礦井鹽井礦鹽生產(chǎn)技術史

井礦鹽的生產(chǎn)技術包括鉆井汲鹵、巖鹽旱采和蒸發(fā)制鹽等技術。

中國古代鉆井汲鹵技術的發(fā)展，可分為兩個階段。

①挖掘淺井，吸鹵煎鹽。戰(zhàn)國末期，秦國蜀郡守李冰于公元前256~前251年在今四川省雙流、成都、華陽一帶，開鑿鹽井，汲鹵煎鹽。此后至北宋中期，都是人工挖鑿的"大口淺井"，井壁一般沒有保護，用桶或牛皮囊提鹵。成都羊子山出土的東漢畫像磚上，清晰地描繪了當時井鹽生產(chǎn)的全貌。著名的四川仁壽縣陵井，相傳為東漢張道陵(?~156)所開，是大口井的代表，唐時"縱廣三十丈，深八十丈";井身上土下石,石之上,以柏木圍護井壁,防止坍塌;以大牛皮囊盛取鹵水,井側設大盤車提升。在這期間，西漢宣帝地節(jié)三年(公元前67)前后，四川省臨邛縣出現(xiàn)了世界最早的天然氣井──臨邛火井，可用井火煮鹵水成鹽。

②出現(xiàn)"卓筒井"，進入小口深井階段。北宋慶歷(1041~1048)、皇佑(1049~1054)年間，川南地區(qū)出現(xiàn)了卓筒井。它的主要特點是:首次使用鉆頭("圜刃"銼)鑿井，鉆頭前端為"一"字型橫刃，采用沖擊式頓鉆法舂碎巖石;注水或利用地下水，用竹筒將巖屑和水汲出;井口如碗大，井身直如筒，深數(shù)十丈，用大楠竹去節(jié)，首尾套接，外纏麻繩，涂以油灰，下至井內(nèi)作套管，防止井壁塌陷和淡水浸入;用小竹作汲鹵筒，筒底系熟皮作啟閉閥門,一筒可汲鹵數(shù)斗;井上豎大木架,用轆轤、車盤提取鹵水。卓筒井的出現(xiàn)，表明中國當時已經(jīng)掌握了深井鉆鑿的基本工藝。由明到清，鑿井技術進一步發(fā)展，逐漸形成一套完整的鑿井工序，有了大量專用的工具。鑿井工序是:開井口,以達到巖石層為止;下石圈,將"方二、三尺,中穿圓徑八、九寸或一尺二寸"的石圈，重疊砌在巖石上，與地面齊平;鑿大口，用大型鉆頭經(jīng)石圈圓孔向下?lián)v鑿，以到達堅巖且無淡水滲出為止;下木竹，將木制或竹制的套管下至井內(nèi);鑿小口，用小型鉆頭經(jīng)套管繼續(xù)銼鑿，直到發(fā)現(xiàn)鹵水、巖鹽或天然氣。相應的鑿井工具，有可以鉆鑿不同口徑、不同井段的鉆頭(銼)，有結構簡單、精巧實用的多種打撈落井物件，以及處理井崩、井漏事故的工具。這些都說明當時的鉆井技術已發(fā)展到手工生產(chǎn)的成熟時期，鉆井深度也逐漸增加。四川自貢鹽區(qū)在清道光十五年(1835)鉆成世界第一口超千米深井──燊海井;道光三十年(1850)前后鉆成被稱為"火井王"的天然氣井──磨子井;光緒十八年(1892)鉆成第一口巖鹽井，注水溶解巖鹽，再汲鹵制鹽，是為鉆井水溶開采法的雛形。自貢鹽區(qū)還于1895年首創(chuàng)巖鹽礦床自然連通開采工藝。

20世紀20年代以來,逐漸改用蒸汽、電力作動力,采用新式的頓鉆和旋轉鉆;特別是中華人民共和國建立后，積極引進西方先進的鉆井、采鹵技術,到80年代初期,主要產(chǎn)區(qū)都實現(xiàn)了機械化，徹底改變了鹽區(qū)面貌。

世界其他國家，最初也是利用地表和淺坑中的天然鹵水制鹽。受中國鉆井技術的啟發(fā)，歐洲在12世紀初成功地鉆出了第一批自流井。隨著產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展，1759年，法國羅塞夫斯(Roseives)出現(xiàn)深112m的鹽井，用蒸汽機帶動水泵汲鹵。1806年，美國拉夫納兄弟在西弗吉尼亞州的卡納瓦郡(Kanawha county)，用人工掘出了著名的先鋒井,深3m多;1808年,他們改用鏟形鉆頭和沖擊式頓鉆法,將舊井加深到18m，并用木質(zhì)套管保護井壁。1831年，卡納瓦郡的B.莫里斯發(fā)明鉆桿與鉆頭之間的聯(lián)接、緩沖裝置──活環(huán)(jar),類似中國鉆井工具中的"轉槽子",使西方近代的頓鉆法基本臻于完善。到1838年，卡納瓦郡的120口鹽井，平均深度為115m,用硬木或銅作套管;1845年最深的井達到518m。1901年采用旋轉鉆，用電動機帶動。1925年紐約州塞拉古斯(Syracuse)地區(qū)鉆井最深達到670m。20世紀30年代，蘇聯(lián)首先使用渦輪鉆，迅速提高了鉆井深度和效率。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。對地下的巖鹽礦床，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(xù)地把淡水注入坑道，溶解鹽層，獲得鹵水。1888年，美國塞拉古斯地區(qū)創(chuàng)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(chǎn)國,但回采率低(10~20%)。1943年,美國N.E.特朗普提出氣墊水溶開采。1946年蘇聯(lián)實行油墊水溶開采(見井礦鹽),提高了回采率(達30%以上)和鹵水濃度(300g/l以上)，得到廣泛應用。1950年,美國地質(zhì)學家M.W.普倫提出，將油田的水力壓裂技術引用于開采巖鹽。采用水力壓裂，使溶腔通連，一井注水，另一井或多井出鹵，形成井組生產(chǎn)，進一步提高了產(chǎn)鹵能力。50年代中期以后迅速推廣。70年代以來逐步向自動化方向發(fā)展。聯(lián)邦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(tǒng)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(shù)學模擬，通過鹽體應力狀態(tài)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(yè)技術，都取得了明顯的功效。同時還研究和利用巖鹽溶腔儲存石油、天然氣和工業(yè)廢物，特別是放射性廢物。

是從地下或地面直接采出巖鹽的技術。清乾隆五十八年(1793),中國云南普洱開鑿斜井──石羔井，從地下直接開采巖鹽。20世紀40年代，云南元永井首先采用豎井開拓、水平分層的房柱法采礦。由于云南巖鹽含有大量不溶性雜質(zhì)，采出后需化鹵澄清才能用以制鹽。世界其他國家，對品位高、埋藏淺、當?shù)赜中枰腆w鹽的巖鹽礦床都用旱采法，采出后經(jīng)粉碎、篩分，即可供應市場。旱采法開采技術的發(fā)展與采煤大體相同。古代都靠人工用鐵錘、鐵鑿采掘，人力背礦。后逐步發(fā)展為鑿巖打眼，爆破落礦，并使用輪車、轆轤等運輸、提升工具。19世紀末到20世紀初逐步形成近代的爆破和裝運技術。50年代以后實現(xiàn)機械化、電氣化。蘇聯(lián)的阿爾喬莫夫斯克鹽礦在1956年以前已實現(xiàn)機械化。美國、聯(lián)邦德國在70年代建成的鹽礦，實現(xiàn)了全部工序機械化、連續(xù)化。

鹵水制鹽，中國長期都用鍋煎。最初多是就井設灶煎鹽。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，井灶分離，鹵水輸送距離逐漸增大，四川在漢代已用竹枧輸鹵，并逐漸形成一套完整的竹枧輸鹵工藝。清代枧管用楠竹或大斑竹去節(jié),首尾銜接,再用竹篾、細麻、油灰纏涂。竹質(zhì)輕,便于根據(jù)地勢靈活架設,跨山涉水，縱橫穿插在井與井、井與灶、灶與灶之間，最長的達10km以上，與鑿井的碓架,汲鹵的天車,同為四川鹽區(qū)的特殊景觀。為了解決燃料問題，云南在1937年從元永井修建一條長21km的釉磚輸鹵溝，利用自然地勢，把鹵水輸送到一平浪，用煤煎鹽，被譽為云南制鹽史上的奇跡。煎鹽用敞口圓鍋，以柴、草、煤、天然氣為燃料，直接用火加熱，使鹵水蒸發(fā)濃縮，結晶成鹽，并已初步掌握了凈化鹵水、添加晶種和利用清鹵洗滌等工藝。1940年，中國開始采用鋼板鑲成的長方形平鍋煎鹽。1958年，中國在山東青島建成第一座真空蒸發(fā)制鹽設備，逐漸普遍推廣。

世界其他國家,俄國、德國在中世紀用平鍋煎煮,直接用火加熱。美國最早的煎鹽設備是用一組鑄鐵圓鍋，階梯式排列，后高前低,用虹吸法逐鍋下流,用人工撈鹽。1789年，美國紐約州的N.Y.塞拉丘薩將天然鹵水放入木盤內(nèi)曬鹽。1863年前后，密執(zhí)安州(Michigan)的鋸木廠將廢蒸氣通入金屬管內(nèi)，再將金屬管沒入木質(zhì)、金屬或水泥淺池的鹵水中,加熱蒸發(fā)鹵水,結晶成鹽。晶體呈凹面四方角錐形。這就是造粒鍋法(grainer)的起源。1896年,美國154家鹽廠中,有82家采用此法，1959年仍有5家。1887年，I.M.鄧肯在紐約銀泉(Silver Spring)最先利用單效真空蒸發(fā)罐制鹽。1899年，美國曼里斯蒂鐵工廠(Manistee Iron Work)制成第一套多效真空蒸發(fā)罐制鹽設備，使蒸發(fā)制鹽技術出現(xiàn)了重大的改革。1910年推廣到歐洲。1930年,瑞士埃舍納斯公司(Escher WyssCo.)改進蒸氣壓縮機成功，可將蒸發(fā)罐產(chǎn)生的二次蒸氣加壓升溫，反復用于制鹽，提高了熱效率。后來又形成真空、熱壓并用的制鹽技術(見井礦鹽)，迅速地推廣到經(jīng)濟發(fā)達國家，并進一步向多效化、自動化方向發(fā)展。

中國是一個產(chǎn)鹽大國，于2005年首超美國躍居世界第一。海、湖、井礦鹽三足鼎立，三分天下。2007年，全國原鹽總產(chǎn)量達6335萬噸，其中海鹽3164萬噸，井礦鹽2531萬噸，湖鹽640萬噸。

中國鹽業(yè)年鑒有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2006至2007年全國原鹽產(chǎn)量平均每年增長了582萬噸，年平均增長率為10.7%，而其中井礦鹽平均年產(chǎn)量增長了348萬噸，年平均增長率為17.5%，增長速度遠遠高于海湖鹽，尤其是海鹽產(chǎn)量增長率從2006年的8.4%快速下降到2007年的2.2%。從2006年至2007年全國制鹽產(chǎn)能結構調(diào)整變化趨勢去分析，海鹽一直處于主導地位，但所占原鹽產(chǎn)能比例從52%下降到了48.7%。而井礦鹽所占原鹽產(chǎn)能比例則是從40.1%上升到了42.5%?？梢灶A見，到2009年，井礦鹽與海鹽將平分秋色，而到2010年后，井礦鹽產(chǎn)量與產(chǎn)能都將超過海鹽，奪取市場主導地位。

井礦鹽與海鹽相比，生產(chǎn)受天氣氣候影響小，產(chǎn)量比較穩(wěn)定。在規(guī)模、運費和質(zhì)量上比海湖鹽都具有明顯優(yōu)勢。

礦井鹽，又叫做"井鹽"，"井礦鹽"或"地下鹽"，是一種從地下鹽礦采掘提煉的鹽種，一般指鉆井汲取地下天然鹵水制成的鹽和開采地下巖鹽經(jīng)加工制成的鹽。我國中西部井礦鹽資源都十分豐富，據(jù)統(tǒng)計，海鹽在食用鹽中的壟斷地位逐步被井礦鹽所取代。