我们吃的盐从哪里来?

      若问起盐的来源,或许“煮海为盐”的场景会浮现在你的脑海中。

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      海洋蕴含着无穷无尽的盐(氯化钠)。一望无际的盐田铺陈在海边,火辣辣的太阳蒸发掉海水,留下盐晶。

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      沿海省份自古得鱼盐之利。从国家统计局的原盐产量数据地图上,可以看到山东、河北、江苏占有较大的比重,山东更是以超过1000万吨的年产量独占鳌头,占全国的30%。(注:国家统计局的数据是2022年我国原盐年产量5360万吨,而中国盐业协会近日发布的数据是全国原盐产量9775万吨)

      山东出产的盐,约60%是海盐,40%是井矿盐。但大部分山东海盐的原料其实不是今天的海水,而是来自远古的海洋,因为沧海桑田的变化,被浓缩、封存于50-100米深的地下,成为卤水资源,如今又被抽取出来,晒成穿越时空的盐。

      与盐一同被富集封存的,还有溴、镁、钾等来自海洋的元素。海水中的溴浓度为65ppm(ppm表示百万分之一),而山东的地下卤水的溴含量可高达200~300ppm,溴素产能占全国的80%以上。

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      溴素,即单质溴(Br2),常温常压下为红褐色液体。溴及其化合物可制成阻燃剂、染料、感光剂、医药农药、水处理药剂、油田钻井液等,是重要的化工原料。我国溴素年产量7.5万吨左右,而需求量约15万吨。国际上,美国(地下卤水)和以色列(死海)是排名前两位的溴生产国,占全世界80万吨/年溴素产能的70%。

      溴在卤水中以溴化物盐的形态存在。山东的溴素生产主要采用空气吹出法。

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      首先用酸液把卤水酸化,用氯气把溴离子氧化为溴素。(氯气是氯碱化工的产品,通过电解氯化钠溶液得到: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2+ H2)

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      氧化后的卤水从吹出塔顶部喷淋而下,自下而上鼓入空气,把溶解在水中的溴素吹出来,脱溴后的卤水送往盐田晒盐。

      携带了溴蒸气的空气由从上部进入吸收塔,加入二氧化硫气体和淡水,把溴蒸气还原吸收为氢溴酸(Br2 + SO2 + H2O → 2HBr + H2SO4)。

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      在蒸馏塔内,酸液从顶部喷淋,水蒸气和氯气从底部通入(上图为黄氯色的氯气),把氢溴酸重新氧化为溴素(2HBr + Cl2 → Br2 + 2HCl)并蒸馏出来,从塔顶收集的溴蒸气冷凝得到液态溴素(溴素的沸点为59℃,氯气的沸点是-34℃,可实现氯、溴分离),塔底流出的酸液(含有硫酸和盐酸)则回收用于酸化卤水。

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      所以,制盐不仅仅是满足人们柴米油盐的需求,盐化工还能为工业生产提供多种重要原料。

  

      还是说回盐的话题。

      由于海水制盐面临海水污染、盐田占地、盐纯度不高等问题,近年来海盐的占比逐渐下降,只有20%~30%,而井矿盐的占比达到60%以上(不同来源的数据不同,也有说80%以上的)。

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      井矿盐包含两种来源,其一是地下卤水,其二是固态的岩盐。根据地质条件,岩盐可以通过开挖矿井采掘,更多地是打井向岩盐层中注水,把盐溶解后抽取上来,即水溶开采,所以井盐与岩盐并称为井矿盐。它们都是远古海洋的遗赠,在中华大地的许多地方,都可以在几百、数千米深的地下找到卤水或岩盐,是内陆地区重要的制盐原料,例如四川自贡自汉代以来有两千多年的制盐史,有“盐都”之称。

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      世界上第一口深度超过千米的井——自贡燊海井,凿成于道光十五年(1835年)。自贡的盐井同时出产卤水和天然气,天然气便被作为熬卤水制盐的燃料。

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      当代,则有更节能高效的方法蒸煮卤水——多效真空蒸发制盐。

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      在蒸发罐内,卤水被外来的蒸汽加热沸腾,部分水分蒸发,使卤水得到浓缩。

      从卤水中蒸发出的二次蒸汽的温度要低于输入的一次蒸汽,但仍然带有较多热量。为了回收这部分热量,二次蒸汽被输入下一级蒸发器,用于加热卤水。那问题来了,如何用温度更低的蒸汽继续蒸发卤水呢?

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      答案是利用水的沸点随压力降低而降低的原理:通过降低压力,使卤水在比上一级更低的温度下沸腾,产生的蒸气又能被用于气压更低的下一级加热蒸发。这样的每一个蒸发器被称为一“效”,多个蒸发器联用,即为多效蒸发器。通过回收每一效的二次蒸汽来加热下一效,可大大节省蒸气的消耗量。(上图为海水淡化所用的多效蒸发器,作用是蒸发海水得到蒸汽,冷凝为淡水)

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      经过多效蒸发,卤水中的大部分水分被除去,盐饱和析出,通过旋流器(利用离心力进行固液分离)增稠得到含盐60%~70%的盐浆,离心分离出湿盐,干燥获得干盐。分离出的残液(被氯化钠饱和,含有镁、钙、硫酸根等杂质)则循环利用。

      由于地下卤水本身比较洁净,卤水在蒸发前又经过初步净化,蒸发结晶过程还可进一步分离掉杂质,相比于海水日晒得到的盐(日晒盐,下图),真空蒸发制得的盐的纯度更高,属于精制盐(纯度可达98%~99%以上),可以直接用于工业生产或加工为食用盐。

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      除了海洋和地下的卤水、岩盐,还有一种自古以来便得到利用的盐资源——盐湖。

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      河水从土石中溶解出微量的矿物质。在西部干旱的气候条件下,河流缺乏足够的侵蚀能力切开大山,只能在内陆的洼地瀦水成湖。随着水分蒸发,被河流带来的微量矿物质不断浓缩,使湖泊由淡变咸,演变成含盐量大于0.1%(1g/L)的咸水湖、含盐量大于3.5%(相当于海水的含盐量)的盐湖、含盐量大于5.0%的卤水湖,最终湖泊表面的水被蒸发殆尽而成为干盐湖。(上图为青海柴达木盆地的北霍鲁逊湖,素棱格勒河从画面右侧的东岸注入,稀释了湖水,使湖中的盐分根据溶解度从小到大的顺序由西向东依次析出,在西岸形成一道道向东收缩的痕迹)

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      山西运城盐湖、陕西定边盐湖等著名盐湖已有数千年的开发历史,而内蒙古高原、青藏高原、新疆的诸多盐湖滋养了边疆少数民族地区的经济和文化(上图为著名的“天空之境”——青海茶卡盐湖)。如今,这些盐湖不仅用巨大的氯化钠储量惊掉我们的下巴,还为我们带来锂、钾、镁、硼等珍贵的资源,堪称一个个聚宝盆。

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      位于青海柴达木盆地的察尔汗盐湖总面积为5856 km2,是中国第一、世界第二大盐湖(刚才照片中的北霍鲁逊湖也是察尔汗盐湖的一部分)。它坐拥全国最丰富的盐湖镁、锂、钾、钠资源,氯化钠储量555亿吨,够每个中国人分40吨,氯化钾储量5.4亿吨,是我国最大的钾肥生产基地,也是重要的锂生产基地,在新能源发展大潮中炙手可热

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察尔汗盐湖边堆起的盐山

 

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      在高原的炽烈阳光下,不同盐池中的卤水由于成分、深度、光照角度、微生物等的不同而呈现出不同的色彩,犹如巨大的调色盘。请看:从万顷盐湖到千里沃野——察尔汗盐湖氯化钾肥的生产

  

      盐是不可或缺的生活物资,也是重要的化工原料,随处可见的聚氯乙烯(PVC)塑料中的氯就来自于盐。

      2023年8月24日,日本开始向太平洋排放核污染水(被福岛第一核电站熔毁的堆芯污染的水),引发了对食盐供应安全的担忧。

      但我并不担心。

      日本排放出的核污染水主要随洋流流向北美洲,在太平洋巨量海水的稀释下,到达我国近海的浓度不高,我认为不会对我国造成明显的直接危害,不必恐慌。日本核污水的主要超标污染物是氢的同位素氚,在晒盐过程中会随水分蒸发掉,其他放射性物质的浓度很低(到达我国近海的量,相比于核事故以前的辐射背景值),随海盐所额外摄入的那一点量可以忽略不计。而且有关方面肯定会加强对海水放射性的监测,海盐应当是安全的。(注:但这并不意味着日本排放核污水就是完全无害、不用承担任何责任的)

 

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      再来看看中国盐业协会发布的数据,目前全国盐产能12062万吨,其中海盐占比29.00%,湖盐占比13.90%,井矿盐占比57.10%;原盐产量9775万吨,其中海盐占比21.74%,湖盐占比17.17%,井矿盐占比61.09%。食盐产能5000万吨,近年食盐产量和消费量维持在1200万吨左右。

      从这几个数字中可以看出:

​      我国的原盐产能是过剩的,而海盐占比不大,哪怕在海盐全部断供的最极端情况下,井矿盐和湖盐的产能也基本能够填补缺口。

      我国的原盐生产主要供应工业用途,另外每年还进口几百万吨盐,大多用于工业(从我国原盐产能过剩的情况来看,进口主要是出于市场原因,而不是真的供应不足)。我国并不是不能生产更多食盐,只是因为中国人实在吃不了更多的盐了,但如果有需要,大量有资质的盐业企业都可以迅速从工业盐转产食盐。

      最后,简单算一笔账:《中国居民膳食指南(2022年)》推荐居民每天盐的摄入量不超过5g,那么一座几百万、上千万人口的大城市,每天的食盐零售需求也就在几十吨量级,几辆卡车就可以搞定。食盐很容易储存、运输,虽然可能因为销量突然大涨而出现零售终端的配送跟不上的情况,但也只是短时、局部的现象,食盐的供应是有充足保障的。

      我国是世界第一产盐大国,但得给各位朋友提个醒:《中国居民营养与慢性病状况报告(2020年)》显示我国家庭人均每日烹调用盐9.3克,大大超标了,高盐饮食会导致高血压,为了身体健康,注意控盐!

  

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参考资料和主要素材来源:

山东海化集团循环经济.

https://v.qq.com/x/page/c05282xgiqd.html

中央电视台. 《中国影像方志》20200411云阳篇盐业记.

https://tv.cctv.com/2020/04/11/VIDEHBt1cr0Jao26oGTdaw4q200411.shtml

中央电视台. 《创新进行时》 20210701 海水变甘泉(二).

https://tv.cctv.com/2021/07/01/VIDEfae10LOsIZryMBVUHDKV210701.shtml

中央电视台. 《远方的家》 20130525 北纬30°·中国行(109)盐都自贡

https://tv.cctv.com/2013/05/25/VIDE1369474200857302.shtml

赵维电, 冉德钦. 利用空气吹出法提取海水中溴素. 化学工程与技术, 2019, 9(4): 313-316.

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