전통적인 현대 염호수 및 염수 시스템

전통적인 염호수 및 염계 연구의 내용에는 염수의 물리적, 화학적 특성과 물과 염계의 상평형이 포함됩니다. 염수의 물리적 성질로는 염수색, 탁도, 밀도, 염수 성층현상 등이 있다. 염수의 화학적 성질은 주로 염수의 조성과 천일염전의 염수화학을 연구한다. 위의 연구 내용 중 어느 것도 생물학적, 생물학적 영향과 그것이 염수의 물리화학적 특성에 미치는 영향을 피할 수 없다는 점을 지적해야 합니다.

1. 소금물의 물리적 성질

1. 염호수의 색깔

염호수의 색깔은 청록색, 붉은색, 분홍색 등 다양하다. . 색상, 빨간색 등. 같은 소금 호수라도 계절에 따라 색깔이 다릅니다. 고대인들은 오랫동안 소금호수의 색깔을 묘사해왔습니다. 2000여년 전, 북위 왕조의 이도원(Li Daoyuan)은 그의 저서 『수경주(Shui Jing Zhu)』에서 다음과 같이 썼습니다. 그것은 진흙탕이고 흐르지 않는 보라색 정자이다." . 송나라 신궈는 『몽희비탄』에서 이렇게 말했다. “거저우 소금 연못...소금색은 붉은색이고 반취안 아래에 있는데 '치우의 피'라고 한다..." . 여기서 '보라색', '정치', '치유슈에'는 모두 산시성 윈청 염호의 소금물 색깔을 가리킨다.

염호인지 염전인지 염도가 점차 높아지면서 염수의 색이 녹색에서 갈색, 빨간색으로 점차 짙어지는 것을 알 수 있다. 소금물 색깔의 원인에 대해 예전에는 소금물의 이온 성분과 관련이 있다고 생각했지만, 지금까지는 소금물 색깔이 다양한 염도에 서식하는 박테리아와 조류의 양과 관련이 있다는 사실이 더 명확하게 이해되어 왔습니다. 다른 생물학적 종. Li Daoyuan이 언급한 "보라색"과 Shen Kuo가 언급한 "빨간색"과 "혈적색"은 모두 수많은 붉은 호염성 박테리아, 호염성 조류, 붉은 염수 새우 및 기타 유기체가 운성 염호 염수에서 자라고 있음을 나타냅니다. 그때에.

2. 탁도

소금 호수 염수의 탁도는 위치와 시간에 따라 달라집니다. 탁도는 조류, 부유 소금 광물 및 비염 광물 잔해에 의해 결정됩니다. 황산나트륨 염호를 예로 들면, 봄에 기적석이 용해되고 새로 부화한 브라인 슈림프와 브라인 플라이 유충이 조류를 섭취하면 브라인의 탁도가 급격히 떨어집니다. 소금호수에 사는 브라인슈림프와 브라인플라이 유충은 천연 '세정제'로, 소금물의 탁도를 점점 더 낮추어 줍니다.

3. 밀도

소금 호수 염수의 밀도는 호수 수위의 계절적, 연간 및 장기적 변화에 의해 생성되는 역효과입니다.

4. 성층화 현상

일반적으로 염호의 염수는 두 가지 뚜렷한 층으로 나뉩니다. 위쪽 부분은 더 투명하고 냄새가 없으며 아래쪽 부분은 밀도가 높습니다. 예를 들어, 미국 그레이트 솔트레이크(Great Salt Lake)의 사우스베이(South Bay)는 수심이 6.08~6.99m로 상층과 하층으로 나누어져 있는데, 상층은 무취이고 투명하지만, 하층은 밀도가 높고 오염도가 더 높다. 1979년 수심 3m에서 측정한 밀도는 1.089~1.110g/cm3, 수심 7.6m에서 측정한 밀도는 1.166~1.170g/cm3이었다.

5. 염수 온도

염수 온도 변동은 이온 포화도의 변화로 이어질 수 있으며, 이로 인해 염수 내 염분이 선택적으로 침전되고 용해됩니다.

소금물의 온도는 낮과 밤, 계절에 따라 변합니다.

(1) 평균 염수 온도

염수가 증발할 때 염수 표면에 형성된 일부 결정이 염수 바닥에 가라앉으면 조건 변화에 따라 분해되거나 용해됩니다. , 분해율은 온도차, 염수의 농도 변화와 같은 요인과 관련이 있습니다. 실험에 따르면 웅덩이에 있는 소금물의 실제 온도는 공기 온도의 0.6~0.8배이며, 같은 웅덩이에 있는 소금물의 상한 농도와 하한 농도도 서로 다릅니다. 그들이 위치한 곳. 따라서 침전지 바닥의 소금 결정화 유형을 예측할 때 일반적으로 염수의 평균 온도가 가장 좋은 판단 기준입니다.

(2) 염수의 일별 온도 변화 주기

염수의 일별 온도 변화는 명백하고 규칙적입니다. 소금물의 낮과 밤의 온도 변화는 소금 침전에 직접적인 영향을 미칩니다.

예를 들어, 미국의 그레이트 솔트레이크(Great Salt Lake)에서는 낮 기온이 35°C일 때 천연 염전 조건에서 칼륨석(MgSO4·KCl·3H2O)의 형성에 도움이 되는 반면, 밤에는 기온이 15°C로 떨어지면 연질 마그네시아(MgSO4·K2SO4·6H2O)가 형성됩니다. 이온은 온도에 민감하기 때문에 낮은 온도에서 염이 침전될 수 있습니다. 결과적으로 단일 탱크의 동일한 염수에서 두 염의 혼합물을 얻을 수 있습니다. 또 다른 예를 들어, 신장의 바르콜 염호(Barkol Salt Lake)에서는 밤에 결정화된 긴 기둥 모양의 기적석 결정을 여름 아침에 볼 수 있습니다. 거의 정오가 되면 태양은 불과 몇 시간 전에 결정화된 모든 기적석 결정을 용해시킬 만큼 충분한 활성화 에너지를 제공합니다.

(3) 계절별 온도 변화

소금 호수의 계절별 온도 변화는 염분 퇴적에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 6월부터 8월까지 그레이트 솔트레이크에 퇴적된 소금은 겨울철 저온과 비가 내리는 동안 다른 소금으로 전환되며, 이러한 소금은 포괄적인 화학적 변화를 겪을 수 있습니다. 예를 들어, 칼륨은 염화칼륨과 엡솜염의 단단한 덩어리로 변환될 수 있으며, 황산염 함유 염수와 접촉하면 부드러운 칼륨으로 변환될 수 있습니다. 대조적으로 글라우버 염은 겨울에 침전되었다가 여름에 다시 용해됩니다.

6. 증발 속도

소금물 표면에서는 증발이 일어나고, 그곳에서도 소금의 결정화가 일어난다. 증발률이 높을수록 염수 과포화 및 염 형성 가능성이 커집니다. 염수 표면의 소금 결정 밀도가 높으면 웅덩이 바닥(또는 호수 바닥)으로 가라앉습니다.

증발률에 영향을 미치는 요소에는 태양과 바람이 포함됩니다. 이는 전통적인 이해입니다. 최근에는 염수 내 호염성 유기체에 대한 연구를 통해 적색 호염성 박테리아, 조류, 붉은 염수 새우 및 기타 유기체가 염수 전체를 붉게 물들일 수 있다는 사실이 밝혀졌으며, 이로 인해 염수의 온도가 상승할 뿐만 아니라, 또한 염수의 크기도 증가합니다.

7. 소금물 깊이와 소금 결정 입자 크기

소금밭의 깊이는 소금 결정 입자 크기와 밀접한 관련이 있습니다. 예를 들어, 염전의 결정화 웅덩이에서 <7.6cm 및 >30.5cm 깊이에서 결정화된 암염의 입자 크기는 깊이 7.6cm 내지 30.5cm 사이에서 결정화된 암염의 입자 크기보다 작습니다.

2. 소금물의 화학적 성질

소금호 소금물의 화학적 성질은 주로 소금물에 함유된 양이온, 음이온, 미량 이온, 방사성 화학 성분 등을 연구합니다.

현대 염호는 염수의 조성(표층 염수, 결정간 염수, 미사 염수)에 따라 염화물형, 황산염형, 탄산염형, 질산염형의 4가지 유형으로 나눌 수 있다(Zheng Xiyu, 1993) 카테고리. 다양한 종류의 소금호수 염수는 다양한 소금을 침전시킵니다.

위에서 언급한 염호 염수 유형은 고정된 것이 아니라 제한 조건이 변함에 따라 변화한다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, 신장 지역 염호수의 화학적 유형의 진화가 이에 대한 증거입니다. 기반산간지역의 HCO3-Cl-Ca·Na계 물은 원소의 지속적인 용해와 이동, 화학적, 열역학적, 유체역학적 및 흡착, 교환, 산화, 침전, 침전, 확산 등의 기타 요인의 영향으로 HCO3로 전환됩니다. -SO4-Ca·Mg 및 SO4-Cl-Na·Mg 유형의 물로, 이어서 SO4-Na·Mg, 심지어 Cl-Na 유형 물로 전환됩니다(Zhang Minggang, 1993). 염수의 농도와 밀도는 작은 것에서 큰 것으로 변하고, pH 값도 약산성에서 약알칼리성으로 변합니다.

3. 천일염전의 염수화학

인공염전의 실습을 통해 염전의 화학반응은 바람, 비, 온도변화 등 자연조건의 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 과거 화학자와 지질학자들은 염전 광물의 결정화에 영향을 미치는 주요 요인이 증발 속도, 염수 온도, 염수 깊이, 염수 순서, 체류 시간, 풀 투과성 등이라고 믿었습니다. 저자는 심층적인 연구 끝에 인공 염지 결정화든 자연 결정화든 광물 결정화에서 가장 중요한 요소는 생물학의 역할이라고 믿는다. 이에 대해서는 다음 장에서 설명합니다.

천일염전의 생산 과정은 실험실에서 물과 소금 시스템의 균형을 연구하는 것과는 매우 다르다. 다음은 산시성 윈청 염호와 미국 대염호의 생산 과정을 예로 들어 천일염전의 소금물 화학을 보여줍니다.

1. 산시운성염호의 소금생산기술

산시운성염호는 중국에서 개발 및 활용된 최초의 염호로 약 4~5천년의 발전역사를 가지고 있다. . 염호는 중국 문명의 발전에 탁월한 공헌을 했습니다. 운성 염호는 전형적인 Na2SO4 아류형 물이며, 호수 물의 구성은 Na, Mg2 /Cl-, 4차 시스템에 속합니다. Na2SO4 하위 유형 물에서 암염을 준비하는 것은 Na, Mg2 /Cl- 시스템의 준안정 상태 다이어그램을 구현한 고대인의 주도입니다.

운성 염호의 초기 생산 방식은 태양 노출, 자연 결정화, 집중 수확이었습니다. 북위(北魏)의 유명한 지리학자 이도원(Li Daoyuan)은 "수경주(Shui Jing Zhu)"에 다음과 같이 기록했습니다. 결국 아무런 손실도 없이 저녁에." 그러나 진, 한, 위, 금, 남·북 왕조, 수 왕조의 생산 관행 이후 노동자들은 국경을 회복하고 소금을 건조시키는 방법을 열심히 탐구했습니다. 그리고 소금을 말리는 일은 우리나라 봉건사회의 전성기인 당나라 시대에 나타났습니다. "당나라 하동 염지 영청 공신사 송시 서문"에는 "물은 흙탕물, 특수한 원천을 붓고, 음양으로 증기를 내고, 맑은 물을 함침시킨다"고 기록되어 있습니다.

저자는 1960년대 후반 윈청염호에서 점검작업을 했다. 이제 우리는 이 곳의 역사적 소금 건조 과정과 결합하여 이 소금 호수의 소금 생산 상황을 설명하겠습니다.

운성 염호에서 소금을 만드는 데 사용되는 소금물에는 세 가지 유형이 있습니다. 하나는 상대적으로 가벼운 호수 물인 '라오탄수'이며, 다른 하나는 '후타수'입니다. , 이것도 호수물이지만 농도는 일반적으로 15~20°Be'로 상대적으로 높습니다. 세 번째 유형은 소금 호수의 우물에서 펌핑된 소금물인 우물물이며, 주요 구성 요소는 매장된 층인 NaCl입니다. 물을 주입해 암염을 녹인 소금물.

청나라 장춘방(江春坊)이 지은 《허동소금법》에 따르면 소금 제조에 사용하는 소금물이 다르기 때문에 채택하는 소금 제조 공정도 다르다. 예를 들어 우물물을 사용하는 과정은 다음과 같습니다.

증발 생물 발생

여기서 언급된 "루오"는 증발할 염수를 저장하는 웅덩이입니다. "Tou Dao Luo"는 첫 번째 증발 연못이고 "Er Dao Luo"는 두 번째 증발 연못입니다.

또 다른 예, '후타수'를 이용한 소금 생산 과정은 다음과 같습니다.

증발 생합성

여기서 언급된 '희생양'은 수영장 바닥을 의미합니다. 질산염 판이 있는 증발 연못. 질산염 판이란 햇볕에 건조시킨 후 남은 액체에서 결정화되는 백색 나트륨 마그네슘 황산염을 주성분으로 하는 소금층을 말하며, 수천 년에 걸쳐 축적된 질산염 판의 두께는 수 미터에 이릅니다. 증발 연못 바닥에 질산염 판을 놓는 목적은 주로 소금 생산 과정에서 결정화되는 "죽 같은" 황산염 불순물을 제거하는 것입니다.

저농도 '오래된 해변수'는 가장 복잡한 소금 제조 과정이자, 이미 1,400년 전에 완성된 소금 제조 과정이기도 하다. 윈청염호의 고대 소금민족이 만든 소금 산업은 기술사에 큰 공헌을 했습니다. 소금 생산 과정은 다음과 같습니다:

증발석 생물 발생

여기서 언급된 "원"은 바닥에 질산염 판이 없고 진흙 바닥만 있는 증발 연못을 의미합니다.

위의 고대인들이 요약한 생산 과정을 현대 물리, 화학적 언어를 사용하여 이해하십시오. 저농도의 "오래된 해변 물"은 첫 번째, 두 번째, 세 번째 원형 증발 연못을 통해 증발하여 소금물을 완성합니다. 증발과 농축의 초기 단계에서 염수는 "희생양" 증발 풀에 도달합니다. 이때 염수에 (Na, Mg)SO4가 나타나서 죽처럼 보이기 시작합니다(농도는 약 24-25°Be입니다.) '). 이것이 바닷물 소금 생산과 Na2SO4 아류형 물소금 생산의 차이이다. 후자는 소금물, 즉 (Na, Mg)SO4의 증발 과정에서 황산염을 처리하는 방법이 있다. 이것이 이 프로세스의 핵심 문제입니다. 고대 염인들이 '죽' 같은 황산염 물질을 처리하는 과정은 다음과 같다. '희생양' 증발지에서 과포화 상태(즉, 죽풀)가 나타나면 담수를 첨가해 과포화 상태를 제거했다. 이번에는 "양수이(Yangshui)"라고 불리는 염수를 각 웅덩이의 적절한 가장자리에 작은 도랑(측면 도랑이라고 함)을 파고 그 깊이가 웅덩이의 깊이보다 깁니다. 측면 도랑은 수영장의 염수와 연결되어 있지 않으며 제방으로 분리되어야 합니다. 수영장의 염수는 바닥 질산염 판을 통해 침출됩니다(일반적으로 필터링이라고 함).

침출의 본질은 태양수 중의 MgSO4가 질산염판에서 Na2SO4와 반응하여 백색의 나트륨마그네슘바나듐(Na2SO4·MgSO4·4H2O)을 형성한다는 것이다. 황산염은 질산염 판에서 반응하여 칼슘 글라우버 염(Na2Ca(SO4)2)이 형성됩니다. 저자가 질산염 판의 구성을 현미경으로 연구한 결과, 질산염 판의 주요 광물 성분은 마그네사이트 나트륨이고, 이어서 무수 미라빌라이트와 글로버라이트 칼슘이 뒤따르는 것을 발견했습니다. 이는 염수 동안의 화학 반응 결과와 일치합니다. 소금 생산; 질산염을 통해 흐르는 양수 판의 벌집 구멍이 제거되면 황산염 물질이 제거되어 측면 도랑으로 흐릅니다. 이때의 물을 음수라고 합니다. 중력 흐름이나 펌핑을 통해 탱크를 거쳐 최종적으로 순수한 식탁용 소금이 생산됩니다.

요약하자면 Na, Mg2/Cl-계의 준안정 상태도를 이용하여 고대인들이 의 생산에 대해 정리한 '음양기증 및 청정기'를 설명할 수 있다. 산시성 운성염호의 황산나트륨 아형수에서 추출한 소금' 공정 원리.

질산염 판 현미경 연구를 통해 알부사이트와 같은 광물이 브라인 슈림프와 브라인 플라이 화석으로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 소금 생산 과정에서 유기체가 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

신중국 건국 이후 운성염호는 소금 생산뿐만 아니라 원명분말도 생산해 중국 원명분말의 주요 수출 기지가 됐다.

2. 미국 그레이트 솔트레이크의 소금 생산과정

미국 그레이트 솔트레이크는 북미 최대의 소금호수이다. 표 1-1에서.

표 1-1 그레이트 솔트 레이크 북쪽만의 소금물의 화학적 조성

(F.J.Post에 따르면, 1975년)

그레이트 솔트 레이크 태양 -건조된 소금 단일 연못과 여러 개의 소금 연못이 연속적으로 수영장 그룹에서 실시됩니다.

단일풀천일염 : 염호염수를 원료로 사용하여 Mg함량을 7로 유지하며 결정화된 암염, 카르나라이트, 염산염을 생산한다.

일련의 4가지 천일염 풀: 엡솜 소금, 연질 칼륨, 칼륨 및 칼륨을 생산합니다.

염수 풀에서 일부 소금은 다른 소금보다 결정화되는 데 시간이 더 오래 걸립니다. 아직 소금물에서 결정화되지 않은 경우 다른 농도의 소금 그룹으로 옮겨집니다. 예를 들어, 칼륨, 엡소마이트 및 암염을 결정화하는 과포화 염수를 다른 풀로 옮기면 생성된 혼합 염수는 카르날라이트 결정화에 도움이 되는 반면 칼륨은 사라집니다. 위의 내용은 두 가지 화학 반응식으로 표현될 수 있습니다:

반응식 1:

증발석 생합성

반응식 2:

증발석 생물 발생