簡介
井礦鹽就是鑽井汲取地下天然滷水製成的鹽和開採地下岩鹽經加工製成的鹽。生產歷史悠久(見製鹽技術史)。
生產過程分採礦與製鹽兩大部分。
開採
岩鹽旱采
井礦鹽開鑿井筒和地下巷道，通達礦層，使井下與地面構成完整的運輸、通風等系統，從地下直接采出岩鹽。
旱采所得的岩鹽，如品位高，可直接粉碎、篩分得到成品；如品位較低，則將礦石溶解成滷水，淨化後再蒸髮結晶成鹽。
礦井開拓方式有豎井、斜井和平硐3種（圖1）。
1、豎井開拓
利用直接與地面相通的豎井和相應的水平巷道採掘岩鹽。對各種地質條件的岩鹽礦床適應性較強。對傾斜角度較大、埋藏較深、圍岩不夠穩固、產量較大的礦床尤為適用。
2、斜井開拓
利用與地面直接相通的傾斜巷道和相通的水平巷道採掘岩鹽，適於傾斜角度不大、埋藏較淺、圍岩穩定的礦床。
3、平硐開採
利用與地面直接相通的水平巷道和上、下山道等進行採礦作業。適用於地形切割很深而陡峻，礦體一部分埋藏在水平侵蝕基準面以下的岩鹽礦床。
岩鹽水溶開採
分峒室水溶開採和地面鑽井水溶開採。前者大都是在房柱法旱采的基礎上建造峒室，然後向峒室注滿淡水,靜溶礦石,得到高濃度滷水，再抽至地面作為製鹽原料；後者是在地面鑽井通達岩鹽礦體，注水溶解岩鹽，滷水返至地面。鑽井水溶開採常用的有單井對流、油（氣）墊、水力壓裂等方法。
1、單井對流法
中心管下至鹽層底部，技術套管下至鹽層頂部。淡水從中心管注入，溶解岩鹽，滷水從中心管與套管之間的環隙返出（正循環,圖2）,也可將淡水從中心管與套管之間的環隙注入,滷水經中心管返出（反循環）；兩種循環方式視不同情況交替使用。單井對流採鹽分3個階段：①建槽期,一般採用正循環操作，注入淡水,溶解鹽層,逐漸擴大溶腔；當注水量與岩鹽溶解量趨於平衡、采鹵量與出鹵濃度達到設計能力時，即轉入生產階段；②生產期，大多採用反循環操作，以便取得濃度較高的滷水，並可防止泥沙堵塞管道；③衰老期，鹽層溶腔擴大至最大溶蝕半徑，頂板大面積暴露，滷水濃度明顯降低，影響製鹽能耗，不能維持正常生產。鹽層溶腔的發展也可分3個階段（圖3）：第一階段，淡水沿井壁向上沖刷，形成梨形溶洞；第二階段，注入淡水與井管周圍滷水混合向上回流，形成柱狀溶洞；第三階段，因溶腔內滷水重力分異作用，上部滷水淡，岩鹽溶解快，下部滷水濃，岩鹽溶解慢，形成倒錐體溶洞。
 圖2 |  圖3 |
井礦鹽2、油（氣）墊法
在單井對流的基礎上，為了控制上溶，保護頂板，加快側溶，提高采鹵量，延長井的服務年限，在溶腔中注入石油、天然氣或壓縮空氣，浮在滷水表面,使滷水和溶腔頂板隔開（圖4）。
3、壓裂法
井礦鹽用高壓淡水，使鄰近的雙井或多井溶腔連通，從一口井加壓注入淡水，另一口（或多口）井返出滷水，兩井一般間距100～150m(圖5)。壓裂通腔的過程為：①壓裂階段，注水壓力達到壓裂高峰值，將鹽層壓裂。破裂壓力的大小決定於鹽層埋藏深度、礦石質量、岩鹽結構及構造裂隙發育程度。破裂階段的時間由幾分鐘到幾十分鐘，然後壓力從高峰值迅速下降，但仍需超過上覆岩層的壓力，並基本穩定，使兩井連通。②擴展階段，降低壓力，大量注水，擴大底部溶腔範圍，轉入通腔生產。為了使溶腔形成橢圓形，取得滷水濃度高、產鹵量大的效果，開採過程中進水井和出鹵井必須倒換使用。
地下天然滷水的開採
鑽井通達滷水層,根據埋藏深淺、賦存狀態及含氣量大小，分別採用自噴、提撈、氣舉、泵抽等法將滷水提到地面。
1、自噴井法
當地下天然滷水層壓力高於井內液柱壓力時，鑽井鑽穿滷水層後，滷水可自動噴出地面。利用自噴井采鹵時，含鹵層靜壓力與中心管下部井底壓力之差越大，產鹵量越高；但壓差過大，會使滷水層的能量迅速消耗，影響自噴期限和採收率。為了穩定自噴井的產鹵量和延長自噴期,需及時選擇更換不同的節流器,以控制壓差和產鹵量。
2、提撈法
井上設井架(天車)，架頂安裝定滑輪（天滾），用卷揚機、鋼絲繩、汲鹵筒提撈滷水。此法耗用材料多，生產中易發生事故，效率低，目前一般已不採用。
3、氣舉法
將高壓天然氣或壓縮空氣經中心管連續壓入滷水中，使在套管環狀空間內形成氣、液混合體，比重因而減小，液面逐漸上升，最後升至井口，由套管出口流出，達到氣舉采滷的目的。氣舉井的結構，與岩鹽水溶開採的對流井類似，需另設天然氣與滷水分離裝置或空氣壓縮站。
4、泵抽法
利用安裝在井下的潛鹵泵，將滷水抽到地面。潛鹵泵由潛鹵離心泵、保護器和潛鹵電機 3部分組成。3部分的外殼用法蘭連線,通過附著在中心管外壁的電纜，由地面向井下供電。
製鹽方法
天然滷水或岩鹽滷經預處理，再用圓(平)鍋煎熬或真空蒸發、熱壓蒸發製成鹽。
滷水淨化處理
用化學方法除去滷水中所含 Ca2+ 、Mg2+ 、H2S及其他雜質，再用以製鹽。Ca2+ 、Mg2+ 在製鹽過程中，常在預熱器、蒸發器的傳熱管壁生成鍋垢，影響傳熱係數，除去的方法有：①加入NaOH、Na2CO3,使Ca2+ 、Mg2+ 生成Mg(OH)2、CaCO3沉澱。此法流程簡單,但耗鹼量大,處理費用較高；②先加入石灰乳,使Mg2+ 生成Mg(OH)2析出，然後加入Na2CO3，使Ca2+ 生成CaCO3析出；③先加入石灰乳與Na2SO4，使Mg2+ 成為Mg(OH)2析出,再通入CO2（石灰窯窯氣或鍋爐煙道氣）,進一步除去Ca2+ 。石灰乳加入量需考慮將Mg2+ 除去後,滷水中還要含有適量的OH- ，以便在第二步反應中使Ca2+ 生成CaCO3析出。處理過程中，為加速沉澱物的凝聚與下沉，常返回一部分沉澱物作為晶種，同時加入助沉劑，如聚丙烯醯胺或聚丙烯酸鈉等。
某些天然滷水中含有H2S,對製鹽設備有嚴重腐蝕作用,或含有BaCl2,對人體有害,都應在預處理中除去。除去H2S的方法為:①空氣吹出法,使大部分H2S被帶出。再通入氯氣,與殘存的H2S反應,生成單質硫沉澱;同時氯氣與水作用生成次氯酸(HClO),在日光直接照射下,次氯酸分解成HCl，並放出［O］,又可將H2S氧化成單質硫析出。為了除去滷水中過剩的CL2、HCl和Fe3+ ,加入Ca(OH)2,使生成Fe(OH)3，並加速滷水的澄清；再加入Na2S2O3，還原滷水中殘存的游離氯。此法脫硫率可達98％以上，已在工業上試用；②用空氣吹出法使滷水中 H2S含量降到15mg/1以下，再加入FeCl3，除去殘存的H2S。此法工藝簡單，費用低，H2S除去率在99％以上,已用於生產。廢氣中的H2S用橡椀烤膠脫硫法除去。對含Ba2+ 的滷水，比較簡單的處理方法是與含SO娸的滷水混合，使生成BaSO4沉澱，將Ba2+ 除去。
圓（平）鍋煎鹽
井礦鹽真空蒸發製鹽
井礦鹽根據滷水沸點隨壓力減低而下降的規律，在壓力遞減的多效蒸發罐組中，用生蒸汽（新鮮蒸汽）加熱一效罐的滷水，使之沸騰蒸發，產生二次蒸汽用作次效罐的熱源，並按所設效數依次傳遞，多次利用二次蒸汽，使各效罐的滷水蒸發析鹽。
真空蒸發製鹽的主要設備是蒸發罐，由加熱室和蒸發室組成。加熱室的殼體中，有上下花板和固定在花板間的加熱管束。加熱蒸汽經管道進入殼體，滷水由下而上在加熱管中循環，通過加熱管壁的熱交換，使滷水溫度升高，並進入蒸發室，沸騰蒸發；二次蒸汽由上部排出，冷凝水由加熱室底部管道排出，蒸發室底部有集鹽裝置。製鹽工業常用的真空蒸發設備有兩種：①標準式蒸發罐（圖6）,加熱室置於蒸發罐內，其中有直徑較大的中央循環管，橫斷面積為加熱管束總橫斷面積的50～100％，內裝推進器,強制滷水循環，流速可達 0.8～1.2m/s，藉以提高傳熱係數。結構簡單，動力消耗較少，但滷水循環慢，傳熱係數低，檢修困難，不易實現大型化；②外加熱室強制循環蒸發罐（圖7），加熱室與蒸發室分開，其間用上、下循環管連線，滷水的循環由安裝在下循環管和加熱室之間的軸流泵強制進行。滷水循環速度較快，達2m/s左右，加熱管拆換、檢修方便，便於實現大規模生產，但動力消耗較大。多效蒸發的加料方式一般是各效分別加料，鹽漿順流到末效排出。末效二次蒸汽進入冷凝器冷凝，並將不凝氣排除，以維持蒸發系統的真空度。
熱壓蒸發製鹽
井礦鹽利用壓縮機或蒸汽噴射泵，將蒸發罐所產生的二次蒸汽加壓升溫,再反饋至蒸發罐,反覆將二次蒸汽用於蒸發製鹽(圖8)。壓縮機壓縮效率高，但設備複雜，投資較大，耗電多；蒸汽噴射泵設備簡單，投資較少，但效率較低，並需具備壓力較高的工作蒸汽。
熱壓、真空並用法製鹽
將熱壓蒸發與真空蒸髮結合起來的一種製鹽方法。有的是在多效真空蒸發系統外，增加一個加壓效，如採用電動壓縮機，加壓效可獨立使用,如圖8；如改用汽輪機驅動的壓縮機,除壓縮本效二次蒸汽反覆使用外,汽輪產生的背壓蒸汽供給多效蒸發系統作為熱源。有的是在多效蒸發系統內，用蒸汽噴射泵壓縮一效的二次蒸汽，除反饋本效使用外，其餘部分進入下一效作為加熱室的熱源。
製鹽流程
地下天然滷水和水溶採礦得到的滷水成分不同；水溶採礦得到的滷水，也有含硫酸鈣較多和含硫酸鈉較多的區別；因此用以製鹽的流程也不同。
硫酸鈣型滷水製鹽
井礦鹽流程如圖9。如滷水未經預處理，為了防止加熱管壁結垢，常將石膏晶種加入各效蒸發罐，各效分別排鹽，經鏇流器使鹽與石膏晶種分離，晶種回至各效反覆使用。
硫酸鈉型滷水製鹽
井礦鹽因提取硫酸鈉（芒硝）的方法不同，製鹽流程也不一樣：一是利用芒硝在低溫時析出的規律，採用冷凍法提硝。此法歷史悠久，但電耗較高，所需設備較多，流程比較複雜。二是根據溫度變化時鹽和硝的溶解度不同的規律，實行熱法提硝（圖10）。在17.9℃以上的常溫時，硝的溶解度隨溫度的降低而提高，鹽的溶解度則降低；但在130℃以下的高溫時,鹽的溶解度隨溫度的提高而提高，硝的溶解度則降低。因此，可在常溫下用原鹵洗滌鹽漿，鹽質可以提高，又可得到含硝較高的洗液，在高溫下可直接製取無水硝。中國首先採用此法，所需設備較少，能耗較低，目前正在逐步推廣。三是瑞士埃舍維斯公司設計的從制鹽母液中回收氯化鈉和硫酸鈉的生產流程。此法生產穩定，產品質量高，但蒸汽消耗較高。
地下天然滷水製鹽
井礦鹽首先澄清分離不溶物，並進行預處理，除去H2S、BaCL2等有害物質，需實行分段蒸發，第一階段鹽的質量較好；第二階段鹽的質量較差，必須洗滌，才能符合質量標準，其生產流程如圖11。
