鹽是人類生存的必需品。人類採集和產制鹽的歷史很悠久,最初是採集海灘上自然結晶的鹽花、鹽湖中的天然鹵水和石鹽以及露出地面的鹽泉和巖鹽,進而發展到用人工產制。據文字記載,中國在距今5000多年前已利用海水制鹽,4000多年前已生產湖鹽,2000多年前已鑿井汲取地下天然鹵水制鹽。海鹽的生產,先是刮取鹹土,淋鹵煎鹽,逐步改為鹽田曬制。湖鹽有的是直接採撈,有的利用鹽湖鹵水曬制。井礦鹽的生產,鑿井由淺到深,開採天然鹵水由提撈法逐步發展為自噴井法、氣舉法和利用深井潛鹵泵泵;巖鹽先是直接采出(旱采),後來大部分用鉆井水溶法開采(水采);鹵水成鹽由圓鍋、平鍋煎煮發展為真空蒸發和熱壓蒸發。各種鹽的產制都經歷瞭一個由手工操作的小生產到機械化、現代化大生產的發展過程。

  海鹽生產技術史 中國的海鹽生產技術史大體可分4個階段。

  ①唐宋以前為淋鹵煎鹽。最初是直接刮取海濱咸土,淋制鹵水。後來逐步發展到在海濱開辟灘場,將草木灰或泥、砂等平鋪於場面,引海水浸潤、澆灑,經風吹日曬,使大量鹽分附著在草木灰和泥、砂上;然後收集挑入坑中,以海水沖淋,鹽溶於水,經坑底鹵管流入鹵缸;接著再將坑內灰砂起出,鋪開、澆灑、晾曬如前。所得鹵水用蓮子測試濃度:蓮子下沉的為淡鹵,浮而直立的為半淡鹵,浮而橫臥的為濃鹵,原理和現代的比重計相同。由鹵成鹽,全用煎法。煎鹽工具,漢代用“牢盆”,唐、宋時改用鹽盤。盤有兩種:一為鐵盤,重數千斤,由若幹塊鐵板拼成,合縫處用鹵水合泥嵌實;一為竹盤,用竹篾編成,上下塗以蠣灰。鹽盤直徑約1丈,深約1尺,平置灶上;灶有7眼、8眼到12眼、13眼,由灶戶共同煎煮。明神宗萬歷年間(1573~1619),煎鹽逐漸改用小而薄的鍋、,由灶戶分散煎制。

  ②宋元之際,福建實行淋鹵曬鹽,即將淋出的濃鹵放入淺池中,日曬結晶成鹽,大省柴薪。後逐步發展為以磚石砌曬池,或用陶片平鋪池底,以提高鹽質,減少滲漏,謂之坎曬。到元成宗大德五年(1301),福建鹽運司所轄10個鹽場,已有6個采用此法。其後廣東的曬,浙江南部的坦曬,均與此近似。

  ③ 元世祖至元二十九年(1292),長蘆鹽區(包括今河北、天津產鹽區)始有曬鹽。當地鹽戶根據福建的經驗,結合本地區蒸發量大、降雨量小的氣候特點,開始直接用海水曬鹵、曬鹽。最初修築的鹽池,分大、中、小3段。先引海水入大段,隔數日放入中段,最後放入小段,10餘天後結晶成鹽。後來逐漸發展為在近海灘塗上修築多級有落差的蒸發池,將海水戽入最高一級,一面逐漸流下,一面蒸發濃縮,形成濃鹵後,再放入結晶池曬鹽。明嘉靖元年(1522)以後,在全區推廣。幾乎與此同時,江蘇淮北鹽區也在推行曬鹽。明嘉靖八年(1529),淮北五場全用曬鹽。

  以上3個階段,並非截然分開。淮南到清末還是淋鹵煎鹽,浙江鹽區到20世紀50年代中期還是淋鹵曬鹽。其生產操作,到20世紀20年代以後,除少數鹽場逐步采用瞭柴油機、電動機帶動水泵汲揚海水外,其他都是手工勞動。

  ④中華人民共和國建立後,海鹽生產逐步向機械化大生產發展。一方面改造瞭原有分散的小鹽場,同時新建瞭一批揚水、制鹵、結晶、產品堆存相對集中的大中型鹽場;將過去母液(苦鹵)循環使用和淺曬,勤扒的舊工藝,改為新鹵、深鹵、適當長期結晶的新工藝;推行塑料薄膜苫蓋結晶池,也利於穩產、高產和長期結晶;許多鹽場的修灘、揚水、收鹽、集運、裝卸等環節,實現瞭半機械化和機械化(見海鹽)。

  世界其他國傢的海鹽生產,以地中海沿岸的腓尼基人為最早。公元前7世紀,A.馬蒂烏斯在俄斯蒂亞(Ostia)附近建立瞭第一個鹽場。公元前3世紀,葡萄牙在塞太佈爾(Setubal)建立瞭有名的海鹽場。希臘、埃及、印度生產海鹽的歷史也很悠久。生產方法,有的用含鹽植物燒成灰,摻入海水,煎制成鹵,用澄清後的濃鹵煎鹽;有的刮泥、淋鹵、煎鹽;有的將海水放入鹽池,曬幹成鹽。經過幾個世紀的實踐,逐步形成分段蒸發、結晶的鹽田體系,操作仍用手工。隨著產業革命的展開,海鹽生產逐步向機械化過渡。1868年以後,美國加利福尼亞州舊金山灣沿岸大規模曬制海鹽。其中以萊斯裡鹽場 (Leslie Salt Co.)最具有代表性,該場鹽田分大蒸發池、中間池、結晶池3大段,揚水用風車或汽油機、電動機帶動的水車或水泵,收鹽用人工和皮帶輸送機,並用輕便火車集運到坨地粉碎、洗滌。進入20世紀後,逐步向集中揚水、集中制鹵、集中結晶、產品集中堆坨和全面機械化發展。1954年墨西哥在下加利福尼亞半島的太平洋沿岸建設黑勇士鹽場(Guerrero-Negro),1967年澳大利亞在西北海岸建設丹皮爾鹽場(Dampies Salt Ltd.)。由於當地氣候幹燥,利於曬鹽,到70年代,生產能力已分別達到650萬噸和340萬噸,成為世界上第一和第二大海鹽場。兩鹽場的結晶池以堅實的、厚15~60cm的鹽層作池板,采用大型的收鹽機組和先進的洗鹽設備,嚴格控制鹽田鹵水中各種生物群落的生態平衡,以利於增加產量,提高鹽質。產鹽含氯化鈉97%以上,含水不溶性雜質0.02%以下,使海鹽生產技術提到一個新的水平。日本海鹽生產,由於自然條件所限,歷史上長期是鋪砂、吸咸、淋鹵、煎鹽。1945年後才逐步改為在鹽田內鋪一層極薄的細砂,海水從砂粒間曲折緩慢流下,濃縮成鹵,並由煎鹽過渡到曬鹽。到1972年,日本已全面采用離子交換膜電滲析法制鹵,真空蒸發制鹽(見海鹽)。

  井礦鹽生產技術史 井礦鹽的生產技術包括鉆井汲鹵、巖鹽旱采和蒸發制鹽等技術。

  鉆井汲鹵技術 中國古代鉆井汲鹵技術的發展,可分為兩個階段。

  ①挖掘淺井,吸鹵煎鹽。戰國末期,秦國蜀郡守李冰於公元前256~前251年在今四川省雙流、成都、華陽一帶,開鑿鹽井,汲鹵煎鹽。此後至北宋中期,都是人工挖鑿的“大口淺井”,井壁一般沒有保護,用桶或牛皮囊提鹵。成都羊子山出土的東漢畫像磚上,清晰地描繪瞭當時井鹽生產的全貌。著名的四川仁壽縣陵井,相傳為東漢張道陵(?~156)所開,是大口井的代表,唐時“縱廣三十丈,深八十丈”;井身上土下石,石之上,以柏木圍護井壁,防止坍塌;以大牛皮囊盛取鹵水,井側設大盤車提升。在這期間,西漢宣帝地節三年(公元前67)前後,四川省臨邛縣出現瞭世界最早的天然氣井──臨邛火井,可用井火煮鹵水成鹽。

  ②出現“卓筒井”,進入小口深井階段。北宋慶歷(1041~1048)、皇祐(1049~1054)年間,川南地區出現瞭卓筒井。它的主要特點是:首次使用鉆頭(“圜刃”銼)鑿井,鉆頭前端為“一”字型橫刃,采用沖擊式頓鉆法舂碎巖石;註水或利用地下水,用竹筒將巖屑和水汲出;井口如碗大,井身直如筒,深數十丈,用大楠竹去節,首尾套接,外纏麻繩,塗以油灰,下至井內作套管,防止井壁塌陷和淡水浸入;用小竹作汲鹵筒,筒底系熟皮作啟閉閥門,一筒可汲鹵數鬥;井上豎大木架,用轆轤、車盤提取鹵水。卓筒井的出現,表明中國當時已經掌握瞭深井鉆鑿的基本工藝。由明到清,鑿井技術進一步發展,逐漸形成一套完整的鑿井工序,有瞭大量專用的工具。鑿井工序是:開井口,以達到巖石層為止;下石圈,將“方二、三尺,中穿圓徑八、九寸或一尺二寸”的石圈,重疊砌在巖石上,與地面齊平;鑿大口,用大型鉆頭經石圈圓孔向下搗鑿,以到達堅巖且無淡水滲出為止;下木竹,將木制或竹制的套管下至井內;鑿小口,用小型鉆頭經套管繼續銼鑿,直到發現鹵水、巖鹽或天然氣。相應的鑿井工具,有可以鉆鑿不同口徑、不同井段的鉆頭(銼),有結構簡單、精巧實用的多種打撈落井物件,以及處理井崩、井漏事故的工具。這些都說明當時的鉆井技術已發展到手工生產的成熟時期,鉆井深度也逐漸增加。四川自貢鹽區在清道光十五年(1835)鉆成世界第一口超千米深井──燊海井;道光三十年(1850)前後鉆成被稱為“火井王”的天然氣井──磨子井;光緒十八年(1892)鉆成第一口巖鹽井,註水溶解巖鹽,再汲鹵制鹽,是為鉆井水溶開采法的雛形。自貢鹽區還於1895年首創巖鹽礦床自然連通開采工藝。

  20世紀20年代以來,逐漸改用蒸汽、電力作動力,采用新式的頓鉆和旋轉鉆;特別是中華人民共和國建立後,積極引進西方先進的鉆井、采鹵技術,到80年代初期,主要產區都實現瞭機械化,徹底改變瞭鹽區面貌。

  世界其他國傢,最初也是利用地表和淺坑中的天然鹵水制鹽。受中國鉆井技術的啟發,歐洲在12世紀初成功地鉆出瞭第一批自流井。隨著產業革命的發展,1759年,法國羅塞夫斯(Roseives)出現深112m的鹽井,用蒸汽機帶動水泵汲鹵。1806年,美國拉夫納兄弟在西弗吉尼亞州的卡納瓦郡(Kanawha county),用人工掘出瞭著名的先鋒井,深3m多;1808年,他們改用鏟形鉆頭和沖擊式頓鉆法,將舊井加深到18m,並用木質套管保護井壁。1831年,卡納瓦郡的B.莫裡斯發明鉆桿與鉆頭之間的聯接、緩沖裝置──活環(jar),類似中國鉆井工具中的“轉槽子”,使西方近代的頓鉆法基本臻於完善。到1838年,卡納瓦郡的120口鹽井,平均深度為115m,用硬木或銅作套管;1845年最深的井達到518m。1901年采用旋轉鉆,用電動機帶動。1925年紐約州塞拉古斯(Syracuse)地區鉆井最深達到670m。20世紀30年代,蘇聯首先使用渦輪鉆,迅速提高瞭鉆井深度和效率。汲鹵方面,初期都用水泵,隨著井身加深,到20世紀40年代,美國改用多級潛鹵泵,可將幾千米深的天然鹵水汲到地面。對地下的巖鹽礦床,俄國在17世紀開始采用坑道峒室水溶開采法,間斷地或連續地把淡水註入坑道,溶解鹽層,獲得鹵水。1888年,美國塞拉古斯地區創單井對流水溶開采法(見井礦鹽),投資少,可開采埋藏較深(3000m左右)的巖鹽。20世紀30年代以後推廣到世界主要巖鹽生產國,但回采率低(10~20%)。1943年,美國N.E.特朗普提出氣墊水溶開采。1946年蘇聯實行油墊水溶開采(見井礦鹽),提高瞭回采率(達30%以上)和鹵水濃度(300g/l以上),得到廣泛應用。1950年,美國地質學傢M.W.普倫提出,將油田的水力壓裂技術引用於開采巖鹽。采用水力壓裂,使溶腔通連,一井註水,另一井或多井出鹵,形成井組生產,進一步提高瞭產鹵能力。50年代中期以後迅速推廣。70年代以來逐步向自動化方向發展。聯邦德國的油墊法水溶開采,對淡水鹵水壓力、流量、溫度、濃度及水泵閥門的啟閉,統由中央控制室操作,達到瞭遙測、遙訊、遙控。美國、加拿大等國的壓裂法,采用先進的物探測井手段,確定壓裂部位;建立數學模擬,通過鹽體應力狀態的研究,確定壓裂方向;采用定向斜井噴射、爆破及下分隔器定向等特殊井下作業技術,都取得瞭明顯的功效。同時還研究和利用巖鹽溶腔儲存石油、天然氣和工業廢物,特別是放射性廢物。

  巖鹽旱采技術 是從地下或地面直接采出巖鹽的技術。清乾隆五十八年(1793),中國雲南普洱開鑿斜井──石羔井,從地下直接開采巖鹽。20世紀40年代,雲南元永井首先采用豎井開拓、水平分層的房柱法采礦。由於雲南巖鹽含有大量不溶性雜質,采出後需化鹵澄清才能用以制鹽。世界其他國傢,對品位高、埋藏淺、當地又需要固體鹽的巖鹽礦床都用旱采法,采出後經粉碎、篩分,即可供應市場。旱采法開采技術的發展與采煤大體相同。古代都靠人工用鐵錘、鐵鑿采掘,人力背礦。後逐步發展為鑿巖打眼,爆破落礦,並使用輪車、轆轤等運輸、提升工具。19世紀末到20世紀初逐步形成近代的爆破和裝運技術。50年代以後實現機械化、電氣化。蘇聯的阿爾喬莫夫斯克鹽礦在1956年以前已實現機械化。美國、聯邦德國在70年代建成的鹽礦,實現瞭全部工序機械化、連續化。

  蒸發制鹽技術 鹵水制鹽,中國長期都用鍋煎。最初多是就井設灶煎鹽。隨著生產的發展,井灶分離,鹵水輸送距離逐漸增大,四川在漢代已用竹梘輸鹵,並逐漸形成一套完整的竹梘輸鹵工藝。清代梘管用楠竹或大斑竹去節,首尾銜接,再用竹篾、細麻、油灰纏塗。竹質輕,便於根據地勢靈活架設,跨山涉水,縱橫穿插在井與井、井與灶、灶與灶之間,最長的達10km以上,與鑿井的碓架,汲鹵的天車,同為四川鹽區的特殊景觀。為瞭解決燃料問題,雲南在1937年從元永井修建一條長21km的釉磚輸鹵溝,利用自然地勢,把鹵水輸送到一平浪,用煤煎鹽,被譽為雲南制鹽史上的奇跡。煎鹽用敞口圓鍋,以柴、草、煤、天然氣為燃料,直接用火加熱,使鹵水蒸發濃縮,結晶成鹽,並已初步掌握瞭凈化鹵水、添加晶種和利用清鹵洗滌等工藝。1940年,中國開始采用鋼板鑲成的長方形平鍋煎鹽。1958年,中國在山東青島建成第一座真空蒸發制鹽設備,逐漸普遍推廣。

  世界其他國傢,俄國、德國在中世紀用平鍋煎煮,直接用火加熱。美國最早的煎鹽設備是用一組鑄鐵圓鍋,階梯式排列,後高前低,用虹吸法逐鍋下流,用人工撈鹽。1789年,美國紐約州的N.Y.塞拉丘薩將天然鹵水放入木盤內曬鹽。1863年前後,密執安州(Michigan)的鋸木廠將廢蒸氣通入金屬管內,再將金屬管沒入木質、金屬或水泥淺池的鹵水中,加熱蒸發鹵水,結晶成鹽。晶體呈凹面四方角錐形。這就是造粒鍋法(grainer)的起源。1896年,美國154傢鹽廠中,有82傢采用此法,1959年仍有5傢。1887年,I.M.鄧肯在紐約銀泉(Silver Spring)最先利用單效真空蒸發罐制鹽。1899年,美國曼裡斯蒂鐵工廠(Manistee Iron Work)制成第一套多效真空蒸發罐制鹽設備,使蒸發制鹽技術出現瞭重大的改革。1910年推廣到歐洲。1930年,瑞士埃舍納斯公司(Escher WyssCo.)改進蒸氣壓縮機成功,可將蒸發罐產生的二次蒸氣加壓升溫,反復用於制鹽,提高瞭熱效率。後來又形成真空、熱壓並用的制鹽技術(見井礦鹽),迅速地推廣到經濟發達國傢,並進一步向多效化、自動化方向發展。

  湖鹽生產技術 中國最早生產湖鹽的是山西運城鹽池,古稱解池,是中國古代重要的產鹽區。約在公元前2400年,產鹽已具有相當規模。生產方法長期是天然結晶,集工采撈,隋唐之際發展為墾畦澆曬,即在池旁墾地為畦,引入湖水,曝曬5~6天成鹽,縮短瞭結晶期。到明代晚期,進一步形成引水、蒸發、沉淀、飄花、搨花(用木耙擊沉鹽花)、再結晶的工藝,采用分段連續作業,提高瞭鹽質。中國西北地區的鹽湖,大都是固相與液相兩種礦體並存,長期以來是用人工采撈天然結晶的鹽層,到20世紀70年代後期改用機械開采(見湖鹽)。

  世界其他國傢,鹵水湖如美國猶他州(Utah)的大鹽湖(Great Salt Lake),1847年起在湖邊修築鹽池,利用湖水曬鹽。早期基本是手工操作,用馬拉的犁具收鹽;後來逐步采用拖拉機、鏟鬥、皮帶輸送機、小火車等現代設備。結晶池用鹽層作池板,以利於提高產鹽質量。固、液相礦體共存的鹽湖,如蘇聯的巴斯昆恰克(БаскунчаΕ0))鹽湖,在1860年以前,基本上是手工操作采鹽,十月革命後逐步改用機械,1938年改用聯合采鹽機,開采深度達到8m,臺時產量百噸左右。70年代再改為包括切削、破碎、脫水、除雜、收集裝車的軌道式聯合采鹽機,兩人操作,臺時產量250噸。采出的鹽均由移動式鐵軌機車,運到加工廠,制成各種加工鹽。

  

參考書目

 中華書局(臺灣)編輯部輯訂:《中國歷代食貨典·鹽法部匯考》(第二版),中華書局,臺灣,1983。

 Dale W.Kanfmann,Sodium Chloride:The Production and Properties of Salt and Brinc ,Reinhold Publishing Corporation,New York,1960.