Где добывают каменную соль. Как и где добывают соль в России: месторождения и технологии. Польза и вред для здоровья
Поваренная соль - неорганическое соединение, которое состоит из ионов натрия и хлора. В измельченном виде представляет собой белые кристаллы разной величины. В большинстве случаев она имеет примеси, которые могут изменять цвет соли от светло-коричневого до серого.
Виды поваренной соли
По генезису и способу получения поваренную соль разделяют на:
- Каменную;
- Выварочною;
- Озерную;
- Бассейновую.
Каменная соль, или галит, - это минерал, который состоит из кубических кристаллов.Он является основным источником поваренной соли, а также сырьем для производства хлора, натрия гидроксида и соляной кислоты. Находится в осадочных породах, толщина залежей галита достигает 350 метров. Отличается от других видов соли относительно малым количеством примесей.
Выварочную соль получают в процессе выпаривания природных рассолов, которые добывают из недр земли, или искусственных рассолов, которые изготовляются путем растворения галита в воде, которую нагнетают внутрь скважин. После очищения рассолов - их выпаривают в вакуумных аппаратах.
Озерную, или самосадочную соль, добывают со дна озер. Осадочной ее называют потому, что из-за переизбытка соли в воде она осаждается. Отличается данный вид поваренной соли высокой гигроскопичностью и влажностью.
Бассейновую, или садочную соль, получают из океанской или морской воды, которую переносят в искусственные, большие по площади, бассейны в южных районах. Вода испаряется, а соль выпадает в осадок.
По виду обработки поваренную соль разделяют на: мелкокристаллическую, молотую, немолотую и йодированную; по качеству: экстра, высшего, первого и второго сорта.
Месторождения и добыча
Природные запасы поваренной соли на Земле почти неисчерпаемы.
Основные типы месторождений поваренной соли: пласты залежей каменной соли, океанская, морская и озерные воды, рассолы и грунтовые воды, солончаки. Крупнейшими российскими, а также украинскими месторождениями являются Верхнекамское, Серёговское, Астраханское и Артемовское.
В наше время поваренную соль добывают шахтным методом (наиболее распространенный), кристаллизацией, вымораживанием, выпариванием.
Применение поваренной соли
Основное значение соль имеет в пищевой промышленности в виде приправы. В чистом виде она используется в металлургии при обжигании руд и очистке металлов. Ею пользуются даже на транспорте - посыпая дно вагонов для предохранения кокса или марганцевой руды при перевозке. Также поваренную соль используют для обработки кожных изделий с целью предотвращения их гниения.
Соль является одним из самых главных продуктов в приготовлении блюд. Существует несколько особенностей по добыче и производству данного продукта.
Открытый способ
Этот способ добычи соли считается одним из самых распространенных. Открытый способ означает, что добыча соли происходит на глубине до 150 метров. Сначала вырывают карьер, далее при помощи взрыва или механизма дробят пласт и удаляют те слои пород, которые находятся сверху и уже потом вынимают соль.
Для крупных добыч соли, на таких местах работает много механической техники. Поэтому у открытого способа добычи существуют как недостатки, так и преимущества. Пожалуй, самым большим минусом данного способа является загрязнение соли пылью, почвенными водами и осадками.
Преимуществом данного вида добычи соли является безопасность, чистота, практически полная добыча ископаемых, простая организация, а также меньшее количество затрат, по сравнению с шахтным методом. Чем глубже карьер, тем выше себестоимость добычи.
Шахты
Шахтный способ используется только в том случае, когда пласты залегают глубже 100 метров. Иначе, открытый способ добычи становится просто непригоден. В шахтах в основном добывают каменную соль. Для ее добычи существуют специальное оборудование - солекомбайны, которые придуманы во избежание буровзрывных работ. Каменная соль является твердым минералом, который под воздействием высокого давления и температуры начинает размягчаться. Таким образом она начинает подниматься вверх.
После этого, солекомбайны дробят соль, размельчают ее и очищают от примесей. Добытая соль поступает в различные цеха по переработке, где она перемалывается и фасуется.
Далее она используется в различных областях, в том числе в промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Чистота готового продукта зависит от качества месторождения.
Способ добычи соли в шахтах - беспрерывный, то есть продукт добывают круглый год. Более 60% объема соли приходится именно на этот способ. Хорошим преимуществом добычи соли в шахтах является и то, что места, образованные после добычи, можно использовать для предприятий по отходам, таким образом эксплуатация выходит еще эффективнее.
Но у шахтного способа добычи существует и недостатки. Прежде всего, это экологические проблемы, к которым может привести данный способ. Постоянно возникает угроза затопления и обвала таких мест, которые также могут привести и к значительным потерям.
Добыча соли озерным способом
Данный способ наиболее распространен для добычи самосадочной соли. На месте уже работает иная техника, способная добывать и грузить по 300 тонн в вагон. Машины и специальные агрегаты передвигаются железной дорогой и способны разрушать соляные пласты, которые достигают 8 метров. Большие вагоны, чаще всего двухэтажные, передвигаются по рельсам, которые находятся прямо над соляными слоями. Предприятия по меньше, для добычи самосадочной соли используют экскаваторы, но в таком случае, данная техника не способна обогащать добытый продукт.
Вакуумный способ добычи
Наиболее распространенный способ для добычи выварочной соли. Хорошая и качественная соль, которую мы привыкли использовать в пищу, добывается именно этим способом. Этап добычи начинается с бурения скважин, которые наполняют пресной водой для того, чтобы соль в ней растворилась. Далее, при помощи специальных насосов и техники начинается выкачивание получившегося рассола. После этого, раствор очищают и направляют в вакуумные камеры. Там рассол доходит до кипения и испаряются, а кристаллы выпадают в осадок и получается соль.
Итак, добыча соли считается очень трудоемким процессом, без которого никак не обойтись для того, чтобы в итоге, окончательный продукт дошел до рук покупателя.
Привычная и необходимая на кухне: откуда берется соль? Как добывают соль? Чем она необходима и интересна? Изучаем вместе.
Соль и ее польза
Соль добавляют в пищу, за исключением сладостей и мороженого. В выпечку кладут щепотку – чтобы вкус был контрастнее. Отсюда и поговорки: «Без соли не сладко, без хлеба не сытно», «Без соли стол кривой». Соль обладает важной особенностью: помогает хранить продукты дольше. Хозяйки засаливают овощи, на севере делают солонину – мясо, рыбу. Когда не было холодильников, соль ценилась наравне с золотом. В честь соли названы города. В Риме один из путей назвали «Виа Салария» — по нему ввозили в город приправу. В Германии известны два города Зальц (в переводе – соль) и много населенных пунктов с производным от «Зальц».
Что такое соль, если говорить научно?
Пищевая (также называют поваренной) соль – это хлорид натрия, элемент NaCl в таблице Менделеева. Соль – это мельчайшие кристаллики. Они бесцветны, оттенок им придают другие минералы. Бывает соль серого или бурого оттенка.
Откуда берется соль
Соль – материал природный, существует в виде солевого раствора или твердого отложения на поверхности земли или в ее коре. Источник – вода морей, которые уже не существуют. Моря высыхали, мельчали, испарялись, оставляя озера соли и «подземные рассолы». Нынешние моря тоже полны минерала. Наверняка, купаясь в Черном море, доводилось хлебнуть воды – очень она соленая!
Где добывают соль?
Один из крупнейших на земле солончаков – в Боливии, называется Уюни. Его площадь около10,5 тысяч квадратных километрах. В соляной пустыне (а пустыня это потому, что ничего живого на соленой поверхности никогда жить не сможет) каждый год добывают до 25 тысяч тонн соли. Находится солончак на высоте 3650 метров над уровнем моря. В Уюни для привлечения туристов построили отель полностью из соли.
В России ежегодно добывают больше 6 милионов тонн соли. Пять их них – в Астраханской области, из «соленого» озера Басканчук. Его вода кипенно-белая. На треть состоит из соли: на литр – 300 граммов. В Черном море –10 граммов, в Красном и Мертвом морях (плотность воды такая, что утонуть в таком море невозможно) – не более 60.
Как добывают соль?
Соль добывают из воды и из солончаков, расположенных над уровнем моря. Выделяют несколько способов добычи. Самосадочную соль получают с помощью природного испарения морских вод — формируются «соляные водопады». Соль добывается естественным путем.
Садочную белую приправу получают в теплое время года с глубины соленых озер – методом естественного испарения жидкости в искусственно созданных бассейнах. В местах холодного климата соль вымораживают. Еще говорят, что соль «выращивают». С помощью комбайна, который похож на вагон, добывают соль. Вагон движется по рельсам и насосами втягивает солепульпу (соленую воду). Жидкость отправляют в камеру. Кристаллы соли отделяют от воды, промывают, отправляют в специальные места хранения. Оттуда соль переезжает в цеха переработки, где из нее готовят пищевую или промышленную.
Каменная достается из шахт и не требует тепловой и водной обработки. Выварочная соль выпаривается из соляных растворов. Их добывают из естественных рассолов из-под земли или бурят скважины в соли. Через них прокачивают воду.
Поговорка «Чтобы узнать человека, нужно пуд соли с ним съесть» означает длительное узнавание друг друга. Пуд соли – это 16 килограммов! В год человек съедает около пяти. В старые времена соль стоила дорого, требовалось больше времени, чтобы съесть соленые килограммы и узнать человека.
Соль стоила баснословных денег, из-за нее воевали. В России в 1648 году в Москве ввели непомерный налог на соль. Это привело к соляному бунту.
Православные на Руси в Страстной четверг готовили «четверговую соль». Приправу соединяли с гущей из кваса или ржаным хлебом, калили на сковороде, затем измельчали в ступе. В пасху если с яйцами.
Когда охотники покидают лесную хижину, оставляют следующим гостям спички и соль.
Соль используют в пище, в технических целях и даже в косметологии. Например, делают соль для принятия ванн и процедур.
Солевым раствором полощут горло, специальными смесями посыпают ледяные дороги — чтобы транспорт ехал, соль используют в качестве абразива — ею оттирают что-то сильно присохшее или пригоревшее.
Соль настолько важна, что она изображена на гербах городов! Это Энгельс, Солигалич, Усолье-Сибирское, Сольвычегодск и Соликамск.
Изучайте окружающий мир, в знаниях – вся соль земли!
Добычей соли занимаются более 100 стран по всему миру. Природные запасы этого растворимого минерала поистине огромны - соль содержится в соляных озерах, естественных соляных рассолах и в недрах Земли, при этом глубина залегания каменных пластов порой превышает 5 км. Если говорить в цифрах, то солевой запас вод Мирового океана составляет приблизительно 5 х 1016 тонн. Запасы каменной соли также внушительны - 3,5 х 1015 тонн. Ученые подсчитали, что того количества соли, которое содержится в воде морей и соленых озер, хватило бы на то, чтобы покрыть нашу планету пластом 45-метровой толщины.
Образование соляных месторождений происходило на протяжении миллионов лет, а история добычи соли насчитывает уже порядка 7 тысячелетий. Первые сведения о том, что люди занимаются соляным промыслом относятся к V в. до н.э. Во время археологических раскопок в Австрии были обнаружены соляные копи, где минерал добывали уже в бронзовом веке. На протяжении долгого времени добыча соли была нелегким трудом и до начала XX века осуществлялась вручную: лопаты, кирки и тачки были единственными орудиями производства.
Механизировать процесс добычи соли удалось лишь к 20-м годам прошлого века, когда появились первые врубовые машины для строительства шахт, соляные комбайны и экскаваторы. В настоящее время получение и производство соли происходит с использованием современных машин и оборудования, что позволяет свести к минимуму использование ручного труда. Более 180 млн. тонн соли производят в мире за год, при этом около половины от общего объема продукции приходится на предприятия солевой промышленности СНГ, США и Китая. Большие солевые запасы найдены на территории Мексики, Франции, Индии, Ирака, Туркменистана и пр.
История добычи соли в России уходит своими корнями в 11 в. н.э. - именно тогда, по предположениям историков, на Руси был организован солевой промысел, который приносил владельцам солеварен хорошие доходы. К началу 18 в. солеварение в нашей стране получило широкое распространение, к началу 19 в. из разведанных месторождений добывали почти 350 тыс. тонн соли в год, а уже к началу 20 в. этот показатель вырос до 1,8 млн. тонн в год.
На необъятных просторах нашей родины разведаны сотни соляных месторождений, которые содержат более 100 млрд. тонн соли. Самыми известными из них являются Баскунчакское (Астраханская обл.), Эльтонское (Волгоградская обл.), Илецкое месторождения. Кроме того, Россия находится на втором месте в мире после Канады по добыче калийных солей, которые, в основном используются для производства калийных удобрений, широко востребованных в сельском хозяйстве.
Способы добычи соли
На сегодняшний день используется несколько видов добычи соли, рассмотреть которые более подробно мы предлагаем ниже.
Бассейновый способ используется для добычи самосадочной соли, образующейся в воде морей и озер. По сути этот способ был подсказан людям самой природой. Суть его проста: в лиманах, которые отделяются от моря песчаными косами или дюнами, в сухую и жаркую погоду осаждается соль, которую можно собирать и отправлять на обработку. Нехитрый процесс солеотложения позволил искусственно воспроизводить его, для чего в экологически чистых прибрежных зонах строились бассейны, сообщавшиеся с морем и друг с другом. В результате воздействия солнца и ветра, соль естественным образом выпаривалась и оставалась на дне бассейна. Технология добычи морской соли не меняется веками и позволяет сохранить природный состав продукта.
Твердая соль, расположенная в недра нашей планеты, образует настоящие горы, основание которых уходит вглубь на 5-8 км, а вершины часто выступают над земной поверхностью в виде соляных куполов. Их образование происходит в результате воздействия на каменную солевую массу междупластового давления и температуры. Становясь пластичным, соляной монолит медленно продвигается вверх, к поверхности земли, где и ведется добыча каменной соли. Если её залежи располагаются на глубине от 100 до 600 метров, то добыча ведется шахтным способом.
Сама шахта напоминает длинный туннель, стены которого выполнены из природной соли. Он расположен в толщине соляного пласта или купола. От основного коридора отходит множество галерей или камер, которые строят с использованием специальных врубовых машин или штрекопроходческих комбайнов. Для выемки и погрузки выработанной соли используют скреперные установки, а чтобы облегчить транспортировку, полученные куски соли разрубают на более мелкие части и отправляют в перерабатывающий цех на специальных лифтах или вагонетках по шахтовой железной дороге. Там происходит помол соли и её фасовка в упаковки, после чего готовый продукт поступает в магазины. Степень помола, фасовка и добавки могут быть разными, конечный потребитель выбирает оптимальный для себя вариант. Высоким спроосм пользуется соль, обогащенная йодом - она рекомендуется к употреблению как профилактическое средство йододефицитных заболеваний.
Процесс добычи соли шахтным методом не зависит от времени года и ведется беспрерывно. Подсчитано, что таким способом добывается более 60% всей соли в мире. Эффективность эксплуатации отработанных солевых месторождений повышается за счет того, что отработанные камеры часто используют для размещения отходов промышленных предприятий. Среди недостатков стоит отметить высокую вероятность обвала соляной шахты и её возможное затопление, что приводит к серьезным экологическим и экономическим потерям.
Другой способ добычи каменной соли называется подземным выщелачиванием. В зависимости от мощности и глубины солевого пласта на месторождении закладывается сеть скважин, в которые закачивается пресная горячая вода, растворяющая солевую породу. Превратившийся в жидкость солевой раствор выкачивают с использованием шламовых насосов. Необходимость применения именно такого оборудования, которое было бы устойчивым к химическому и механическому воздействию, обуславливают агрессивная среда раствора (концентрация соли в нем очень высокая) и содержание в нем острых и твердых частиц.
Поступая в огромные вакуумные резервуары с пониженным давлением, солевой раствор начинает испаряться, а кристаллы соли оседать на дно. Измельчают полученную соль с помощью центрифуги. Этот способ добычи поваренной соли, который еще называют вакуумным, имеет ряд преимуществ, в том числе, невысокую себестоимость рассола, возможность добычи продукта в глубокозалегающих месторождениях (от 2 км), минимум человеческих ресурсов и пр.
Процесс добычи соли часто не обходится без соледобывающих комбайнов. Эта техника, напоминающая собой двухэтажный вагон, передвигается по железной дороге, проложенной в месте добычи соли, и с помощью фрезы разрыхляет плотною солевую структуру. Смешанный с озерной водой минерал выкачивается специальными насосами и попадает в камеру обработки. Расположенные в ней устройства отделяют соль от жидкости и промывают её, после чего готовое сырье грузят в вагоны, которые по специальным рельсам подъезжают к комбайну. Производительность соледобывающего комбайна достигает 300 тонн соли в час. Комбайновая добыча соли позволяет практически полностью отказаться от проведения буровзрывных работ. Мощность пластов соли, которые может обрабатывать комбайн колеблется от 1 до 8 метров
Подобные соледобывающие комбайны используются на озере Баскунчак. Добыча соли на этом крупнейшем месторождении, расположенном в Астраханской области, ведется с 17 века, а в год оно приносит более 930 тонн солей. Баскунчак является уникальным месторождением, ведь оно одно из немногих, которое способно восстанавливать потерянные запасы за счет источников, питающих озеро. Обнаруженные соляные пласты на месте озера уходят вглубь до 10 км.
Если говорить о небольших соледобывающих предприятиях, то добычу озерной соли они ведут с использованием экскаваторов. Однако в отличие от соледобывающих комбайнов, которые производят разрушение, подборку, обогащение, обезвоживание и отгрузку добытого минерала в железнодорожные вагоны или думпкары, эксплуатация экскаваторов имеет ряд ограничений. К ним можно отнести значительный уровень рапы в озере и закарстованность солевых пластов. Целесообразность добычи соли экскаваторным способом допустима при объеме добычи не превышающем 80 тыс. тонн в год.
Образование соляных рассолов возможно при систематическом орошением водой и постепенным размыванием подземных камер в солевом пласте, или затоплением камер. В таком случае, образующийся концентрированный рассол выкачивается насосами.
Также применяют более совершенный способ выщелачивания через буровые скважины. Данный способ заключается в том, что в скважину, закрепленную колонной стальных обсадных труб диаметром 150—250 мм, вставляется труба меньшего диаметра (75—100 мм). По одной из этих труб с помощью центробежного насоса высокого давления (20—25 ат) в пласт соли нагнетается вода. Она растворяет соль и в виде рассола выдавливается на поверхность по другой трубе. Различают два режима работы скважин — противоточный, когда воду подают по наружной трубе, а рассол поднимается на поверхность по внутренней (рисунок 1 а), и прямоточный, когда по внутренней трубе подают воду, а рассол выдавливается по наружной трубе. Глубина сква¬жин и давление, под которым в нее подают воду, зависят от глубины залегания пласта соли или подземного источника рассола. Производительность такой скаважины составляет около 10—25 м3 рассола в 1 час. (Иногда воду подают в скважину самотеком; в этом случае рассол, который имеет большую плотность, не может достигнуть поверхности за счет давления столба воды, и его откачивают глубинным насосом, опущенным в скважину до уровня, определяемого разностью плотностей рассола и воды.)
Камера, образующаяся в пласте соли при размывании его водой через буровую скважину, постепенно приобретает форму, близкую к форме опрокинутого конуса, так как в результате естественной конвекции боковая поверхность, а особенно потолок камеры, растворяется быстрее, чем дно, покрытое насыщенным рассолом и шламом механических примесей. Поэтому боковая поверхность становится все более пологой и затем покрывается слоем пустой породы, препятствующим дальнейшему выщелачиванию. Интенсивность рассолообразования уменьшается, и эксплуатацию скважины приходится прекращать, когда образующая конуса достигает угла 30—40°. В результате этого запасы месторождения при таком способе эксплуатации используются не больше чем на 5—15%.
Схема выщелачивания пласта соли через буровую рассольную скважину
(а - противоток, б - гидровруб)
Источник: Позин М.Е. «Технология минеральных солей»
Эксплуатация скважин может осуществляться также комбинированным противоточно-прямоточным методом. Основная стадия здесь прямоток, когда происходит «размыв» слоя соли с образованием большого количества рассола; при более короткой стадии работы противотоком происходит «промывка» скважины с удалением из нее большей части нерастворимых частиц. Продолжительность цикла чередования направления потоков внутри скважины равна, например, 2 ч при соотношении продолжительности режимов «размыва» и «промывки» в пределах от 7: 1 до 3: 1.
Более совершенной является эксплуатация скважин с гидроврубом (рис. 1 б). В этом случае вместе с водой в скважину нагнетают воздух или нефть. Вначале поддерживают уровень воды на постоянной высоте 1—1,5 м от забоя. При этом растворение идет только по окружности камеры, потолок же предохраняется «от действия воды тонким слоем «нерастворителя» — воздуха или нефти. Образуется вруб — приблизительно плоская цилиндриче¬ская камера высотой 1—1,5 м и диаметром 100 м и больше. (Бо¬лее вероятно, что при выщелачивании гидровруба форма образующейся полости в соляной залежи соответствует форме гипер¬болоида вращения.) После этого воздух или нефть выдавливают на дневную поверхность, повышая уровень рассола, причем происходит интенсивное растворение потолка камеры. Осаждение пустой породы на растворяющейся поверхности при этом исключено, и использование запасов месторождения возрастает.
Наиболее прогрессивным является ступенчатое выщелачивание, особенно для разработки пластов соли, содержащих много нерастворимых включений. В этом случае вначале производят размыв не в форме вруба, т. е. плоской щели, а в форме конуса» обращенного вершиной вниз. Затем, периодически повышая уровень подвода воды и изменяя уровень отбора рассола, производят ступенчатое растворение соли, так что камера выщелачивания принимает форму, близкую к цилиндру, с основанием в виде воронки и сводчатой кровлей. Нерастворимые включения скапливаются в нижней части камеры. Степень использования пласта соли резко возрастает.
Питание пласта соли водой для его размыва и откачку рассола производят и по разным скважинам — по одним подают воду, по другим откачивают рассол. При такой групповой системе эксплуатации скважин коэффициент извлечения соли особенно возрастает при последовательной отработке запасов по падению пластов и при использовании провальных воронок, образовавшихся в результате выщелачивания. Это позволяет сократить число водоприемных скважин и значительно увеличить количество подаваемой воды.
Образующиеся при подземном выщелачивании пустоты могут явиться причиной обрушения кровли камер — опускания и обвалов надсолевых пород. Поэтому метод извлечения солей может использоваться лишь при достаточной прочности покровных пластов.
После добычи соли методом подземного выщелачивания в специально оборудованных цехах происходи очистка рассолов в специальном резервуаре от солей кальция и магния. Таким способом производят лучшую пищевую соль «Экстра». На солевыварочных заводах он называется вакуумным способом. В упрощенном представлении он выглядит следующим образом: В толщу соли, залегающую под землей, через скважины нагнетают пресную воду. Соль растворяется в ней, и наверх насосы выкачивают уже рассол. Его сначала очищают, а затем направляют в камеры, где создается пониженное давление - вакуум. При давлении меньше атмосферного рассол начинает кипеть при более низких температурах, чем обычно, и активно испаряется. Кристаллики соли выпадают в осадок. Центрифугой их отделяют от жидкости. Производители получают соль очень тонкого помола. Специальными распылителями в нее, при необходимости, добавляют йод-составляющую, и антислеживающие компоненты.
Цвет соли сорта экстра белый; для прочих сортов допускаются оттенки сероватый, желто-ватый и др. Максимальное содержание Na2S04 в пересчете на сухое вещество для сорта экстра 0,2%, для других сортов 0,5%.
Процесс выработки вакуумной соли подразумевает высокоэффективное оборудование и оптимальность технологического процесса на всех его стадиях. Такая технология снижает производственные затраты и повышает экологическую безопасность производства.