采矿业
采盐
采盐


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简介

采盐,将原盐从盐湖或盐井中采出的过程。早期人工捞盐,即用带孔铁勺将已洗净的盐捞出,堆在盐坨上。出勺时,要活勺花出,勺勺回水,耙勺结合,把盐收净。发现盖渣、泥片时,要及时拣出。20世纪60年代以来,已实现机械化开采。(下载 pdf 文件时,如后缀不同,请手动改成 pdf 。)

行业范围

指通过以海水(含沿海浅层地下卤水)为原料晒制,或以钻井汲取地下卤水,或注水溶解地下岩盐为原料,经真空蒸发干燥,以及从盐湖中采掘制成的以氯化钠为主要成分的盐产品的开采、粉碎和筛选。包括对下列盐的开采活动:

海盐

海盐食用盐、海盐非食用盐。

湖盐

湖盐食用盐、湖盐非食用盐。

井盐

井盐食用盐、井盐非食用盐。

矿盐

矿盐食用盐、矿盐非食用盐。

其他原盐

其他原盐食用盐、其他原盐非食用盐。

分类

评判标准

原材料

主料

辅料

可选原料

湖盐的采盐方法

湖盐的分布

我国是世界上盐湖分布最多的国家之一,面积大于1平方千亩的盐湖有近千个,占全国天然湖泊总数的35%,这些盐湖位于东经74度到125度,北纬28度至50度之间,成盐面积约60000km²,占全国天然湖泊总面积的75%,分布范围约占全国领土总面积的二分之一
这是中国主要盐湖以及盐湖带,我国的主要盐湖约有117个,盐湖中的盐类主要是由于漫长的蒸发,沉积作用而形成的,纯度很高而且储量非常丰富

远景储量(根据地质条件等进行的估算)12211274万吨,其中已查明的石盐储藏量5349710万吨,占食盐远景储藏量的43.81%,按照我国2017年的原盐产量6654万吨来计算,仅盐湖的盐就够挖800年左右,更不要说还有海盐和井矿盐

湖盐的选矿

湖盐的矿物

中国盐湖盐类矿物,目前已经发现58种。其中,碳酸盐类矿物14种,硫酸盐类矿物23种,硼酸盐类矿石13种,氯化物盐类7种,硝酸盐类矿物1种(种类太多放不下),这些盐类矿物中的章氏硼镁石、水碳硼石、多水氯硼钙石、扎布耶石以及锂菱镁矿等5种硼锂矿石,是中国在盐湖中首次发现和命名的新矿物
盐湖中的盐类主要是长期的沉积矿物,按照沉积矿物的化学形式可以大致分为碳酸盐型盐湖以及硫酸盐型盐湖
碳酸盐型盐湖成盐阶段形成的盐类矿物有镁的碳酸盐(菱镁矿、水菱镁矿、水碳镁石)钠的碳酸盐(苏打、水碱、天然碱)以及钠钙碳酸盐(方解石、白云石),如果是富硼盐湖,还会出现钠的硼酸盐(硼砂、三方硼砂)和钠钙硫酸盐(石膏、芒硝)等沉积矿物
硫酸盐型盐湖成盐阶段形成的盐类矿物主要是钠钙硫酸盐类沉积矿物,比如(石膏、水钙芒硝、钙芒硝、芒硝),如果是富硼盐湖,还会出现钠钙硼酸盐矿物(钠硼解石)。而在硫酸镁亚型盐湖中,主要特征矿物为钠镁硫酸盐矿物(白钠镁矾、软钾镁矾、泻利盐)

湖盐的矿物沉积

中国盐湖沉积,一般分为碎屑岩沉积、黏土-淤泥沉积以及蒸发盐类沉积三大类型
碎屑岩沉积:为盐湖盆地形成演化早期未成盐发展阶段的沉积产物,颗粒较粗,多为洪积、冲积和风沙沉积组成的砂砾石、粗粒砂或者黏土质粉砂等,多分布在湖盆边缘和湖相沉积的底部,沉积厚度为几米至百余米
黏土-淤泥沉积:为盐湖细碎屑岩沉积,多为碳酸盐粘土和粉砂质粘土。粘土矿物有绿泥石蒙脱石。水云母和少量的高岭石等,有些盐湖含有丰富的有机质,而呈黑灰色,沉积厚度一般为几米至十几米
蒸发盐类沉积:为盐湖形成演化过程中成盐发展阶段的沉积物,主要沉积有石盐、芒硝、天然碱、钾镁盐和硼酸盐等,以石盐和芒硝等沉积规模最大,几乎遍布全国各盐湖,以七角井、扎仓茶卡等盐湖具有代表性
中国盐湖沉积层序清楚,结构分明,具有明显的韵律性,从碎屑岩沉积开始,经粘土-淤泥沉积,终止于蒸发盐类沉积,构成一个完整的沉积韵律—沉积旋回
这是青海察尔汗盐湖达布逊区段盐岩平面分布形态及盐岩体沉积剖面图

湖盐的采矿

直接采盐与煤炭开采一样,需要根据矿床类型的不同以及矿的种类制定相应的开采方法
按照盐湖资源的存在形式,盐湖矿床可以分为固相盐湖矿床,液相盐湖矿床以及固液并存的混合相盐湖矿床三种
固相盐湖矿床:指的是没有卤水存在的干盐湖,或者以固相盐类沉积为主要开采对象的盐湖,如西藏的巴南湖、内蒙古的哈登贺少湖,都是没有卤水的干盐湖
液相盐湖矿床则是盐类沉积较少,开采的主要对象是卤水,包括湖水以及地下卤水和隙间卤水
如西藏的龙木错以及新疆的艾比湖
固液混合则是有盐就采盐,有水就采水,比如内蒙古的额吉淖尔盐湖。新疆的七角井盐湖,都可以进行石盐和卤水的双重开采
根据现行的《盐湖和盐类矿产地质勘查规范》39页,只有符合以下标准的才可以进行开采,称为矿,(盐湖的石盐被归类到露天开采里了)对于其他无机盐类也有详细的要求


盐湖的主要开采方法是用采盐机或者采盐船等设备在盐湖矿产上进行切割。然后用水力管道运送到加工所在地进行进一步处理
而根据以上的三种不同矿床,湖盐生产工艺可以分为直接采出石盐、在石盐采空区利用卤水晒制再生盐(注1)用水溶解石盐矿床或者抽取卤水晒盐(和海盐类似)
注一:盐湖的卤水氯化钠含量较高,直接采出石盐后会留下很多凹槽被称为采空区,在采空区还有一定的盐没有采集,通过引入盐湖卤水,卤水中的氯化钠会在这些晶种上重新结晶,三到四年就可以重新长满,而且这些再生盐杂质少,盐质较好
而回采的主要方法根据矿床的不同分为联合采盐机采掘、采盐船采掘以及挖掘机采掘

联合采盐机主要是采掘固相石盐矿床的工艺,包括铺轨、移轨、挖掘采沟等,主要适用于开采晶间卤水(存在盐层石盐结晶颗粒之间孔隙中的卤水)条件好的中厚石盐矿层,即
石盐矿层表层必须平整,有一定承载力(大于0.5mpa)
盐层必须有晶间卤水而且不能低于表面0.3m,开采厚度不宜小于2~3m
其优点在于开采量大(每小时100t以上),自动化程度高,缺点在于铺设麻烦,对环境要求较高
这是一种联合采盐机

采盐机的挖掘过程分为:起动盐浆泵、切削石盐矿层、吸送盐浆、脱水以及装车5个工序
1.起动盐浆泵
目的是为了使采盐机的水力吸送系统形成水循环,盐浆泵吸水抽真空,达到水泵起动条件时起动,同时吸走的水通过水喷射泵喷出
2.切削松碎矿层
采盐机以1~3m/min的速度水平行驶,切盐器以30~35转/min的圆周速度切削松碎石盐矿层,同时将盐粒与晶间卤水混合形成盐浆(这是一种切盐器,挖掘齿挖掘、破碎盐层,集料叶片附在搅龙上且两侧的集料叶片旋转方向相反,采掘下的盐经过集料叶片汇聚到吸口,然后被输送泵吸走)
联合采盐机沿采沟分层采盐,采沟的宽度一般为切盐器直径的1~1.1倍,在轨道上行驶一趟的采盐厚度一般为0.8~1.1米,称为一刀,盐层较厚时需要往返采几刀盐

3.吸送盐浆与脱水 盐浆泵中输送的盐浆混合有泥沙等杂质,在输送过程中会经过旋流器,轻质的水和泥等从上走,而重的盐和石块则从下走,然后经过弧形筛(水从上进,大于筛面的为红色,小于筛面为蓝色,蓝色部分在重力作用下到筛底部排走)脱去大部分水分和杂质,最后装车

采盐船是漂浮在盐湖表面的采盐设备,外表像船,采盐船相比联合采盐机灵活许多,既可以在底部安装抽水泵采集卤水,也可以安装采盐机等采集水下的盐层,采盐船采盐有多种方式,根据盐湖环境不同有不同的选择,按照采掘装置的性能分为绞吸式、链斗式、抓斗式、铲扬式、斗轮式五类,而配套的工艺过程组合也很多
以绞吸式采盐船采掘—水力管道输送为例
绞吸式采盐船采出的石盐由盐浆泵吸入,加压后由盐浆泵吸入,经浮管和泵站直接送往湖外,优点在于能直接漂浮在湖上,不受盐层表面影响

绞吸式采盐船在船首有一个切盐器,与联合采盐机一样,切盐器切碎盐层后经盐浆泵吸入,而在船尾有一个定位桩,上面缠绕着线缆,通过船首的绞车来牵动线缆实现升降,具体见视频

而采出的盐会进行堆垛处理,与海盐不同的是,湖盐的堆垛一般不用苫盖,因为盐湖附近年降水量不足100毫米,但蒸发量却达到3000毫米以上,同时这些堆垛的盐还要经过洗涤等处理,去除杂质,达到工业盐标准就可以包装了,而部分优质的原盐还要经过更严格的破碎洗涤等工序,才能包装为食盐

井矿盐的采盐方法

井矿盐的分布

地壳由岩石组成,岩石由矿物组成,矿物由一种或多种化学元素组成,化学元素周期表中的元素,地壳中基本都有,其中氢、痒、钠、钾、钙、铁、铝、硅九种元素占地壳总重的98.13%,其余90多种矿物仅占1.87%


这两张图片里只是很少一部分盐类矿物,这些盐类矿物以矿石的方式,聚集在一起,称为矿床,或者以液态的方式存储于地下,称为卤水
中国主要盐矿床分布广泛,这张中国主要盐矿分布图中你可以看到主要盐矿的分布

井矿盐的采矿

针对于井矿盐,主要的开采工艺有以下几种
而在中国,除了极少一部分盐矿品质较好且埋藏较浅曾直接开采外,(云南一平浪盐矿于1939年采用,到70年代逐渐停止)其他大部分盐矿均采用钻井水溶法开采,原因主要有三点
1.我国盐岩矿床埋藏较深,四川地区盐矿平均深度1000米左右、湖南湖北等地300~500米,而四川南充地区盐矿甚至在2500~3000米,直接开采难度大
2.部分矿床品味较低,直接开采不能当作原料,需要溶解再制,而水溶法不需要开凿坑道进行爆破、提升、粉碎等步骤,工序简单
3.开采出的石盐主要仍是供工业使用,食用仅占很小一部分,所以尽管有些盐矿品质极好,仍会采用水溶法开采
钻井水溶法是利用淡水或浓度较低的卤水充当溶剂,利用石盐溶于水的特性,将石盐溶解后的卤水抽取进行加工的采矿方法,根据不同的适应条件也有不同的方法
提捞法: 中深井,钻井质量好、井身直,矿石品位较高 能充分开采地下资源、工艺流程简单、但生产率低、劳动负荷重、成本高(现在不用了)
简易单井对流法:盐矿层密封条件好,顶板稳定,钻井质量好,用于开采矿石品味较高的单层或复层盐矿 工艺流程简单,但产能较低,且容易上溶侵蚀顶板,造成失稳垮塌等
油(气)垫法 盐矿层密封条件好,盐层厚,盐层品味高、盐层深度大,但顶部稳定性差 可实现自下而上控制开采,回采率高,稳定性好能防止顶板垮塌,但费用较高
水力压裂法 盐矿层密封条件好,单一或薄互层盐矿,顶板稳定 产能高,成本低,但对技术要求较高,定位定向压裂技术尚未过关


以单井对流法的油垫法为例
单井对流法即从水源地用泵输送淡水到淡水池,经净化处理,流入采卤泵房,用泵压入井下,溶解岩盐,然后循环返出井口,流入卤池,当卤池汇集的卤水达到工业指标时即可送入生产单元制盐,如果未达到则再泵入井内循环,增加浓度,再循环,但这样的方法存在弊端,前文说过,卤水的密度比水大,而因为重力影响,密度小的在上层,密度大的在下层,上层的卤水比下层的卤水溶解快,导致溶腔呈现喇叭状,上大下小,容易引起垮塌且浪费资源,因此,在单井对流法上衍生出了油垫法
油垫法则是在单井对流法的基础上,利用油不溶解盐且比盐水轻的特性,在钻井水溶开采的过程中,定期向井内注入油料(原油或柴油)形成油垫层以达到控制上溶,增加侧溶,扩大溶腔直径,掌握采矿高度的目的
油垫井的井管一般由三层同心圆的管串组合,中间是采卤管,外侧是注水管,而最外侧是注油管

油垫法开采分为建槽和生产两个阶段
1.建槽:建槽过程分为三个阶段,第一阶段用正循环(注1),先灌入足够数量的油,然后注入淡水,由于水比油重,而且油多水少,水只能向两侧和底部冲刷,形成一个十分扁平的圆盘状溶洞,这就是盐槽了,盐槽直径越大,越有利于上溶生产,但是同样的建设周期也就越长,盐槽直径与高度之比值,根据岩盐品位与盐层厚度而定。根据生产经验,对盐层厚度不大、品位高的矿区,径高比宜大于67∶1(即盐槽直径为100m,建槽高度为1.5m,槽底倾角为1°30′);对盐层厚、品位低的矿区,径高比至少应大于10∶1(即盐槽直径为100m,建槽高度为10m,槽底倾角为11°29′)。一般建成直径为100m的盐槽约需360~440天
一般来说,当溶腔的直径达到10m左右时,切换为反循环或者正反循环交替进行,逐步扩大底部和直径,直到达到理想盐槽直径
建槽资料|
注一:水从中心管诸入,直达盐矿层下部,溶解石盐后变成卤水,经管外环隙返回地表叫正循环,反之叫反循环,开采初期用正循环,加速建槽,扩大溶解面,到后期就采用反循环,抽取底部的高浓度卤水(图片是反循环)
2.生产,盐槽建立完成后就可以进行盐矿的开采,因为有油隔绝,卤水只能溶解下部和侧面的石盐,待盐槽的盐开发完毕后排出一部分油同时提高井管,使卤水进行上溶开采,这样一步步地提高井管,直到盐层开发完毕,这是五通桥盐矿油垫法的实例,溶腔直径100米,日采盐277.63t,油垫层平均厚度1.91cm,每吨盐平均耗油0.196kg。
五通桥盐矿实例

值得一提的是,有些盐层并不会全部开采完毕,等开采出足够大小的空间后就停止开采,转而全部注入原油或者天然气,我国一部分原油就是通过这种方式储藏起来

生产线分工

人员分工

机器分工

资产与负债

资产

固定资产

非固定资产

负债

库存

设计和规划

位置与环境

投资与评估

规模与功能

风格与形式

组织结构

成本

金融成本

原材料成本

房租成本

能耗成本

人工成本

设备折旧

收益管理

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时间分布

空间分布

目标群体

容量控制

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