g/L的列为卤水)。天然卤水为淡黄绿色,因所含离子不同而呈颜色各异的液体,如四川省古卤水有黄卤水、黑卤水(称黄卤、黑卤)。天然胆巴按所含化学成分不同分为氯化物型、硫酸盐型和碳酸根型3大类。

矿盐,亦称“石盐”、“石盐”,从原生岩盐矿床中旱采或水采制得。中国矿盐一般埋藏较深,多采用水采。盐的水溶性特征对地质勘查和钻井开采具有重要的意义,使深井(2000 m以上)钻孔开采不会引起瓶颈现象,且为井下压裂贯通井群提供了有利条件。

生产

井矿盐的生产有采卤和制盐两个环节。

采卤

采卤分天然卤和钻井水溶两种不同的情况。

地下天然卤水的开采时,钻井通达卤水层,根据埋藏深浅、赋存状态及含气量大小,决定是使用提捞法、气举法、抽油采卤、深井潜卤泵或是自喷式采卤法。提捞法类似于从井里打水,此方法效率低,一般不采用;气举法,将高压天然气或压缩空气经中心管连续压入卤水中,使在套管环状空间内形成气、液混合体,比重因而减小,液面逐渐上升,最后升至井口,由套管出口流出,达到气举采卤的目的,但是此方法后续需要气液分离。深井潜卤泵是利用安装在井下的潜卤泵,将卤水抽到地面,一般井深过深时采用此方法。自喷式采卤是利于含卤层静压力与中心管下部井底压力之差,压差越大,产卤量越高;但压差过大,会使卤水层的能量迅速消耗,影响自喷期限和采收率。

钻井水溶法分峒室水溶开采和地面钻井水溶开采。前者大都是在房柱法旱采的基础上建造峒室,然后向峒室注满淡水,静溶矿石,得到高浓度卤水,再抽至地面作为制盐原料;后者是在地面钻井通达石盐矿体,注水溶解岩盐,卤水返至地面。钻井水溶开采常用的有单井对流、油(气)垫、水力压裂等方法。对流法的机械化程度较高,成本较低,打一口井到盐层,下两层套管,从其中一层管注入水,溶解盐层,由另一根管子把卤水抽上来。压裂法是将地面打两口钻井,下入管套,并将井管和井壁封固,从一口井压入高压水,溶解盐层,形成饱和卤水,由另一口井压出地面。

制盐

制盐是在厂区进行的,将蓄卤池净化后的卤水输入罐中,利用蒸汽加热,使水分不断蒸发。卤水经过蒸发后即成为半盐半水的盐浆,再经离心机脱水,输入沸腾床干燥即为成品盐。

天然胆巴中常含有二硫化氢,对制盐设备有严重腐蚀作用,或含有二硫化,对人体有害,都应在预处理中除去。大部分二硫化氢被空气吹出使卤水中二硫化氢含量降到15mg/L以下,再加入三氯化铁,除去残存的二硫化氢。此法工艺简单,费用低,二硫化氢除去率在99%以上,已用于生产。对含钡离子的卤水,比较简单的处理方法是与含硫酸根的卤水混合,使生成硫酸钡沉淀,将钡离子除去。

水溶法产生的卤水中除上述提到的二硫化氢和氯化钡外,还有一些其他金属离子杂质,如钙离子和镁离子。常见的去除方法就是先加入石灰乳与硫酸钠,使镁离子成为氢氧化镁沉淀析出,再通入二氧化碳(石灰窑窑气或锅炉烟道气),进一步除去钙离子。石灰乳加入量需考虑将镁离子除去后,胆巴中还要含有适量的氢氧根,以便在第二步反应中使钙生成碳酸钙析出。处理过程中,为加速沉淀物的凝聚与下沉,常返回一部分沉淀物作为晶种,同时加入助沉剂,如聚丙烯酰胺聚丙烯酸钠等。

用途

目前盐的用途分为食用盐(含饲料用盐)和工业用盐两大类。食用盐消耗量占1/2以上。较典型产品如日常生活用的洗浴盐系列、食品加工用的酸菜盐、榨菜盐、腌制盐等。工业上盐主要用作化工原料,用于合成纯碱(主要成分是碳酸钠),其次用于制取盐酸氯气氢氧化钠。冶金工业盐主要用于铁矿石胶结、冶金熔剂、选矿用浮选剂、钢锭表面清除剂、熔化金属镀层、稀有金属冶炼和制抗磨合金。其他工业盐可用于制脱水剂、染料载体、电化学腐蚀剂、离子交换再生剂、橡胶聚凝剂、釉面砖釉料、除草剂以及用于刻蚀铝箔、纺织品染色。

与其他盐的区别

从中国食盐市场销售的食盐来看,井矿盐和海盐较多,青盐较少。海盐以海水(含沿海地下卤水)为原料晒制成的盐,海水中的总盐度为3.5%,海盐生产一般采用日晒法。井矿盐资源分为埋藏在地下的固体石盐和液体卤水,目前国内外开采岩盐矿床比较普遍采用对流法。湖盐是第四纪以来可溶盐分聚于成盐盆地,矿化水经过浓缩,盐类矿物逐渐沉积而形成的矿床,湖盐分为原生盐和再生盐,主要采用采掘法或滩晒法生产。

井矿盐市场占比越来越大,主要有以下三方面原因:成本方面,早期因海盐成本低,产量大,占据大部分市场,但是由于其来源多为沿海地区,经济发展迅速,盐田逐步萎缩,且人工成本逐渐升高,市场占比逐渐减少,所以井矿盐优势逐渐凸显,随着其生产技术发展产量增加,且预处理辅料添加少,质量高的同时价格也在逐步降低;另外海盐受外部影响较大,如天气、季节、人为等因素,产量波动大,而井矿盐工业化程度高,供应稳定;从环保方面看,海盐加工过程存在的杂质更多,后续处理压力更大。

盐矿成因

石盐,按矿盐成因可分为海相、陆相、海陆过渡相;按盐矿产出时代分,又可分为现代盐矿和古代盐矿(第四纪形成的盐矿叫现代盐矿,第四纪前形成的盐矿叫古代盐矿)两大类。

石盐矿床主要是盐类物质在干旱气候条件下,水分不断蒸发、浓缩沉积形成的,原海水沉积岩中,包裹着残余海水形形成的盐,称为"囚盐"。这种囚盐因岩石露出地面,经过风化,又重新被溶解,带入盆地。研究证明,沉积岩石形成时,封存在岩石裂缝中的古海水,经过地质作用形成石盐

井盐是指经地壳变化,封存于地下深层的天然卤水而言。有沉积卤水、凝结卤水、溶滤卤水之分。前两种为原生卤水,后者为次生卤水或再生卤水。天然卤水有黄卤、黑卤、盐盐岩卤之分,均为生产盐和盐化工产品的原料。

参考资料