井矿盐

岩盐旱采 开凿井筒和地下巷道，通达矿层，使井下与地面构成完整的运输、通风等系统，从地下直接采出岩盐。矿井开拓方式有竖井、斜井和平硐3种。

旱采所得的岩盐，如品位高，可直接粉碎、筛分得到成品;如品位较低，则将矿石溶解成卤水，净化后再蒸发结晶成盐。

竖井开拓 利用直接与地面相通的竖井和相应的水平巷道采掘岩盐。对各种地质条件的岩盐矿床适应性较强。对倾斜角度较大、埋藏较深、围岩不够稳固、产量较大的矿床尤为适用。

斜井开拓 利用与地面直接相通的倾斜巷道和相通的水平巷道采掘岩盐，适于倾斜角度不大、埋藏较浅、围岩稳定的矿床。

平硐开采 利用与地面直接相通的水平巷道和上、下山道等进行采矿作业。适用于地形切割很深而陡峻，矿体一部分埋藏在水平侵蚀基准面以下的岩盐矿床。

岩盐水溶开采 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岩盐矿体，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。

单井对流法 中心管下至盐层底部，技术套管下至盐层顶部。淡水从中心管注入，溶解岩盐，卤水从中心管与套管之间的环隙返出(正循环,图2),也可将淡水从中心管与套管之间的环隙注入,卤水经中心管返出(反循环);两种循环方式视不同情况交替使用。单井对流采盐分3个阶段:①建槽期,一般采用正循环操作，注入淡水,溶解盐层,逐渐扩大溶腔;当注水量与岩盐溶解量趋于平衡、采卤量与出卤浓度达到设计能力时，即转入生产阶段;②生产期，大多采用反循环操作，以便取得浓度较高的卤水，并可防止泥沙堵塞管道;③衰老期，盐层溶腔扩大至最大溶蚀半径，顶板大面积暴露，卤水浓度明显降低，影响制盐能耗，不能维持正常生产。盐层溶腔的发展也可分3个阶段:

第一阶段，淡水沿井壁向上冲刷，形成梨形溶洞;第二阶段，注入淡水与井管周围卤水混合向上回流，形成柱状溶洞;第三阶段，因溶腔内卤水重力分异作用，上部卤水淡，岩盐溶解快，下部卤水浓，岩盐溶解慢，形成倒锥体溶洞。 油(气)垫法 在单井对流的基础上，为了控制上溶，保护顶板，加快侧溶，提高采卤量，延长井的服务年限，在溶腔中注入石油、天然气或压缩空气，浮在卤水表面,使卤水和溶腔顶板隔开

压裂法 用高压淡水，使邻近的双井或多井溶腔连通，从一口井加压注入淡水，另一口(或多口)井返出卤水，两井一般间距100~150m(图5)。压裂通腔的过程为:①压裂阶段，注水压力达到压裂高峰值，将盐层压裂。破裂压力的大小决定于盐层埋藏深度、矿石质量、岩盐结构及构造裂隙发育程度。破裂阶段的时间由几分钟到几十分钟，然后压力从高峰值迅速下降，但仍需超过上覆岩层的压力，并基本稳定，使两井连通。②扩展阶段，降低压力，大量注水，扩大底部溶腔范围，转入通腔生产。为了使溶腔形成椭圆形，取得卤水浓度高、产卤量大的效果，开采过程中进水井和出卤井必须倒换使用。

地下天然卤水的开采 钻井通达卤水层,根据埋藏深浅、赋存状态及含气量大小，分别采用自喷、提捞、气举、泵抽等法将卤水提到地面。

自喷井法 当地下天然卤水层压力高于井内液柱压力时，钻井钻穿卤水层后，卤水可自动喷出地面。利用自喷井采卤时，含卤层静压力与中心管下部井底压力之差越大，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。为了稳定自喷井的产卤量和延长自喷期,需及时选择更换不同的节流器,以控制压差和产卤量。

提捞法 井上设井架(天车)，架顶安装定滑轮(天滚)，用卷扬机、钢丝绳、汲卤筒提捞卤水。此法耗用材料多，生产中易发生事故，效率低，目前一般已不采用。

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。气举井的结构，与岩盐水溶开采的对流井类似，需另设天然气与卤水分离装置或空气压缩站。

泵抽法 利用安装在井下的潜卤泵，将卤水抽到地面。潜卤泵由潜卤离心泵、保护器和潜卤电机 3部分组成。3部分的外壳用法兰连接,通过附着在中心管外壁的电缆，由地面向井下供电。

制盐方法 天然卤水或岩盐卤经预处理,再用圆(平)锅煎熬或真空蒸发、热压蒸发制成盐。

卤水净化处理 用化学方法除去卤水中所含 Ca、Mg、H2S及其他杂质，再用以制盐。Ca、Mg在制盐过程中，常在预热器、蒸发器的传热管壁生成锅垢，影响传热系数，除去的方法有:①加入NaOH、Na2CO3,使Ca、Mg生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀。此法流程简单,但耗碱量大,处理费用较高;②先加入石灰乳,使Mg生成Mg(OH)2析出，然后加入Na2CO3，使Ca生成CaCO3析出;③先加入石灰乳与Na2SO4，使Mg成为Mg(OH)2析出,再通入CO2(石灰窑窑气或锅炉烟道气),进一步除去Ca。石灰乳加入量需考虑将Mg 除去后,卤水中还要含有适量的OH，以便在第二步反应中使Ca生成CaCO3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，如聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠等。

某些天然卤水中含有H2S,对制盐设备有严重腐蚀作用,或含有BaCl2,对人体有害,都应在预处理中除去。除去H2S的方法为:①空气吹出法,使大部分H2S被带出。再通入氯气,与残存的H2S反应,生成单质硫沉淀;同时氯气与水作用生成次氯酸(HClO),在日光直接照射下,次氯酸分解成HCl，并放出[O],又可将H2S氧化成单质硫析出。为了除去卤水中过剩的CL2、HCl和Fe,加入Ca(OH)2,使生成Fe(OH)3，并加速卤水的澄清;再加入Na2S2O3，还原卤水中残存的游离氯。此法脱硫率可达98%以上，已在工业上试用;②用空气吹出法使卤水中 H2S含量降到15mg/1以下，再加入FeCl3，除去残存的H2S。此法工艺简单，费用低，H2S除去率在99%以上,已用于生产。废气中的H2S用橡椀烤胶脱硫法除去。对含Ba的卤水，比较简单的处理方法是与含SO娸的卤水混合，使生成BaSO4沉淀，将Ba除去。

圆(平)锅煎盐 直接加热煎熬圆锅或平锅中的卤水成盐，在常压下进行。因燃料消耗高，且易出现事故，此法已基本淘汰。但为了满足用户需要，还保留着某些特殊的平锅制盐法，如美国的造粒池法生产漏斗状盐和阿尔贝格法生产块状和鳞片状盐。

真空蒸发制盐 根据卤水沸点随压力减低而下降的规律，在压力递减的多效蒸发罐组中，用生蒸汽(新鲜蒸汽)加热一效罐的卤水，使之沸腾蒸发，产生二次蒸汽用作次效罐的热源，并按所设效数依次传递，多次利用二次蒸汽，使各效罐的卤水蒸发析盐。

真空蒸发制盐的主要设备是蒸发罐，由加热室和蒸发室组成。加热室的壳体中，有上下花板和固定在花板间的加热管束。加热蒸汽经管道进入壳体，卤水由下而上在加热管中循环，通过加热管壁的热交换，使卤水温度升高，并进入蒸发室，沸腾蒸发;二次蒸汽由上部排出，冷凝水由加热室底部管道排出，蒸发室底部有集盐装置。制盐工业常用的真空蒸发设备有两种:①标准式蒸发罐(图6),加热室置于蒸发罐内，其中有直径较大的中央循环管，横断面积为加热管束总横断面积的50~100%，内装推进器,强制卤水循环，流速可达 0.8~1.2m/s，借以提高传热系数。结构简单，动力消耗较少，但卤水循环慢，传热系数低，检修困难，不易实现大型化;②外加热室强制循环蒸发罐(图7)，加热室与蒸发室分开，其间用上、下循环管连接，卤水的循环由安装在下循环管和加热室之间的轴流泵强制进行。卤水循环速度较快，达2m/s左右，加热管拆换、检修方便，便于实现大规模生产，但动力消耗较大。多效蒸发的加料方式一般是各效分别加料，盐浆顺流到末效排出。末效二次蒸汽进入冷凝器冷凝，并将不凝气排除，以维持蒸发系统的真空度。热压蒸发制盐，利用压缩机或蒸汽喷射泵，将蒸发罐所产生的二次蒸汽加压升温,再反馈至蒸发罐,反复将二次蒸汽用于蒸发制盐。压缩机压缩效率高，但设备复杂，投资较大，耗电多;蒸汽喷射泵设备简单，投资较少，但效率较低，并需具备压力较高的工作蒸汽。

热压、真空并用法制盐 将热压蒸发与真空蒸发结合起来的一种制盐方法。有的是在多效真空蒸发系统外，增加一个加压效，如采用电动压缩机，加压效可独立使用,如图8;如改用汽轮机驱动的压缩机,除压缩本效二次蒸汽反复使用外,汽轮产生的背压蒸汽供给多效蒸发系统作为热源。有的是在多效蒸发系统内，用蒸汽喷射泵压缩一效的二次蒸汽，除反馈本效使用外，其余部分进入下一效作为加热室的热源。

制盐流程 地下天然卤水和水溶采矿得到的卤水成分不同;水溶采矿得到的卤水，也有含硫酸钙较多和含硫酸钠较多的区别;因此用以制盐的流程也不同。

硫酸钙型卤水制盐 流程如。如卤水未经预处理，为了防止加热管壁结垢，常将石膏晶种加入各效蒸发罐，各效分别排盐，经旋流器使盐与石膏晶种分离，晶种回至各效反复使用。

硫酸钠型卤水制盐 因提取硫酸钠(芒硝)的方法不同，制盐流程也不一样:一是利用芒硝在低温时析出的规律，采用冷冻法提硝。此法历史悠久，但电耗较高，所需设备较多，流程比较复杂。二是根据温度变化时盐和硝的溶解度不同的规律，实行热法提硝。在17.9℃以上的常温时，硝的溶解度随温度的降低而提高，盐的溶解度则降低;但在130℃以下的高温时,盐的溶解度随温度的提高而提高，硝的溶解度则降低。因此，可在常温下用原卤洗涤盐浆，盐质可以提高，又可得到含硝较高的洗液，在高温下可直接制取无水硝。中国首先采用此法，所需设备较少，能耗较低，目前正在逐步推广。三是瑞士埃舍维斯公司设计的从制盐母液中回收氯化钠和硫酸钠的生产流程。此法生产稳定，产品质量高，但蒸汽消耗较高。

地下天然卤水制盐 首先澄清分离不溶物，并进行预处理，除去H2S、BaCL2等有害物质，需实行分段蒸发，第一阶段盐的质量较好;第二阶段盐的质量较差，必须洗涤，才能符合质量标准!

井矿盐的生产技术包括钻井汲卤、岩盐旱采和蒸发制盐等技术。

中国古代钻井汲卤技术的发展，可分为两个阶段。

①挖掘浅井，吸卤煎盐。战国末期，秦国蜀郡守李冰于公元前256~前251年在今四川省双流、成都、华阳一带，开凿盐井，汲卤煎盐。此后至北宋中期，都是人工挖凿的"大口浅井"，井壁一般没有保护，用桶或牛皮囊提卤。成都羊子山出土的东汉画像砖上，清晰地描绘了当时井盐生产的全貌。著名的四川仁寿县陵井，相传为东汉张道陵(?~156)所开，是大口井的代表，唐时"纵广三十丈，深八十丈";井身上土下石,石之上,以柏木围护井壁,防止坍塌;以大牛皮囊盛取卤水,井侧设大盘车提升。在这期间，西汉宣帝地节三年(公元前67)前后，四川省临邛县出现了世界最早的天然气井──临邛火井，可用井火煮卤水成盐。

②出现"卓筒井"，进入小口深井阶段。北宋庆历(1041~1048)、皇佑(1049~1054)年间，川南地区出现了卓筒井。它的主要特点是:首次使用钻头("圜刃"锉)凿井，钻头前端为"一"字型横刃，采用冲击式顿钻法舂碎岩石;注水或利用地下水，用竹筒将岩屑和水汲出;井口如碗大，井身直如筒，深数十丈，用大楠竹去节，首尾套接，外缠麻绳，涂以油灰，下至井内作套管，防止井壁塌陷和淡水浸入;用小竹作汲卤筒，筒底系熟皮作启闭阀门,一筒可汲卤数斗;井上竖大木架,用辘轳、车盘提取卤水。卓筒井的出现，表明中国当时已经掌握了深井钻凿的基本工艺。由明到清，凿井技术进一步发展，逐渐形成一套完整的凿井工序，有了大量专用的工具。凿井工序是:开井口,以达到岩石层为止;下石圈,将"方二、三尺,中穿圆径八、九寸或一尺二寸"的石圈，重叠砌在岩石上，与地面齐平;凿大口，用大型钻头经石圈圆孔向下捣凿，以到达坚岩且无淡水渗出为止;下木竹，将木制或竹制的套管下至井内;凿小口，用小型钻头经套管继续锉凿，直到发现卤水、岩盐或天然气。相应的凿井工具，有可以钻凿不同口径、不同井段的钻头(锉)，有结构简单、精巧实用的多种打捞落井物件，以及处理井崩、井漏事故的工具。这些都说明当时的钻井技术已发展到手工生产的成熟时期，钻井深度也逐渐增加。四川自贡盐区在清道光十五年(1835)钻成世界第一口超千米深井──燊海井;道光三十年(1850)前后钻成被称为"火井王"的天然气井──磨子井;光绪十八年(1892)钻成第一口岩盐井，注水溶解岩盐，再汲卤制盐，是为钻井水溶开采法的雏形。自贡盐区还于1895年首创岩盐矿床自然连通开采工艺。

20世纪20年代以来,逐渐改用蒸汽、电力作动力,采用新式的顿钻和旋转钻;特别是中华人民共和国建立后，积极引进西方先进的钻井、采卤技术,到80年代初期,主要产区都实现了机械化，彻底改变了盐区面貌。

世界其他国家，最初也是利用地表和浅坑中的天然卤水制盐。受中国钻井技术的启发，欧洲在12世纪初成功地钻出了第一批自流井。随着产业革命的发展，1759年，法国罗塞夫斯(Roseives)出现深112m的盐井，用蒸汽机带动水泵汲卤。1806年，美国拉夫纳兄弟在西弗吉尼亚州的卡纳瓦郡(Kanawha county)，用人工掘出了著名的先锋井,深3m多;1808年,他们改用铲形钻头和冲击式顿钻法,将旧井加深到18m，并用木质套管保护井壁。1831年，卡纳瓦郡的B.莫里斯发明钻杆与钻头之间的联接、缓冲装置──活环(jar),类似中国钻井工具中的"转槽子",使西方近代的顿钻法基本臻于完善。到1838年，卡纳瓦郡的120口盐井，平均深度为115m,用硬木或铜作套管;1845年最深的井达到518m。1901年采用旋转钻，用电动机带动。1925年纽约州塞拉古斯(Syracuse)地区钻井最深达到670m。20世纪30年代，苏联首先使用涡轮钻，迅速提高了钻井深度和效率。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。对地下的岩盐矿床，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，获得卤水。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%)。1943年,美国N.E.特朗普提出气垫水溶开采。1946年苏联实行油垫水溶开采(见井矿盐),提高了回采率(达30%以上)和卤水浓度(300g/l以上)，得到广泛应用。1950年,美国地质学家M.W.普伦提出，将油田的水力压裂技术引用于开采岩盐。采用水力压裂，使溶腔通连，一井注水，另一井或多井出卤，形成井组生产，进一步提高了产卤能力。50年代中期以后迅速推广。70年代以来逐步向自动化方向发展。联邦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。同时还研究和利用岩盐溶腔储存石油、天然气和工业废物，特别是放射性废物。

是从地下或地面直接采出岩盐的技术。清乾隆五十八年(1793),中国云南普洱开凿斜井──石羔井，从地下直接开采岩盐。20世纪40年代，云南元永井首先采用竖井开拓、水平分层的房柱法采矿。由于云南岩盐含有大量不溶性杂质，采出后需化卤澄清才能用以制盐。世界其他国家，对品位高、埋藏浅、当地又需要固体盐的岩盐矿床都用旱采法，采出后经粉碎、筛分，即可供应市场。旱采法开采技术的发展与采煤大体相同。古代都靠人工用铁锤、铁凿采掘，人力背矿。后逐步发展为凿岩打眼，爆破落矿，并使用轮车、辘轳等运输、提升工具。19世纪末到20世纪初逐步形成近代的爆破和装运技术。50年代以后实现机械化、电气化。苏联的阿尔乔莫夫斯克盐矿在1956年以前已实现机械化。美国、联邦德国在70年代建成的盐矿，实现了全部工序机械化、连续化。

卤水制盐，中国长期都用锅煎。最初多是就井设灶煎盐。随着生产的发展，井灶分离，卤水输送距离逐渐增大，四川在汉代已用竹枧输卤，并逐渐形成一套完整的竹枧输卤工艺。清代枧管用楠竹或大斑竹去节,首尾衔接,再用竹篾、细麻、油灰缠涂。竹质轻,便于根据地势灵活架设,跨山涉水，纵横穿插在井与井、井与灶、灶与灶之间，最长的达10km以上，与凿井的碓架,汲卤的天车,同为四川盐区的特殊景观。为了解决燃料问题，云南在1937年从元永井修建一条长21km的釉砖输卤沟，利用自然地势，把卤水输送到一平浪，用煤煎盐，被誉为云南制盐史上的奇迹。煎盐用敞口圆锅，以柴、草、煤、天然气为燃料，直接用火加热，使卤水蒸发浓缩，结晶成盐，并已初步掌握了净化卤水、添加晶种和利用清卤洗涤等工艺。1940年，中国开始采用钢板镶成的长方形平锅煎盐。1958年，中国在山东青岛建成第一座真空蒸发制盐设备，逐渐普遍推广。

世界其他国家,俄国、德国在中世纪用平锅煎煮,直接用火加热。美国最早的煎盐设备是用一组铸铁圆锅，阶梯式排列，后高前低,用虹吸法逐锅下流,用人工捞盐。1789年，美国纽约州的N.Y.塞拉丘萨将天然卤水放入木盘内晒盐。1863年前后，密执安州(Michigan)的锯木厂将废蒸气通入金属管内，再将金属管没入木质、金属或水泥浅池的卤水中,加热蒸发卤水,结晶成盐。晶体呈凹面四方角锥形。这就是造粒锅法(grainer)的起源。1896年,美国154家盐厂中,有82家采用此法，1959年仍有5家。1887年，I.M.邓肯在纽约银泉(Silver Spring)最先利用单效真空蒸发罐制盐。1899年，美国曼里斯蒂铁工厂(Manistee Iron Work)制成第一套多效真空蒸发罐制盐设备，使蒸发制盐技术出现了重大的改革。1910年推广到欧洲。1930年,瑞士埃舍纳斯公司(Escher WyssCo.)改进蒸气压缩机成功，可将蒸发罐产生的二次蒸气加压升温，反复用于制盐，提高了热效率。后来又形成真空、热压并用的制盐技术(见井矿盐)，迅速地推广到经济发达国家，并进一步向多效化、自动化方向发展。

矿井盐，又叫做"井盐"，"井矿盐"或"地下盐"，是一种从地下盐矿采掘提炼的盐种，一般指钻井汲取地下天然卤水制成的盐和开采地下岩盐经加工制成的盐。我国中西部井矿盐资源都十分丰富，据统计，海盐在食用盐中的垄断地位逐步被井矿盐所取代。