2.2. Добыча поваренной соли подземным выщелачиванием
Еще одним способом применения физического растворения полезного минерала является подземное выщелачивание поваренной соли. Данный метод используется в тех случаях, когда пласты соли, залегающие в недрах Земли, размывают грунтовые воды, при этом образуется естественный подземный солевой рассол.
Образование соляных рассолов возможно при систематическом орошении водой и постепенном размывании 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 2.3 а), и прямоточный, когда по внутренней трубе подают воду, а рассол выдавливается по наружной трубе. Глубина скважин и давление, под которым в нее подают воду, зависят от глубины залегания пласта соли или подземного источника рассола. Производительность такой скважины 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%.
 |
Рис. 2.3. Схема выщелачивания пласта соли через буровую рассольную скважину: а – противоток, б – гидровруб.
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. 2.3 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 цилиндрическая камера высотой 1—1,5 м и диаметром 100 м и больше.
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 происходит очистка рассолов в специальном резервуаре от солей кальция и магния. После этого рассол 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 «Экстра» очень тонкого помола.
Максимальное содержание Na2S04 в пересчете на сухое вещество составляет 0,2%.
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.
Источник
Как добывают соль в России
Развитие цивилизаций, процветание величественных городов, существовавших во время их жизни, всегда связано с определённым видом деятельности населения в конкретном периоде. Поиск средств существования, продуктов питания приводил к необходимости освоения кладовых матушки природы.
Соляные копи
Среди её многочисленных даров самым удивительным элементом является не золото, серебро, платина, уран, а соль. Именно та соль поваренная, название, которой, связано с русскими словами «повар» и «варя». Такой привычный, недорогой продукт, добыча, которого, прошла непростой путь развития в разных местах планеты.
Покупая соль в современном гипермаркете, мы можем выбрать упаковку с пометкой:
- экстра;
- первый сорт;
- высший сорт;
- йодированную;
- фторированную соль;
с указанием нормативного документа, используемого производителем.
Причём каждый из них применяет свой способ производства соли. Существуют четыре основных группы производств, решающих технологические вопросы в процессах, называемых добыча соли.
Добыча каменной соли
Метод основан на создании шахт в земных недрах, из которых, применяя современную технику в виде специальных комбайнов, устройств передвижения добытой соли, её доставляют на поверхность земли. Возникновение монолитных твёрдых залежей соли объясняется существованием древних океанов, застывших под действием могучих сил природы.
У шахтного способа добычи соли есть один серьезные недостаток — постоянная угроза обвала
В результате одновременного действия давления, высокой температуры глыбы каменной соли превращались в пластичный материал и в полном соответствии с законами физики поднимались.
Во многих местах планеты образовались купола, горы из белоснежной соли. И тогда основным способом добычи соли является так называемый открытый метод работ. Обычно используется пласт, лежащий на глубине от 20 до 150 метров.
Он разрыхляется или крошится за счёт взрывов, удаляется слой верхних непригодных пород, делается карьер, и добыча соли производится за счёт применения экскаваторов, тракторов, лебёдок, механических лопат, других устройств.
Соляной карьер в ДНР
Недостатком открытого метода производства соли является необходимость дополнительной очистки продукта от загрязнений атмосферными осадками, пылью. Однако к несомненным преимуществам метода относят меньшие финансовые вложения и сроки, чем при строительстве шахт.
Высокая безопасность труда, максимальное использование объёма залежей соли. Только когда карьер становится очень глубокий, стоимость добычи становится одинаковой с производством подземным способом.
Есть места, где открытый метод является вечным. Например, на самом большом плато из соли Салар-де-Уюни. Расположено оно среди гор Боливии на месте исчезнувшего доисторического озера Минчайн. На протяжении всего года здесь светит солнце и мало осадков. Соляная корка, достигающая толщины в несколько метров просто загружается в самосвалы и увозится для выполнения других технологических операций.
Или среди снежных гор солончаков Ибицы, откуда уже 2,5 тысячи лет одну из лучших видов соли везут в Норвегию, Данию, Великобританию и другие страны. А самые большие соляные европейские шахты находятся в подземных пещерах острова Сицилия.
Солончаки и соляные озера Западной Австралии позволяют разрабатывать недры наружным способом
Одним из старейших предприятий России по добыче, переработке каменой соли подземным методом является ОАО «Илецксоль». На глубине 300 м образовались огромные комнаты с удивительным выпуклым узором, оставленным комбайнами типа Урал 10 КС, Урал 20 КС. Химический состав минералов этого месторождения изучал ещё М.В.Ломоносов.
Кроме, высокого содержания NaCl, в этой соли найден селен, химический элемент, играющий важную роль в профилактике онкологических заболеваний. Её свойства позволили создать минеральную воду, широко используемую в перечне бальнеологических процедур многих санаториев. Шахтный способ применяется также на Тыретьском месторождении, Артемовском (Украина), калийных рудниках.
Соляные шахты находятся на глубине до 600 метров
Когда мощные пласты соли залегают слишком глубоко или они постоянно размываются подземными водами, эффективным становится использование метода выщелачивания. Подземный концентрированный солевой рассол, создаваемый естественным образом или образованный за счёт искусственного затопления, подаётся на поверхность земли через колодцы, буровые скважины.
Разработаны, исследованы и внедрены технологические процессы добычи соли таким способом за счёт эксплуатации скважин различными вариантами. Это, например, комбинированный противоточно-прямоточный вариант, работающий с гидроврубом, ступенчатым выщелачиванием.
Добыча самосадочной соли из соляных озёр
Следы исчезнувших древних океанов в виде гигантских пластов, наполненных разными минералами, высоких гор, с их бесконечными запасами редких химических элементов оставлены на всей нашей планете.
Среди них есть множество красивых озёр, наполненных морской водой. Естественные природные условия позволяют протекать в них таинственным процессам кристаллизации различных самосадочных солей, образуя запасы, позволяющие организовать эффективное производство разных видов соли. Используя рапу соляных озёр, можно получить не только пищевую соль, но и другие необходимые химические соединения.
Соледобывающие комбайны
Производственный цикл добычи соли состоит из нескольких этапов. Это первоначальное разрушения основного пласта, его сбора, обогащения, обезвоживания, транспортировки. Делается это с помощью соледобывающих комбайнов, установленных на специальных рельсовых платформах. Чаще всего в России используются модели «Каспий», «Таволжан-100» и другие.
Существуют варианты гидромеханизированных комбайнов. Соль из озера промывают рапой, пропускают через центрифуги, сушат. Самосадочный метод добычи соли не требует создания специальных сооружений.
На озёрах Баскунчак, Индер проводились опытные разработки по использованию земснарядов для разрушения глубоких пластов соли. Гидротранспортировка полученной соляной пульпы на берег, обогащение её непосредственно в трубопроводе относят к одному из современных направлений плавучей технологии добычи соли. Другой способ заключается в использовании драг.
Комбайн для добычи озерной соли
Существуют производства, которые, уже используют новейшие разработки плавучей техники. Например, фирма Neumann (Австралия) выпускает роторные драги. Allusial Dredges Limited (Англия) освоила выпуск универсальных многочерпаковых драг.
Главным производителем осадочной соли из озёр в России считаются АО «Бассоль», Бурлинский солепромысел на месторождении Баскунчак, Сакском в Крыму.
Процесс добычи соли из морской водыДобыча садочной соли из бассейнов
Если естественные условия не позволяют быстрому образованию самосадочных солевых отложений создаются плоские бассейны, в которых протекают искусственные процессы садки солей. Ненасыщенную рапу озёр, водоёмов, расположенных у моря, лиманов накачивают в искусственно созданные бассейны.
Слой рапы, толщиной до 40 см выдерживается в подготовительных или гипсоотстойных бассейнах в состоянии естественного испарения на протяжении летнего времени года. В это время она становится гуще, отстаивается от случайных механических примесей, солей гипса, железа, карбонатов кальция.
Добыча соли из бассейнов
На следующем этапе рапу перекачивают в специальные запасные бассейны, увеличив её общий объём, где она хранится до весны следующего года. И только в мае, июне происходит последняя перекачка в садочный бассейн.
Начинается процесс кристаллизации соли. Сезон ломки начинается в августе. При этом толщина, осевшей на дно соли, составляет примерно 6 см. Её собирают лопатами, складывают в бугры. Оставшуюся рапу откачивают в озеро. Перекачка рапы производится специальными насосами по проложенным желобам, канавам.
Садочные соли считаются более чистыми, чем самосадочные, полученные из донных отложений за счёт эффективной очистки от ила, механических загрязнений. Недостатком такого способа получения соли является сезонность проведения всех работ.
Эффективность бассейнового типа промысла зависит от скорости испарения рапы, сильно зависящей от климатических условий, например, температуры, влажности. Ускорить технологический цикл нет возможностей, но основные объёмы морской соли получаются этим методом.
Добыча розовой соли из искусственных бассейнов Крыма
Сама природа подсказала такой метод добычи, из наблюдений, когда песчаные косы покрывались белоснежным слоем соли во время снижения уровня воды в лимане. Оставалось только быстро собрать её. Так, появились морские бассейны в виде лагун, углублений, отделённых от моря.
Она красива и обладает целебными свойствами за счёт содержащихся минералов, которых в обычной соли нет. Радует планируемое расширение её производства в связи с принадлежностью Крыма в настоящее время России.
В том случае, если нет возможности выделить большие площади для создания бассейнов применяются другие способы получения поваренной соли из воды морей. Например, производства Японии используют технологии, основанные на применении эффективных ионно-обменных процессов.
Добыча выварочной соли
С помощью упаривания очищенных концентрированных рассолов в современных вакуумных аппаратах получают самую чистую соль. Для использования в пищевой промышленности применяют самосадочный, садочный тип соли. В технических целях пригодна каменная соль. Основным заводом по выпуску выпарной соли является Усольский вакуум-выпарной завод в России.
Искусственные соляные бассейны
В Беларуси она производится в Мозыре и на Славянском заводе Украины. Технология получения пищевой соли основана на способности быстрого испарения рассола при давлении ниже атмосферного. Он начинает кипеть при более низких температурах и выпадает в виде кристаллов. Дальнейшее центрифугирование даёт возможность получить пищевую соль тонкого помола высокого качества «Экстра».
В странах СНГ кроме, действующих солезаводов, освоено производство пищевой соли в качестве побочного производства при добыче других видов соли, например, калийной на предприятиях России «Уралкалий», «Сильвинит».
Названия, история развития многих городов нашей планеты связаны со словом соль. Это:
- Соль-Илецк,
- Соликамск,
- Сольвычегодск,
- Усолье-Сибирское (Россия),
- Зальцбург (Германия),
- Леванпутра (Индия),
- Салоники (Греция),
- Солт-Лейк-Сити (США) и другие.
Процветание древнего Рима тоже обязано минералу, с которым тесно связана жизнь человека.
Видео: Добыча соли шахтным способом
Источник
