海盐

以海水为原料,用煎煮法或日晒法制成的盐。历史上长期是刮取经海水浸渍的咸土(灰、沙),淋制卤水,用锅煎盐(见制盐技术史)。现代普遍采用日晒法,即在涨潮时将海水引入盐田,利用日晒风吹,使海水蒸发浓缩结晶成盐。可以充分利用自然能源,但要具备较明显和较长的旱季,浓度较高的海水,广阔平坦的滩涂等条件。

中国是世界上生产海盐最多的国家。辽宁、天津、河北、山东、江苏为北方海盐区,盐场分布于渤海、黄海沿岸。当地年蒸发量1500~2000mm,降雨量500~900mm,雨量集中在7~8月。生产分为春晒、秋晒两段,实行适当的长期结晶。浙江、福建、广东、广西、海南为南方海盐区,年蒸发量约2000mm,降雨量约1500mm,实行短期结晶。为了突破自然条件限制,中国独创了塑料薄膜苫盖结晶池新技术,雨前将薄膜覆盖在结晶池卤水液面上,雨后排除膜上积水,天晴收起薄膜继续晒盐,实行长期结晶,常年生产,年蒸发量可利用80~85%,年降雨量可排除85%以上,产盐量相应增加,并为机械收盐创造了条件。天津汉沽盐场新建的集中式盐田,采用塑料薄膜苫盖结晶池、长期结晶、死碴盐工艺,盐质接近国际先进水平。

海水的化学组成

海水是成分复杂的稀薄水溶液,总含盐量3.5%左右,其中氯化钠为2.7213%,其余是氯化镁硫酸镁、氯化钾等。在海水中溶存物质的总重量中,氯占55%,钠占30%,其次是硫酸根、镁、钙和钾,合计占14%,还含有微量的溴、硼、碘、锶以及几乎地壳中含的所有其他元素。所有海水的化学组成极其近似,主要化学成分相互比值是恒定的;密度为1.026g/cm3,随其盐类含量和温度的变化而变化。

海水蒸发析盐规律

如将含量少的钙、钾离子忽略,海水可看成一个Na+Mg2+//Cl-SO厈-H2O的四元交互体系。在温度为25℃时,其相图如图1。这一体系中共有8个结晶区,海水标于图中M点,MK线反映氯化钠析出时液相组成的变化。在蒸发浓缩过程中,盐类析出顺序见表。对海盐生产,海水浓缩到25.5~26°Be'时,含氯化钠达到饱和点,为制卤阶段;饱和卤水继续浓缩至30°Be',氯化钠从开始析出到基本析出,为结晶阶段。

图

生产工序

海盐生产包括纳潮、制卤、结晶、收盐与集坨、洗涤与堆存等工序。

纳潮

海水经引潮沟和闸门自然流入盐田的蓄水池,或用水泵扬入储水池。海水含盐度与盐的产量、成本密切相关,如用2°Be'的海水100m3可制成饱和卤5.87m3,用3.5°Be'的海水,100m3则可制成饱和卤9.25m3。因此,生产中要掌握潮汐、海流规律,纳取高浓度海水。雨季和化冰季节不宜纳潮。

制卤

蒸发浓缩海水,使卤水中氯化钠含量逐步达到饱和。含盐度在10°Be'以下的为初级卤水,10~20°Be'为中级卤水,21~25°Be'为高级卤水。制卤方法有平面蒸发、立体蒸发、冷冻法和电渗析法。制卤过程中要注意保持盐田生态系统的平衡(见盐田)。

(1)平面蒸发制卤:将海水引入盐田,进行蒸发浓缩,使之成为饱和卤水。在蒸发量大、降雨量小的干旱地区,卤水可沿各步蒸发池按落差自然流下,直到饱和。在天气相对稳定的旱季或比较干旱的地区,常规定各步蒸发池的卤水深度,待达到一定浓度后,再放入下步蒸发池;留适量的卤水作底水,便于后续卤水迅速提高浓度;各步卤水浓度,初级制卤区一般相差0.5~1.0°Be',中、高级制卤区一般相差2~3°Be'。在多雨季节或地区,则将浓度较高的卤水深贮于少数蒸发池或贮卤池内,减少因降雨稀释;低浓度卤水则在其余蒸发池中实行浅晒,利用短晴天迅速提高浓度,以利产盐。

(2)立体蒸发制卤:卤水沿枝条架或垂网架下流,在空间进行蒸发,加快卤水浓缩。枝条架有单墙式、房屋式等多种,一般是在木架上斜挂若干层竹枝,架高5~7m,长度以便于操作为准,方向与生产季节最多的风向成直角,架顶设卤水槽(沟)。用水泵将卤水扬入槽内,分流至卤水沟,经沟底小孔或沟边缺口流到最高层竹枝上,成水滴逐层下流,最后落入基盘,再打入卤水槽,如此反复进行,以提高卤水浓度。垂网架是用氯乙烯塑料等编成网,垂挂在竹木架上,卤水自架顶沿网丝流下。因造价高,耗电多,现均已停用。

(3)冷冻法制卤:冬季利用自然低温,使初级卤水表面结冰,在冰下抽取浓度较高的卤水,但要注意合理安排结冰面积,做好春初化冰、分水和排除淡水等工作。

(4)电渗析法制卤:海水通过离子交换膜电渗析装置进行浓缩。电渗析槽由阴、阳电极、离子交换膜、浓缩室、脱盐室等组成(图2 )。离子交换膜对一价离子有选择透过性。高盐度(含NaCL210g/1)的卤水从浓缩室流出,淡水(含盐约1.8%)从脱盐室流出。此法占地小,不受天气影响,卤水纯度高,质量好;但投资多,电耗大,成本高,较少使用。

图 结晶

饱和卤水在结晶池中蒸发浓缩和析出氯化钠的过程。通常以浓缩到30.2°Be'为宜,此时卤水中的氯化钠已析出近80%,其他盐类析出少(见表),盐的质量好。氯化钠的临界结晶速度为2×10-5mm/s,其纯溶液的过饱和度为1.6g/1;超过此限度,则晶形不规整,晶体疏松,含液泡多,影响盐质;实际生产中常根据蒸发量大小,控制结晶池卤水深度,以降低过饱和度,稳定结晶速度,使晶体坚实、整齐。在结晶过程中,定期搅动氯化钠晶体,使之相互分离,即成活碴盐;如不搅动,任其结为整体,则成死渣盐。为了避免已生成的盐渣被降雨化损,多雨地区的海盐场常实行短期结晶,一年收盐多次;反之,干旱地区的海盐场则可实行长期结晶,一年只收盐一、二次。

图 收盐与集坨

用人工、联合收盐机组或水力管道输送设备,将结晶池内的盐采出,运送到坨地堆存。

(1)联合收盐机组:由收盐机与运盐车联合组成,有两种形式:一种是死渣盐收盐机组,收盐铲将盐层铲起,喂入提升机的链斗,在提升过程中,自动卸入皮带机的受料槽,再将盐送入与收盐机并行的运盐车;另一种是活碴盐联合收盐机组,收盐机用低压充气轮胎,车体前部装有耙头、螺带和刮板提升机,中部向右侧伸出皮带机,利用手动油压装置起落耙头,用螺带集盐,经刮板机、皮带机将盐提升,送到运盐车上,完成收盐作业。

(2)水力管道输盐:用人工或机械将结晶池内的原盐集中到喂料槽,再以卤水为输送介质,用盐浆泵将盐通过管道送往指定地点,脱水堆存。中国目前采用的有两种形式:一种是固定式输送系统。由运盐车将结晶池原盐送至喂料槽,再用管道输送;其喂料装置、盐泵、卤泵、输送管道和脱卤、堆存等设备的位置均固定不变。如天津长芦汉沽盐场采用此法,输盐铸铁管道直径200~250mm,输送距离260~600m,输盐能力100~200t/h,用振动筛脱水,皮带机堆坨。另一种是移动式输送系统:在结晶区内设若干个喂料槽,根据收盐安排,移动管道和输盐泵,将盐送至不同的堆存地点。如天津长芦塘沽盐场采用此法,输盐用的硬质聚氯乙烯管道,直径100~125mm,流量103m3/h,通过面积为0.83m2的双级弧形脱水筛,使盐、卤分离,输送能力为30~50t/h。

洗涤与堆存

为了提高盐质,除去不溶物和可溶性杂质,需对原盐进行洗涤。如天津汉沽盐场经管道输送的盐,在盐卤分离槽内淘洗后,由刮板机送至振动筛脱卤,可除掉80%的硫酸钙和大部分镁盐。洗涤后的盐通过皮带机组送至堆坨机进行堆存。

世界大型海盐场采用联合收盐机组收盐的都设有洗涤装置。墨西哥黑勇士盐场、澳大利亚丹皮尔盐场都是在钢丝网输送带上进行喷淋洗涤,澳大利亚夏克湾盐场(Shark Bay Salt)采用斜振动筛和双螺带洗涤机两次洗涤,送至离心机脱卤,然后用皮带输送机组集坨。

参考书目
  1. 杉二郎、中山道夫主編:《海塩の化学》,日本塩学会編集,塩業组合中央会発行,東京,昭和三十七年。
  2. 福永范一著,唐汉三、曲惠新合译:《制盐与苦卤工业》,轻工业出版社,北京,1959。

参考文章