Что такое полезные ископаемые калийная соль

КАЛИ́ЙНЫЕ СО́ЛИ при­род­ные, хе­мо­ген­но-оса­доч­ные (эва­по­ри­то­вые) гор­ные по­ро­ды (га­ло­ли­ты), сло­жен­ные пре­им. лег­ко рас­тво­ри­мы­ми в во­де ми­не­ра­ла­ми, в хи­мич. от­но­ше­нии пред­став­ляю­щи­ми со­бой про­стые и слож­ные со­ли (хло­риды и суль­фа­ты) ка­лия и маг­ния; цен­ное аг­ро­но­ми­че­ское сы­рьё. Гл. по­ро­до­об­ра­зую­щие ми­не­ра­лы: силь­вин, каи­нит, кар­нал­лит, лан­гбей­нит ($ce{K_2SO_4}$), по­ли­га­лит ($ce{K_2SO_4·MgSO_4·2CaSO_4·2H_2O}$). К. с. все­гда со­дер­жат за­мет­ное ко­ли­че­ст­во гали­та, ре­же ки­зе­рит и тах­гид­рит ($ce{CaCl_2·MgCl_2·12H_2O}$), а так­же ан­гид­рит, гипс, кар­бо­на­ты, пес­ча­но-гли­ни­стый ма­те­ри­ал и др., со­став­ляю­щие не­рас­тво­ри­мый ос­та­ток по­ро­ды.

К. с. кри­стал­ли­зо­ва­лись из рас­тво­ров на за­вер­шаю­щей ста­дии га­ло­ге­не­за, оса­ж­да­ясь на дне со­ле­род­ных бас­сей­нов по­сле вы­па­де­ния в оса­док осн. мас­сы га­ли­та. По­это­му пла­сты и лин­зы К. с. (мощ­но­стью от не­сколь­ких сан­ти­мет­ров до де­сят­ков мет­ров) рас­по­ло­же­ны внут­ри об­шир­ных пло­ща­дей этих бас­сей­нов в верх­ней час­ти раз­ре­за эва­по­ри­то­вых толщ (фор­ма­ций) и со­став­ля­ют в ней лишь не­боль­шую до­лю (по при­бли­зи­тель­ным оцен­кам, до­ля К. с. вме­сте с ка­лий­но-маг­ние­вы­ми со­ля­ми со­став­ля­ет ок. 0,01% по мас­се от вме­щаю­щих их от­ложе­ний ка­мен­ной со­ли). В ре­зуль­та­те про­яв­ле­ний со­ля­ной тек­то­ни­ки пер­во­на­чаль­ная мор­фо­ло­гия со­ля­ных тел, за­ле­га­ние и мощ­но­сти не­ред­ко силь­но из­ме­ня­ют­ся, об­ра­зу­ют­ся слож­ные склад­ки и ку­по­ла. Со­ле­род­ные бас­сей­ны раз­ви­ва­лись пре­им. в пре­де­лах риф­то­ген­ных и оро­ген­ных поя­сов Зем­ли, яв­ляв­ших­ся в эпо­хи со­ле­на­ко­п­ле­ния пас­сив­ны­ми (При­пят­ско-Днеп­ров­ско-До­нец­кий, За­пад­но-Пор­ту­галь­ский, Верх­не­рейн­ский бас­сей­ны) или ак­тив­ны­ми (Пред­кар­пат­ский, Пре­ду­раль­ский, Пред­кав­каз­ский, Сред­не­ази­ат­ский бас­сей­ны) ок­раи­на­ми кон­ти­нен­тов.

По пре­об­ла­даю­ще­му ани­он­но­му со­ста­ву гл. ми­не­ра­лов К. с. вы­де­ля­ют осн. гео­ло­го-пром. ти­пы ме­сто­ро­ж­де­ний: хло­рид­ные, суль­фат­ные и сме­шан­ные (суль­фат­но-хло­рид­ные). Сре­ди ме­сто­ро­ж­де­ний хло­рид­но­го ти­па раз­ли­ча­ют тах­гид­ри­то­вый (напр., ме­сто­ро­ж­де­ние Са­кон-На­кон, Таи­ланд и Ла­ос; Оле-Сен-Поль, Ли­бе­рия; Кар­мо­по­лис, Бра­зи­лия) и кар­нал­ли­то­вый (Верх­не­кам­ское, Не­п­ское и Гре­мя­чин­ское, Рос­сия; Ста­ро­бин­ское и Пет­ри­ков­ское, Бе­ло­рус­сия; Сас­ка­че­ван­ское, Ка­на­да) под­ти­пы. Ме­сто­ро­ж­де­ния суль­фат­но­го ти­па раз­де­ля­ют на лан­гбей­нит-каи­ни­то­вый (Стеб­ник­ское, Ка­луш-Го­лын­ское,Мар­ко­во-Рос­силь­нян­ское, Бо­ри­слав­ское, Ук­раи­на) и по­ли­га­ли­то­вый (Шар­лык­ское, Рос­сия) под­ти­пы. Ме­сто­ро­ж­де­ния суль­фат­но-хло­рид­но­го ти­па под­раз­де­ля­ют­ся на каи­ни­то­вый (Пас­куа­зия, Сан­та-Кат­ри­на, Ита­лия), ки­зе­ри­то­вый (Вер­ра-Фуль­да, Гер­ма­ния), каи­нит-ки­зе­ри­то­вый, или лан­гбей­ни­то­вый (Стас­фурт, Манс­фельд, Гер­ма­ния; Кар­лс­бад­ское, США), и по­ли­га­ли­то­вый (Жи­лян­ское, Ка­зах­стан) под­ти­пы. В ме­сто­ро­ж­де­ни­ях всех этих ти­пов ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны силь­ви­ни­ты, пре­об­ла­даю­щие в хло­рид­ном и суль­фат­но-хло­рид­ном ти­пах.

Ме­сто­ро­ж­де­ния и бас­сей­ны К. с. из­вест­ны на всех кон­ти­нен­тах (кро­ме Ан­тарк­ти­ды) и при­уро­че­ны к пред­гор­ным про­ги­бам склад­ча­тых об­лас­тей и си­нек­ли­зам плат­форм. Фор­ми­ро­ва­лись в ус­ло­ви­ях жар­ко­го арид­но­го кли­ма­та, про­яв­ляв­ше­го­ся в гео­ло­гич. ис­то­рии Зем­ли во все пе­рио­ды (кро­ме ор­до­ви­ка), на­чи­ная с позд­не­го до­кем­брия (бас­сейн Эй­да­вейл в Ав­ст­ра­лии) и кем­брия (Вос­точ­но-Си­бир­ский бас­сейн, Не­пское ме­сто­ро­ж­де­ние) до плей­сто­це­на (ме­сто­ро­ж­де­ние Мас­ли, Эфио­пия) и го­ло­це­на (Цар­хан­ское, Ки­тай). В фа­не­ро­зое из­вест­но неск. цик­лов на­ко­п­ле­ния К. с., ка­ж­дый из ко­то­рых на­чи­нал­ся фор­ми­ро­ва­ни­ем лишь хло­рид­ных, а за­вер­шал­ся по­яв­ле­ни­ем так­же суль­фат­ных и сме­шан­ных ме­сто­ро­ж­де­ний.

По раз­ве­дан­ным за­па­сам (млн. т $ce{K_2O}$) хло­рид­ные (суль­фат­ные и суль­фат­но-хло­рид­ные) ме­сто­ро­ж­де­ния К. с. раз­де­ля­ют­ся на весь­ма круп­ные – св. 500 (бо­лее 150), круп­ные – 500–150 (150–50), сред­ние – 150–50 (50–10) и мел­кие – до 50 (до 10). По со­дер­жа­нию (%) в хло­рид­ных со­лях (до­бы­вае­мых по­ро­дах) по­лез­ных ком­по­нен­тов $ce{K2O}$ ($ce{KCl}$) вы­де­ля­ют сор­та: бо­га­тые – св. 18 (28), ря­до­вые – 18–14 (28–22) и бед­ные – до 14 (22); ка­че­ст­во суль­фат­ных и суль­фат­но-хло­рид­ных со­лей (до­бы­вае­мых по­род) оп­ре­де­ля­ет­ся со­дер­жа­ни­ем в них $ce{K_2O}$ ($ce{K_2SO_4}$) так­же с вы­де­ле­ни­ем бо­га­тых – св. 9 (18), ря­до­вых – 9–7 (14–18) и бед­ных – до 7 (14) сор­тов. Ис­точ­ни­ка­ми по­лу­че­ния К. с. яв­ля­ют­ся так­же кон­цен­три­ров. рас­со­лы и ра­па Мёрт­во­го м. (для Из­раи­ля и Иор­да­нии), озёр Са­лар­де-Ата­ка­ма (для Чи­ли), Цар­хан (для Китая), со­дер­жа­щие от 1 до 2% $ce{K_2O}$.

Ми­ро­вые ре­сур­сы (по 21 стра­не) К. с. (в пе­ре­счё­те на K2О) св. 250 млрд. т, об­щие за­па­сы (2005) 26,4 млрд. т (в т. ч. 7,6 млрд. т – под­твер­ждён­ные за­па­сы). Св. по­ло­ви­ны за­па­сов (млрд. т) при­хо­дит­ся на Ка­на­ду (об­щие за­па­сы 14,5, под­твер­ждён­ные 4,4) и бо­лее чет­вер­ти – на Рос­сию (7,1 и 1,2), ос­таль­ное – на Гер­ма­нию (1,0 и 0,7), Бе­ло­рус­сию (0,84 и 0,5), Из­ра­иль и Иор­да­нию (по 0,6 и 0,04), Ки­тай (0,4 и 0,008), Ук­раи­ну (0,38 и 0,12), Бра­зи­лию (0,3 и 0,3). Сум­мар­но до­ля этих стран со­став­ля­ет 97,3% об­щих и 92% под­твер­ждён­ных за­па­сов. В Рос­сии 90% за­па­сов со­сре­до­то­че­но на Верхне­кам­ском ме­сто­ро­ж­де­нии­ (един­ст­вен­ном раз­ра­ба­ты­вае­мом в стра­не).

К. с. ис­поль­зу­ют в осн. для про­из-ва ка­лий­ных удоб­ре­ний (св. 95%), а так­же в элек­тро­ме­тал­лур­гии, ме­ди­цине, фо­то­гра­фии, пи­ро­тех­ни­ке, про­из-ве цвет­ных стё­кол, кра­сок, ко­жи, мы­ла, разл. хи­ми­ка­тов. Ми­ро­вая до­бы­ча (2004) К. с. (млн. т, в пе­ре­счё­те на $ce{K_2O}$) со­ста­ви­ла 32,93 млн. т, в том чис­ле в Ка­на­де 10,7, Рос­сии 6,3, Бе­ло­рус­сии 4,5, Гер­ма­нии 3,8, Из­раи­ле 2,1, Иор­да­нии 1,2, Ки­тае 1,2, США 1,2.

Каменная соль — осадочный минерал, состоящий преимущественно из хлористого натрия. Состав примесей зависит от характеристик месторождений. Почему же это каменная соль, а не просто, например, натриевая или хлористая? Это название отражает состояние минерала и отношение к нему человека. В состоянии естественного месторождения это действительно соленые камни. Это потом, после обработки галит, как еще называют эту соль, становится просто былым соленым порошком. Именно в таком виде его называют поваренной солью.

Каменная соль

Основные характеристики каменной соли

Свое научное название минеральный галит получил в Древней Греции. Перевод этого слова неоднозначен, однако его смысл с двумя понятиями — морем и солью. Химическая формула каменной соли простая — это NaCl в качестве основного вещества и другие элементы в качестве примесей. Чистая каменная соль содержит 61% хлора и 39% натрия.

В чистом виде этот минерал может быть:

• прозрачным;
• непрозрачным, но просвечивающим;
• бесцветным или белым с признаками стеклянного блеска.

NaCl

Однако чистый NaCl в природе встречается редко. Его месторождения могут иметь оттенки цветов:

• желтого и красного (присутствие окиси железа);
• темных — от бурого до черного (примеси разложившейся органики, например, гумуса);
• серого (примеси глины);
• синего и сиреневого (присутствие хлорида калия).

Галит отличается хрупкостью, гигроскопичностью и, конечно, соленым вкусом. Минерал хорошо растворяется в воде при любой температуре, но плавится только при высоких температурах — не ниже 800°С. Огонь при плавлении окрашивается в желтые оттенки.

Кристаллическая структура каменной соли представляет собой плотный куб, в узлах которого находятся отрицательные ионы хлора. Октаэдрические пустоты между атомами хлора заполнены положительно заряженными ионами натрия. Устройство кристаллической решетки представляет собой образец идеального порядка — в ней каждый атом хлора окружен шестью атомами натрия, а каждый атом натрия соседствует с таким же количеством ионов хлора.

Идеальные кубические кристаллы в некоторых месторождениях заменяются на октаэдрические. В соляных озерах на дне могут образовываться корки и друзы.

Происхождение соляных месторождений

Каменная соль — это минерал экзогенного происхождения. Формировались залежи соли во время осадочных процессов в условиях сухого и жаркого климата. Происхождение соляных залежей связано с медленным высыханием бессточных соляных озер, морских заливов и мелководий.

В небольших количествах соль галит формируется при засолении почв, во время вулканической деятельности. Засоление почвы происходит в засушливых регионах. Этот процесс может развиваться в естественных или антропогенных условиях. Естественное засоление происходит там, где близко к поверхности подходят грунтовые воды с повышенной соленостью воды. Такая вода испаряется, а на поверхности почвы образуется соляная корка. Кроме того, засолиться почва может и сверху, например, во время нагонных морских наводнений или цунами. В этом случае большое количество соленой морской воды проникает в нижние горизонты почвы, а потом испаряется, а на поверхности отлагается соль.

Засоленная почва

Человек засаливает почву при обильном поливе в условиях засушливого климата. В регионах, где испарение воды из нижних слоев почвы в совокупности превышает приток воды с осадками, почва сильно минерализована. Если ее поливать, то увеличивается и испарение. В результате на поверхность выходят минералы, отложившиеся в разных почвенных слоях. На такой почве образуется соляная корка, препятствующая любому проявлению жизни.

Каменная соль по своему происхождению подразделяется на следующие категории:

• Самосадочную, которая образуется в эвапоритовых бассейнах, откладываясь зернистыми корками и друзами.
• Каменную, залегающую большими пластами между разными горными породами.
• Вулканическую соляную породу, которая откладывается в фумаролах, кратерах и лавах.
• Солончаки, представляющие соляные корки на поверхности почвы в условиях аридного климата.

География основных месторождений

Галит сосредоточен преимущественно в залежах Пермского периода. Это было примерно 250-300 млн. лет назад. Тогда почти повсеместно в Евразии и Северной Америке сформировался сухой и жаркий климат. Водоемы с соленой водой быстро высыхали, а пласты соли постепенно закрывались другими осадочными породами.

На территории России самые крупные залежи галита находятся на Урале (Соликамское и Илецкое месторождения), в Восточной Сибири близ Иркутска (месторождение Усолье-Сибирское). Галит добывается в промышленных масштабах в низовьях Волги, а также на берегах знаменитого соленого озера Баскунчак.

Озеро Баскунчак

Значительные месторождения галита расположены:

• в районе Донецка (Артемовское месторождение);
• в Крыму (район Сиваша);
• на севере Индии в штате Пенджаб;
• в США — штаты Нью-Мексико, Луизиана, Канзас, Юта;
• в Иране — месторождение Урмия;
• в Польше — солевые шахты Бохня и Величка;
• в Германии неподалеку от Бернбурга, где галит имеет голубые и сиреневые оттенки;
• крупные соляные озера расположены в западной части Южной Америки.

Использование каменной соли

Как бы ни ругали применение каменной соли в пищевой промышленности и в быту, без этой «белой смерти» человек обойтись не может. Это не просто соединения минералов, хотя сложный состав каменной соли в некоторых месторождения очень ценится в медицине. Соль, растворенная в воде или в пище — это увеличение количества ионов, то есть положительно и отрицательно заряженных частиц, которые активизируют все процессы, протекающие в организме.

Однако галит нашел свое применение и в химической промышленности. Например, без NaCl не обходится производство соляной кислоты, перекиси натрия и других соединений, востребованных в разных отраслях потребления. Применение галита, кроме употребления его в пищу, обеспечивает более чем 10 000 различных процессов производства и конечного потребления.

Соль

Этот минерал по-прежнему является самым востребованным и дешевым консервантом, помогающим жить людям от одного урожая к другому, перевозить продукты на большие расстояния, запасаться пищевыми продуктами впрок. Функция соли как консерванта по-прежнему спасает по всему миру людей от голода.

В наше время хлористый натрий стал одним из самых дешевых пищевых продуктов. А когда-то были соляные бунты. Обозы с этим товаром передвигались под усиленной охраной. Этот продукт входила в состав солдатских пайков. Возможно, созвучие слов солдат и соль не случайно.

Методы добычи соли

Как добывают галит в наше время? Современная добыча осуществляется несколькими методами.

• Массовая добыча большого количества каменной соли производится шахтным способом, который заключается в извлечении каменной соли из осадочных пород. Поскольку галит представляет собой сплошной твердый монолит, его приходится размягчать при высокой температуре и под давлением. Для поднятия соли на поверхность применяются специальные солекомбайны.
• Вакуумный метод заключается в том, чтобы вываривать минералы из воды с высоким уровнем концентрации растворенной соли. Для получения рассола бурят скважину, добираясь до месторождения каменной соли. После этого в недра закачивается чистая пресная вода. Минерал быстро в ней растворяется, формируя насыщенный раствор. После этого рассол выкачивают на поверхность. Обычно так добывают соль для пищевых и медицинских нужд, поскольку рассол не содержит примесей других пород.
• Озерный метод основан на добыче соли в открытых соляных водоемах. Такой метод не требует возведения буровых скважин или строительства шахт. Однако добытый таким способом продукт нуждается в тщательной очистке, что влияет на себестоимость.
• Метод выпаривания морской воды практикуется уже около 2 000 лет. Оно было популярно в странах с сухим и жарким климатом. Для получения соли из морской воды здесь не нужны были источники энергии, поскольку солнце само прекрасно справлялось с процессом испарения воды. Однако такой процесс был очень медленным, поэтому при большой концентрации населения, жаждавшего соли, применяли специальный подогрев.

Соляная пещера

Антиподом выпаривания является метод, практиковавшийся в регионах с холодным климатом. Дело в том, что пресная вода замерзает быстрее, чем соленая. По этой причине в сосуде ранний лед при растапливании представлял собой практически пресную воду. В оставшейся воде концентрация соли при этом увеличивается. Так из морской воды одновременно можно было получать пресную воду и насыщенный рассол. Из воды позднего льда соль вываривалась быстро и с меньшими энергетическими затратами.

В наше время NaCl — продукт, ставший привычным. Употребление хлористого натрия в пищу носит характер доведения ее вкуса до состояния морской воды. Это потребность всех организмов, живущих на суше.