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- 鹽礦
- 食鹽的生產源頭之一
鹽礦
鹽礦
鹽礦(halite ore;salt mine )為NaCl的總稱,又稱為“鹽”、“鈉鹽”。其代表礦物為石鹽。鹽的原料來源可分為4類:海鹽、湖鹽、井鹽和礦鹽。以海水為原料曬制而得的鹽叫作“海鹽”;開採現代鹽湖礦加工製得的鹽叫作“湖鹽”;運用鑿井法汲取地表淺部或地下天然滷水加工製得的鹽叫作“井鹽”;開採古代岩鹽礦床加工製得的鹽則稱“礦鹽”。由於岩鹽礦床有時與天然滷水鹽礦共存,加之開採岩鹽礦床鑽井水溶法的問世,故又有“井鹽”和“礦鹽”的合稱——“井礦鹽”,或泛稱為“礦鹽”。
鹽礦( halite ore;salt mine )為NaCl的總稱,又稱為“鹽”、“鈉鹽”。其代表礦物為石鹽。
鹽礦
鹽是世界上利用最普遍的非金屬礦物原料,是人們生存的必需品。隨著化學工業的發展和新的應用領域的開拓以及人口的逐年增加,對鹽的需求量越來越大,因此在國計民生中鹽佔有相當重要的地位。鹽的消耗量是衡量一個國家工業化水平的重要標誌之一。中國是世界產鹽大國,以海水為原料生產的海鹽居世界第1位;海鹽、湖鹽和井礦鹽的總產量居世界第2位,僅次於美國。
石鹽的化學式是NaCl,理論含量:Na 39.34%、Cl 60.66%。常含有滷水、氣泡、泥質和有機質等包裹體;等軸晶系,晶體常呈立方體,很少見八面體,集合體一般為粒狀、緻密塊狀,有時呈柱狀、纖維狀、毛髮狀、鹽華狀等。無色透明或白色,含泥質時呈灰色,含氫氧化鐵時呈黃色,含氧化鐵時呈紅色,含有機質呈黑褐色。玻璃光澤,風化表面或潮解后呈油脂光澤,貝殼狀斷口,性脆,硬度2~2.6,密度2.1~2.2 g/cm3。易溶於水,200℃時溶解度為26.4%,易潮解,味咸,有涼感。不導電,摩擦發光,焰色濃黃。在1 000℃時其可塑性很強,當溫度、壓力升高超過其臨界點時軟化,產生塑性變形,形成軟流(固體流)。能與多種物質起化學反應,生成多種鈉化合物和氯化合物;電解還原可得到金屬鈉和氣體氯。石鹽為蒸發岩礦物之一,是分佈最廣的一種鹽類礦物,主要產於內陸盆地鹽湖和被隔絕的淺水潟湖和乾枯的海灣中;共生礦物有石膏、硬石膏、光鹵石、雜鹵石、鉀石鹽、鈣芒硝、無水芒硝、天然鹼等。產於沙漠鹽澤中的石鹽常呈粉末狀或土狀皮殼。
古代岩鹽礦床礦石常見的共生鹽類礦物有石膏、硬石膏、鈣芒硝、無水芒硝、天青石、方解石、白雲石、光鹵石、鉀石鹽、雜鹵石、天然鹼等。據其主要礦物組分含量可分為9種礦石類型:石鹽礦石,硬石膏-石鹽礦石,泥灰岩-石鹽礦石(或泥礫質石鹽礦石),泥礫質鈣芒硝-石鹽礦石,泥礫質鉀石鹽-石鹽礦石等。礦石結構一般有自形—半自形結構、中粒—細粒結構(部分粗粒—巨粒結構)、斑晶結構等;在低品位岩鹽礦石中可見砂狀結構、粉狀結構、泥質結構等。礦石構造常有:塊狀構造、條帶狀構造、層狀構造,其次還有斑狀構造、角礫狀構造、脈狀構造、浸染狀構造等。岩鹽礦石按品位可分為3類:富礦石,NaCl含量大於85%;中等礦石,NaCl含量為50%~85%;貧礦石,NaCl含量為20%~50%。
鹽是人類生活的必需品,又是化學工業的基本原料,在農業和其他工業中也有廣泛的用途。
食鹽是維持人體生理正常發育不可缺少的物質,成人體內一般約含鈉90 g、含氯85 g,大部分存於體液中。鈉對肌肉的收縮、心臟的搏動、血液的流通、神經信息的傳遞、碳水化合物和蛋白質的新陳代謝、體液的酸鹼平衡等都有重要作用。氯既有維持人體內酸鹼平衡和滲透壓平衡的作用,又是胃液中電解質的主要陰離子,能促生鹽酸,幫助消化。為補充隨小便和汗液排出的氯化鈉,成人每天一般需要攝入5~8 g食鹽,在夏季和高溫環境中需增加攝入量。人體如果缺鹽,輕則倦怠乏力,淡漠無神,起立時暈眩;重則噁心嘔吐,痛性肌肉痙攣,水腫,血壓下降;極重則木僵,噁心嘔吐以至昏迷,血壓進一步下降或不可測知。食鹽除作調味品外,尚有調理作用和藥理功能:食鹽水浴可治療皮疹、風濕、慢性貧血;肺出血時可服數克鹽水止血;在水銀、溴、碘、鉻等中毒時,服食鹽水可解毒;注射生理鹽水可作大出血后的急救。以食鹽為載體,添加人體必需的有關鹽類,可制出系列保健鹽和醫藥鹽。在食鹽中添加營養素、食用香料和其他調味品,可配製出系列佐料鹽和營養鹽。
鹽在工業上用途很廣,是化學工業最基本的原料之一,被譽為“化學工業之母”。工業用鹽大部分用於生產純鹼、燒鹼、氯氣、鹽酸、金屬鈉等。鹼和鹽酸廣泛用於化工、紡織、造紙、肥皂、染料、冶金、陶瓷、玻璃、醫藥等部門。氯氣可直接用於漂白、消毒,也可用於製造漂白粉、毒氣及無機化合物,還可用於製造各種有機氯化合物及有機化合物中間體,如合成樹脂、香料、除草劑、防腐劑、滅火劑等,也用於合成鹽酸,提取溴和碘。金屬鈉可用作製取複雜有機化合物的催化劑,提取稀有元素的還原劑,製造抗磨合金和充鈉蒸氣燈泡(鈉燈)等。在鋼鐵工業中用熔融食鹽和食鹽水進行鋼料的回火和淬火,作鑄造的型砂粘接劑。在有色冶金工業中用於煉銅(氯化焙燒法)、電解金屬鎂。鹽在農業上可用於選種、施肥等,增加作物產量。在畜牧業上鹽是牲畜生長和防治病所必需的。鹽也是漁業、食品加工和貯藏、水處理、國防和國家儲備必不可少的物質,又是換取外匯的重要出口產品。利用鹽水溶液冰點降低的原理,鹽還可用來融化道路上的冰雪,減少交通事故。鹽又是合成革、人造纖維、塑料、農藥等行業的基本原料。據統計,工業和農業中應用的鹽及其衍生物約有15,000種之多。以鹽做催化劑的新用途是鹽和開發新能源相結合。據《世界經濟導報》報道,科學家們充滿信心地預言,在不久的將來以鹽作為新能源的“鹽坡太陽池”將會遍地開花。隨著科學技術的飛速發展,鹽的應用範圍愈來愈廣,新的用途將不斷出現。
我國海鹽、湖鹽、井礦鹽的技術經濟指標,由於原料來源和加工不同,其生產成本、原材料消耗、產品質量等指標均有較大差異。據《1995年製鹽工業統計年報》,就產品質量而言,要求井礦鹽含氯化鈉99.03%,湖鹽含氯化鈉96.7%,海鹽含氯化鈉94.67%(其中以長江口為界,北方海鹽含氯化鈉96.06%、南方海鹽含氯化鈉92.99%)。
井礦鹽製鹽:
(1)人工滷水浮選分離製鹽工藝技術經濟指標成品鹽質:含NaCl≥99.3%;滷水耗量:10.5~11.0標 m3/t鹽;蒸發熱經濟:2.6~3.0 kg水/kg蒸汽。
(2)石膏型岩鹽人工滷水機械熱壓縮製鹽工藝技術經濟指標鹽質:含NaCl≥99.3%;滷水耗量:10.5標m3/t鹽;電耗:≤170kW·h/t鹽;汽耗(含乾燥用汽):60~80 kg/t鹽。
(3)芒硝型岩鹽人工滷水冷凍法分離製鹽工藝技術經濟指標鹽質:含NaCl≥99.1%;滷水耗量:12~14標 m3/t鹽;蒸發熱經濟:2.6~3.0 kg水/kg蒸汽;元明粉:含Na2SO4≥99%;元明粉電耗:450kW·h/t;元明粉汽耗1.8~2.0 t/t。
(4)芒硝型岩鹽人工滷水兌鹵回溶、加熱鹽析分離製鹽工藝技術經濟指標鹽質:含NaCl≥99.1%;滷水耗量:12~14 標m3/t鹽;蒸發熱經濟:2.6~3.0 kg水/kg蒸汽;中間硝質量:含Na2SO4 85%~95%。
(5)芒硝型岩鹽人工滷水“母液回收法”脫硝製鹽工藝技術經濟指標鹽質:含NaCl≥99.3%;無水硫酸鈉質量:含Na2SO4≥99%;滷水耗量:4.4標 m3/t鹽;副產無水硫酸鈉:75 kg/t鹽;汽耗(含無水硫酸鈉):1.05 t/t鹽;電耗:22 kW·h/t鹽。
(6)地下滷水分段蒸發製鹽工藝技術經濟指標鹽質:含NaCl≥98.5%;滷水耗量:11.0~12.5標 m3/t鹽;鹹水量:50~60 kg/t鹽,其中有用化工原料收回率≥85%;蒸發熱經濟:2.6~2.8 kg水/kg蒸汽。
(7)固體原鹽閃蒸再結晶製鹽工藝技術經濟指標鹽質:含NaCl≥99.3%;汽耗:0.9 t/t鹽。
中國鹽礦分布圖
中國是世界上開鑿天然氣井,並利用天然氣煮鹽最早的國家。
中國產鹽歷史悠久,但在舊中國,歷代統治者為了擴大鹽的稅利收入,大都採用專賣形式,以嚴刑峻法控制著鹽的產銷,束縛了鹽業的發展。從清末到北洋軍閥統治時期,帝國主義者通過以鹽稅為抵押的巨額貸款,直接控制了中國的鹽業管理大權,肆意榨取鹽的稅收;日本帝國主義者侵華時期,霸佔了沿海大部分鹽場,以血腥手段鎮壓鹽工,掠奪鹽產品;在國民黨統治時期,官僚資本家通過專賣、官運和運商登記等手段,全面強化對鹽業產銷的控制,低價收購產品,以壟斷價格銷售。總之,漫長的封建社會和半封建半殖民地社會制度的桎梏,加上帝國主義者的侵略和盤剝,使中國的製鹽工業長期處於落後狀態,鹽礦資源不清,設備簡陋陳舊,生產全靠手工操作。中華人民共和國成立后,經過40多年的努力,鹽礦的地質研究、普查、勘探事業以及製鹽工業得到了飛速的發展。人民政府採取了一系列有效措施極大地調動了各方面的積極性。隨著石油、天然氣等礦產資源評價工作的深入開展,相繼發現了一批鹽礦產地。經過大量的地質研究和勘查工作,截至1996年底,我國探明NaCl保有儲量達4 000餘億t。第一個五年計劃以來,製鹽工業有計劃地進行了基本建設和技術改造;新建、擴建、改建了南堡、羊口、復州灣、鶯歌海、張家壩、吉蘭泰等一批大中型鹽場(廠);湖南、江西、安徽、河南等省結束了不產鹽的歷史;湖北省雲應地區形成新的井礦鹽生產基地。1996年末全國鹽的生產能力達到3 887萬t,比1950年末的300萬t增長了近12倍。採鹽製鹽技術顯著進步:海鹽區總結推廣了新鹵、適當深鹵、適當長期結晶的新工藝,部分結晶池採用了塑料薄膜苫蓋;鹽田基本實現了揚水、制鹵、結晶、集坨“四集中”要求;生產的機械化、半機械化程度大大提高。大中型湖鹽場採用了聯合採鹽機或採鹽船,結合管道水輸或輕便鐵軌運輸,以機械化、半機械化生產代替了手工操作。地下滷水鹽礦開採由單一提撈法采鹵,發展為氣舉采鹵、抽油機-深井泵采鹵、電動潛鹵泵采鹵。對於古代岩鹽礦床由旱采發展到水采,水采中的鑽井水溶法又由單一提撈法改進為單井對流法、多井連通法;成功地採用了油墊法、氣墊法和水力壓裂法採鹽;硐室水溶法代替旱採用於開採特低品位的岩鹽礦床;用真空製鹽法代替了圓鍋、平鍋煎鹽;加之熱壓蒸發、閃急蒸發製鹽的鹽硝聯產技術的引進,全面改變了鹽業生產的面貌。在鹽業戰線上建立起一整套包括科研、教學、地質、採礦、設計、科技情報、鑽井、采鹵、標測、製鹽、鹽化工、發電、機械製造的工業體系,形成了一支技術力量雄厚的鹽業科技隊伍。
我國1996年生產原鹽2 932.4萬t,其中海鹽佔70.95%、湖鹽佔7.85%、井礦鹽佔21.2%。生產海鹽的省(市、區)有遼寧、天津、河北、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西、海南和台灣;主要生產企業單位有遼寧省的營口鹽場、復州灣鹽場、皮子窩化工廠和金州鹽場、天津市的塘沽鹽場和漢沽鹽場、河北省的南堡鹽場、黃驊鹽場和大清河鹽場、山東省的羊口鹽場和埕口鹽場、江蘇省鹽業公司、海南省鶯歌海鹽場等。生產湖鹽的主要省(區)有內蒙古、山西、青海、新疆、西藏等;主要生產企業單位有內蒙古的吉蘭泰鹽場和雅布賴鹽場,青海的茶卡鹽場和柯柯鹽場,新疆的鹽湖化工廠、七泉湖化工廠、七角井化工廠等。生產井礦鹽的省份有江蘇、江西、湖南、湖北、四川、雲南等;主要生產企業單位有四川的五通橋鹽廠、張家壩化工廠、自流井鹽廠、鄧關鹽廠、大安鹽廠、長山鹽礦和貢井鹽廠,雲南一平浪鹽廠,湖南湘澧鹽礦和湘衡鹽礦,湖北應城鹽礦,江西的江西鹽礦等;其中四川自貢鹽業生產歷史悠久,是全國規模最大的井礦鹽工業生產基地,素有“鹽都”之稱。
在幾萬年以前,一些地方是海洋或者內陸灑脫。後來因氣候乾燥、高溫,使海水或湖水蒸髮結晶成鹽,再經過海陸變遷,使海盆地和內陸湖變成了陸地,海盆地中的鹽聚集在一起便形成了鹽礦。陸上鹽礦主要是石鹽,石鹽就是我們平時吃的食鹽,由於它產于山岩之中,因此又稱為岩鹽。石鹽的化學成分是氯化鈉,它的晶體呈立方體狀,塊大透明,因此古人稱它光明鹽、水晶鹽、玉華鹽、白鹽。
維利奇卡鹽礦
維利奇卡鹽礦博物館
美國得克薩斯州的卡爾鹽礦,既是產石鹽的礦井,其空間又用作地下倉庫。這個礦已開採了近60年。離地面200米深處,廢棄了的坑道兩側,有1.5萬個房間,內藏珍貴物品和文件資料。