1) MVR salt making technology
热压制盐技术
1.
In this paper,the authors summarize the development history and current situation of MVR salt making technology both at home and abroad and sketch the working principle of MVR salt making technology,with emphasis on analyzing the advantages and disadvantages of MVR salt making technology in China.
文章概述了热压制盐技术在国内外的发展历史和现状,简要介绍了热压制盐技术的工作原理,重点分析了热压制盐技术在我国发展的优劣势。
4) hot pressing
热压技术
1.
The dense Al 2O 3p TiC p/Al composite has been prepared by high energy ball milling,in situ reaction and hot pressing process.
本文采用高能球磨、原位反应合成及热压技术制备了致密的Al2 O3p TiCp Al复合材料 ,并用XRD、SEM以及EDAX等手段分析了复合材料的相组成、显微组织。
5) hot extrusion technology
热挤压技术
6) hot embossing
热压印技术
补充资料:制盐技术史
盐是人类生存的必需品。人类采集和产制盐的历史很悠久,最初是采集海滩上自然结晶的盐花、盐湖中的天然卤水和石盐以及露出地面的盐泉和岩盐,进而发展到用人工产制。据文字记载,中国在距今5000多年前已利用海水制盐,4000多年前已生产湖盐,2000多年前已凿井汲取地下天然卤水制盐。海盐的生产,先是刮取咸土,淋卤煎盐,逐步改为盐田晒制。湖盐有的是直接采捞,有的利用盐湖卤水晒制。井矿盐的生产,凿井由浅到深,开采天然卤水由提捞法逐步发展为自喷井法、气举法和利用深井潜卤泵;岩盐先是直接采出(旱采),后来大部分用钻井水溶法开采(水采);卤水成盐由圆锅、平锅煎煮发展为真空蒸发和热压蒸发。各种盐的产制都经历了一个由手工操作的小生产到机械化、现代化大生产的发展过程。
海盐生产技术史 中国的海盐生产技术史大体可分4个阶段。
①唐宋以前为淋卤煎盐。最初是直接刮取海滨咸土,淋制卤水。后来逐步发展到在海滨开辟滩场,将草木灰或泥、砂等平铺于场面,引海水浸润、浇洒,经风吹日晒,使大量盐分附着在草木灰和泥、砂上;然后收集挑入坑中,以海水冲淋,盐溶于水,经坑底卤管流入卤缸;接着再将坑内灰砂起出,铺开、浇洒、晾晒如前。所得卤水用莲子测试浓度:莲子下沉的为淡卤,浮而直立的为半淡卤,浮而横卧的为浓卤,原理和现代的比重计相同。由卤成盐,全用煎法。煎盐工具,汉代用"牢盆",唐、宋时改用盐盘。盘有两种:一为铁盘,重数千斤,由若干块铁板拼成,合缝处用卤水合泥嵌实;一为竹盘,用竹篾编成,上下涂以蛎灰。盐盘直径约1丈,深约1尺,平置灶上;灶有7眼、8眼到12眼、13眼,由灶户共同煎煮。明神宗万历年间(1573~1619),煎盐逐渐改用小而薄的锅、,由灶户分散煎制。
②宋元之际,福建实行淋卤晒盐,即将淋出的浓卤放入浅池中,日晒结晶成盐,大省柴薪。后逐步发展为以砖石砌晒池,或用陶片平铺池底,以提高盐质,减少渗漏,谓之坎晒。到元成宗大德五年(1301),福建盐运司所辖10个盐场,已有6个采用此法。其后广东的晒,浙江南部的坦晒,均与此近似。
③ 元世祖至元二十九年(1292),长芦盐区(包括今河北、天津产盐区)始有晒盐。当地盐户根据福建的经验,结合本地区蒸发量大、降雨量小的气候特点,开始直接用海水晒卤、晒盐。最初修筑的盐池,分大、中、小3段。先引海水入大段,隔数日放入中段,最后放入小段,10余天后结晶成盐。后来逐渐发展为在近海滩涂上修筑多级有落差的蒸发池,将海水戽入最高一级,一面逐渐流下,一面蒸发浓缩,形成浓卤后,再放入结晶池晒盐。明嘉靖元年(1522)以后,在全区推广。几乎与此同时,江苏淮北盐区也在推行晒盐。明嘉靖八年(1529),淮北五场全用晒盐。
以上3个阶段,并非截然分开。淮南到清末还是淋卤煎盐,浙江盐区到20世纪50年代中期还是淋卤晒盐。其生产操作,到20世纪20年代以后,除少数盐场逐步采用了柴油机、电动机带动水泵汲扬海水外,其他都是手工劳动。
④中华人民共和国建立后,海盐生产逐步向机械化大生产发展。一方面改造了原有分散的小盐场,同时新建了一批扬水、制卤、结晶、产品堆存相对集中的大中型盐场;将过去母液(苦卤)循环使用和浅晒,勤扒的旧工艺,改为新卤、深卤、适当长期结晶的新工艺;推行塑料薄膜苫盖结晶池,也利于稳产、高产和长期结晶;许多盐场的修滩、扬水、收盐、集运、装卸等环节,实现了半机械化和机械化(见海盐)。
世界其他国家的海盐生产,以地中海沿岸的腓尼基人为最早。公元前7世纪,A.马蒂乌斯在俄斯蒂亚(Ostia)附近建立了第一个盐场。公元前3世纪,葡萄牙在塞太布尔(Setubal)建立了有名的海盐场。希腊、埃及、印度生产海盐的历史也很悠久。生产方法,有的用含盐植物烧成灰,掺入海水,煎制成卤,用澄清后的浓卤煎盐;有的刮泥、淋卤、煎盐;有的将海水放入盐池,晒干成盐。经过几个世纪的实践,逐步形成分段蒸发、结晶的盐田体系,操作仍用手工。随着产业革命的展开,海盐生产逐步向机械化过渡。1868年以后,美国加利福尼亚州旧金山湾沿岸大规模晒制海盐。其中以莱斯里盐场 (Leslie Salt Co.)最具有代表性,该场盐田分大蒸发池、中间池、结晶池3大段,扬水用风车或汽油机、电动机带动的水车或水泵,收盐用人工和皮带输送机,并用轻便火车集运到坨地粉碎、洗涤。进入20世纪后,逐步向集中扬水、集中制卤、集中结晶、产品集中堆坨和全面机械化发展。1954年墨西哥在下加利福尼亚半岛的太平洋沿岸建设黑勇士盐场(Guerrero-Negro),1967年澳大利亚在西北海岸建设丹皮尔盐场(Dampies Salt Ltd.)。由于当地气候干燥,利于晒盐,到70年代,生产能力已分别达到650万吨和340万吨,成为世界上第一和第二大海盐场。两盐场的结晶池以坚实的、厚15~60cm的盐层作池板,采用大型的收盐机组和先进的洗盐设备,严格控制盐田卤水中各种生物群落的生态平衡,以利于增加产量,提高盐质。产盐含氯化钠97%以上,含水不溶性杂质0.02%以下,使海盐生产技术提到一个新的水平。日本海盐生产,由于自然条件所限,历史上长期是铺砂、吸咸、淋卤、煎盐。1945年后才逐步改为在盐田内铺一层极薄的细砂,海水从砂粒间曲折缓慢流下,浓缩成卤,并由煎盐过渡到晒盐。到1972年,日本已全面采用离子交换膜电渗析法制卤,真空蒸发制盐(见海盐)。
井矿盐生产技术史 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。
钻井汲卤技术 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)、皇祐(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。
岩盐旱采技术 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。
蒸发制盐技术 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。
湖盐生产技术 中国最早生产湖盐的是山西运城盐池,古称解池,是中国古代重要的产盐区。约在公元前2400年,产盐已具有相当规模。生产方法长期是天然结晶,集工采捞,隋唐之际发展为垦畦浇晒,即在池旁垦地为畦,引入湖水,曝晒5~6天成盐,缩短了结晶期。到明代晚期,进一步形成引水、蒸发、沉淀、飘花、搨花(用木耙击沉盐花)、再结晶的工艺,采用分段连续作业,提高了盐质。中国西北地区的盐湖,大都是固相与液相两种矿体并存,长期以来是用人工采捞天然结晶的盐层,到20世纪70年代后期改用机械开采(见湖盐)。
世界其他国家,卤水湖如美国犹他州(Utah)的大盐湖(Great Salt Lake),1847年起在湖边修筑盐池,利用湖水晒盐。早期基本是手工操作,用马拉的犁具收盐;后来逐步采用拖拉机、铲斗、皮带输送机、小火车等现代设备。结晶池用盐层作池板,以利于提高产盐质量。固、液相矿体共存的盐湖,如苏联的巴斯昆恰克(БаскунчаΕ0))盐湖,在1860年以前,基本上是手工操作采盐,十月革命后逐步改用机械,1938年改用联合采盐机,开采深度达到8m,台时产量百吨左右。70年代再改为包括切削、破碎、脱水、除杂、收集装车的轨道式联合采盐机,两人操作,台时产量250吨。采出的盐均由移动式铁轨机车,运到加工厂,制成各种加工盐。
参考书目
中华书局(台湾)编辑部辑订:《中国历代食货典·盐法部汇考》(第二版),中华书局,台湾,1983。
Dale W.Kanfmann,Sodium Chloride:The Production and Properties of Salt and Brinc ,Reinhold Publishing Corporation,New York,1960.
海盐生产技术史 中国的海盐生产技术史大体可分4个阶段。
①唐宋以前为淋卤煎盐。最初是直接刮取海滨咸土,淋制卤水。后来逐步发展到在海滨开辟滩场,将草木灰或泥、砂等平铺于场面,引海水浸润、浇洒,经风吹日晒,使大量盐分附着在草木灰和泥、砂上;然后收集挑入坑中,以海水冲淋,盐溶于水,经坑底卤管流入卤缸;接着再将坑内灰砂起出,铺开、浇洒、晾晒如前。所得卤水用莲子测试浓度:莲子下沉的为淡卤,浮而直立的为半淡卤,浮而横卧的为浓卤,原理和现代的比重计相同。由卤成盐,全用煎法。煎盐工具,汉代用"牢盆",唐、宋时改用盐盘。盘有两种:一为铁盘,重数千斤,由若干块铁板拼成,合缝处用卤水合泥嵌实;一为竹盘,用竹篾编成,上下涂以蛎灰。盐盘直径约1丈,深约1尺,平置灶上;灶有7眼、8眼到12眼、13眼,由灶户共同煎煮。明神宗万历年间(1573~1619),煎盐逐渐改用小而薄的锅、,由灶户分散煎制。
②宋元之际,福建实行淋卤晒盐,即将淋出的浓卤放入浅池中,日晒结晶成盐,大省柴薪。后逐步发展为以砖石砌晒池,或用陶片平铺池底,以提高盐质,减少渗漏,谓之坎晒。到元成宗大德五年(1301),福建盐运司所辖10个盐场,已有6个采用此法。其后广东的晒,浙江南部的坦晒,均与此近似。
③ 元世祖至元二十九年(1292),长芦盐区(包括今河北、天津产盐区)始有晒盐。当地盐户根据福建的经验,结合本地区蒸发量大、降雨量小的气候特点,开始直接用海水晒卤、晒盐。最初修筑的盐池,分大、中、小3段。先引海水入大段,隔数日放入中段,最后放入小段,10余天后结晶成盐。后来逐渐发展为在近海滩涂上修筑多级有落差的蒸发池,将海水戽入最高一级,一面逐渐流下,一面蒸发浓缩,形成浓卤后,再放入结晶池晒盐。明嘉靖元年(1522)以后,在全区推广。几乎与此同时,江苏淮北盐区也在推行晒盐。明嘉靖八年(1529),淮北五场全用晒盐。
以上3个阶段,并非截然分开。淮南到清末还是淋卤煎盐,浙江盐区到20世纪50年代中期还是淋卤晒盐。其生产操作,到20世纪20年代以后,除少数盐场逐步采用了柴油机、电动机带动水泵汲扬海水外,其他都是手工劳动。
④中华人民共和国建立后,海盐生产逐步向机械化大生产发展。一方面改造了原有分散的小盐场,同时新建了一批扬水、制卤、结晶、产品堆存相对集中的大中型盐场;将过去母液(苦卤)循环使用和浅晒,勤扒的旧工艺,改为新卤、深卤、适当长期结晶的新工艺;推行塑料薄膜苫盖结晶池,也利于稳产、高产和长期结晶;许多盐场的修滩、扬水、收盐、集运、装卸等环节,实现了半机械化和机械化(见海盐)。
世界其他国家的海盐生产,以地中海沿岸的腓尼基人为最早。公元前7世纪,A.马蒂乌斯在俄斯蒂亚(Ostia)附近建立了第一个盐场。公元前3世纪,葡萄牙在塞太布尔(Setubal)建立了有名的海盐场。希腊、埃及、印度生产海盐的历史也很悠久。生产方法,有的用含盐植物烧成灰,掺入海水,煎制成卤,用澄清后的浓卤煎盐;有的刮泥、淋卤、煎盐;有的将海水放入盐池,晒干成盐。经过几个世纪的实践,逐步形成分段蒸发、结晶的盐田体系,操作仍用手工。随着产业革命的展开,海盐生产逐步向机械化过渡。1868年以后,美国加利福尼亚州旧金山湾沿岸大规模晒制海盐。其中以莱斯里盐场 (Leslie Salt Co.)最具有代表性,该场盐田分大蒸发池、中间池、结晶池3大段,扬水用风车或汽油机、电动机带动的水车或水泵,收盐用人工和皮带输送机,并用轻便火车集运到坨地粉碎、洗涤。进入20世纪后,逐步向集中扬水、集中制卤、集中结晶、产品集中堆坨和全面机械化发展。1954年墨西哥在下加利福尼亚半岛的太平洋沿岸建设黑勇士盐场(Guerrero-Negro),1967年澳大利亚在西北海岸建设丹皮尔盐场(Dampies Salt Ltd.)。由于当地气候干燥,利于晒盐,到70年代,生产能力已分别达到650万吨和340万吨,成为世界上第一和第二大海盐场。两盐场的结晶池以坚实的、厚15~60cm的盐层作池板,采用大型的收盐机组和先进的洗盐设备,严格控制盐田卤水中各种生物群落的生态平衡,以利于增加产量,提高盐质。产盐含氯化钠97%以上,含水不溶性杂质0.02%以下,使海盐生产技术提到一个新的水平。日本海盐生产,由于自然条件所限,历史上长期是铺砂、吸咸、淋卤、煎盐。1945年后才逐步改为在盐田内铺一层极薄的细砂,海水从砂粒间曲折缓慢流下,浓缩成卤,并由煎盐过渡到晒盐。到1972年,日本已全面采用离子交换膜电渗析法制卤,真空蒸发制盐(见海盐)。
井矿盐生产技术史 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。
钻井汲卤技术 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)、皇祐(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。
岩盐旱采技术 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。
蒸发制盐技术 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。
湖盐生产技术 中国最早生产湖盐的是山西运城盐池,古称解池,是中国古代重要的产盐区。约在公元前2400年,产盐已具有相当规模。生产方法长期是天然结晶,集工采捞,隋唐之际发展为垦畦浇晒,即在池旁垦地为畦,引入湖水,曝晒5~6天成盐,缩短了结晶期。到明代晚期,进一步形成引水、蒸发、沉淀、飘花、搨花(用木耙击沉盐花)、再结晶的工艺,采用分段连续作业,提高了盐质。中国西北地区的盐湖,大都是固相与液相两种矿体并存,长期以来是用人工采捞天然结晶的盐层,到20世纪70年代后期改用机械开采(见湖盐)。
世界其他国家,卤水湖如美国犹他州(Utah)的大盐湖(Great Salt Lake),1847年起在湖边修筑盐池,利用湖水晒盐。早期基本是手工操作,用马拉的犁具收盐;后来逐步采用拖拉机、铲斗、皮带输送机、小火车等现代设备。结晶池用盐层作池板,以利于提高产盐质量。固、液相矿体共存的盐湖,如苏联的巴斯昆恰克(БаскунчаΕ0))盐湖,在1860年以前,基本上是手工操作采盐,十月革命后逐步改用机械,1938年改用联合采盐机,开采深度达到8m,台时产量百吨左右。70年代再改为包括切削、破碎、脱水、除杂、收集装车的轨道式联合采盐机,两人操作,台时产量250吨。采出的盐均由移动式铁轨机车,运到加工厂,制成各种加工盐。
参考书目
中华书局(台湾)编辑部辑订:《中国历代食货典·盐法部汇考》(第二版),中华书局,台湾,1983。
Dale W.Kanfmann,Sodium Chloride:The Production and Properties of Salt and Brinc ,Reinhold Publishing Corporation,New York,1960.
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