Каменная соль это какое полезное ископаемое

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.

Несколько столетий назад обычная соль была одним из ценнейших товаров в мировой торговле. В наше время относительная ценность соли заметно снизилась на фоне других полезных ископаемых. Нефть, газ, другие ресурсы заполнили собой информационное пространство, а упоминания соли стали достаточно редки. Между тем во всех сферах жизнедеятельности человечества, соль продолжает играть важнейшую и трудно заменимую роль.

Значение соли

Можно услышать различные названия, употребляемые для соли. Чаще всего упоминается каменная соль и поваренная соль. Если опустить некоторые нюансы, о которых мы поговорим ниже, то и каменная, и поваренная соль — это один и тот же хлорид натрия (NaCl). Значение этого химического соединения трудно переоценить.

Естественно, вначале следует поговорить о каменной или поваренной соли, как о пищевой добавке, необходимой для организма человека. Нормальная жизнедеятельность человеческого тела без каменной соли попросту невозможна. Например, желудочный сок имеет в своем составе значительное количество соляной кислоты, а основным сырьем для ее выработки организмом является соль. В передаче импульсов по нервным волокнам и в работе мышечных тканей задействованы ионы различных веществ. В том числе и ионы натрия, основным поставщиком которых выступает употребляемая в пищу соль. Кроме того, в ней содержатся, в виде примесей, марганец, хром, железо, — микроэлементы безусловно необходимые для человека.

Что касается промышленности, то трудно найти такую отрасль, которая напрямую или косвенно не была бы зависима от продуктов переработки, получаемых из самой обычной соли. Это, например, металлический натрий, который широко используется в ядерной энергетике и авиастроении. Без соли нельзя обойтись при производстве мыла и в красильном деле. Сырьем для химической промышленности также выступает NaCl. Хлор, различные соды, едкий натр, соляная кислота — все это человек получает из каменной соли.

Животноводство, сельское и коммунальное хозяйства, буровая промышленность без обычной соли не смогут функционировать.

В процентном соотношении, примерное распределение всей добываемой каменной соли выглядит так:

• большую часть, около 60%, потребляет химическая промышленность в качестве сырья;
• примерно 25% используется в пищевой промышленности;
• оставшиеся 15% потребления приходятся на коммунальное хозяйство, сельское хозяйство и другие сферы деятельности.

Мировое потребление каменной соли растет с каждым годом. За последние семь лет рост добычи, а, следовательно, и потребления составил 5%.

История добычи каменной соли.

История добычи каменной соли насчитывает даже не века — тысячелетия!

Морское побережье современной Болгарии — здесь были обнаружены куполообразные печи глинобитной постройки, в которых выпаривалась соль. Датируется эта солеварня четвертым тысячелетием до нашей эры. В античных источниках есть упоминания о соляных добычах в V веке до нашей эры. Соляные копи, относящиеся к бронзовому веку, были найдены археологами в Австрии.

На протяжении всех этих тысячелетий труд соледобытчика отличался исключительной тяжестью. Тачка, кирка и лопата — вот орудия труда, которыми пользовались для добычи каменной соли. И только в начале ХХ века на солевые промыслы пришла механизация.

В России первое упоминание солевого промысла относится к 11-му веку. В конце 17-го — начале 18-го веков солеварение в России развилось очень широко. К 19-му веку годовой объем добычи каменной соли достигал 350 000 тонн. А к началу 20-го века на территории нашей страны ежегодно добывалось более 1,8 миллиона тонн.

Сейчас годовой объем мировой добычи соли составляет примерно 210 000 000 тонн, и объем этот постоянно растет. Рост потребления предопределяет необходимость в развитии технологичности добычи и совершенствовании переработки. Сегодня существует несколько способов промышленного получения соли.

Бассейновый способ добычи соли

Огромные, практически неисчерпаемые, запасы соли содержатся в воде морей, океанов, соленых озер. Эту соль добывают бассейновым или самосадочным способом. Естественные лиманы отделены от моря дюнами или косами. В летний период, при жаркой погоде, вода в лиманах интенсивно испаряется, а соль осаждается. Там, где естественных лиманов нет, производится постройка искусственных бассейнов. Бассейны заполняются морской водой. После этого их связь с морем пресекается, и процесс выпаривания происходит аналогично природному в лиманах, под воздействием солнца и ветра. Осажденная соль собирается технологическим способом. Используется такая техника, как экскаваторы, бульдозеры, а где необходимо, и ручные лопаты. Эта технология неизменна в течении веков. Механизация лишь вывела ее на современный промышленный уровень. Однако в общем объеме добываемой соли, этот способ занимает только второе место.

Добыча ископаемой соли

На первом месте стоит добыча ископаемой каменной соли. Твердую соль в недрах Земли иначе называют «галитом». Подземные соляные залежи образовались сотни миллионов лет назад на месте древних морей и океанов. Эти породы могут быть как бесцветными, так и снежно-белого цвета. Но чаще, примеси окрашивают галит в различные цвета: примеси глин придают ему серый цвет, оксиды железа — желтый или красный, наличие битумов — сделает породу бурой.

Разработки ископаемой соли не зависят от времени года и погодных условий, поэтому более 60% мировой добычи приходится именно на них.Подземные залежи каменной соли могут достигать глубин в 7-8 километров, и доходить до самой поверхности, с образованием надземных куполов.

Месторождения с глубиной залегания до ста метров разрабатываются открытым или карьерным способом. Сняв верхний слой почвы и покрывающих соляные залежи пород, можно приступать к непосредственной добыче соли. Применяется взрывной, механический метод или их совместное комбинирование. При взрывном методе в пластах каменной соли бурятся шурфы, закладывается взрывчатка и силой взрыва куски соляного пласта откалываются от основного массива. В механическом методе для разрушения массива используется спецтехника: экскаваторы, грейдеры, лебедки и т.п. Открытый способ добычи обеспечивает наиболее полное извлечение полезных ископаемых, имеет наименьшую себестоимость и наибольшую безопасность работ. Недостатки карьерной добычи состоят в том, что добываемая каменная соль подвержена загрязнениям осадками, грунтовыми водами, пылевыми наносами.

Чем глубже становится карьер, тем менее выраженными становятся плюсы такого метода добычи. В особенности его рентабельность. На определенном этапе рентабельность карьерной разработки становится равна рентабельности добычи шахтным методом. Тогда, для повышения качества добытой соли, переходят на последний.

При глубине расположения залежей более сотни метров, для добычи каменной соли применяется шахтный метод. В настоящий момент одногоризонтный способ вскрытия вытеснил с соляных рудников все остальные. Он не требует проведения большого объема капитальных работ, достаточно прост и универсален. Правда, при значительном заглублении выработок, возникает необходимость в организации многоступенчатых транспортных подъемов и мощных систем вентиляции.

Соляная шахта — это тоннель в толще соляного пласта. От него по сторонам отходят камеры, из которых и производится основная выборка каменной соли. Каждая камера достигает в длину до 500 метров. Ширина и высота камер составляют по 30 метров. Камерная система не требует крепления выработок. Отсутствие необходимости крепления кровли снижает себестоимость добытой соли и повышает производительность труда. Большие выработанные пространства в камерах дают возможность применять горную технику высокой производительности и мощности. Скреперные установки, электровозы, штрекопроходческие комбайны широко применяются на соляных выработках. Выработанные камеры успешно используются для безопасного захоронения промышленных отходов.

Наряду с описанными преимуществами, камерной системе присущи и недостатки. Большие объемы выработанных пространств влекут за собой проблемы с вентиляцией. Кроме того, в пространствах между камерами (целиках) остается более половины солевых запасов, иногда до 70%.

Следует заметить, что большинство добывающих предприятий практикует исключительно машинный способ разработки. Однако, в некоторых случаях применяется менее прогрессивный буровзрывной метод. Бурение шурфов, закладывание взрывчатки и последующий взрывной вывал породы дают гораздо меньшую эффективность и производительность. При этом уровень безопасности труда значительно ниже.

Способ добычи выщелачиванием

Суть этого способа в следующем:

• в разведанном солевом пласте бурятся скважины необходимой глубины и в нужном количестве;
• в скважины закачивается нагретая до высокой температуры пресная вода;
• эта вода растворяет соль;
• жидкий соляной раствор выкачивается шламовыми насосами на поверхность;
• солевой шлам попадает в специальные герметичные резервуары с пониженным давлением;
• благодаря низкому давлению происходит интенсивное испарение воды;
• осевшая на дне резервуаров соль измельчается центрифугой.

Из-за применения в резервуарах пониженного давления, этот способ, по-другому, называют вакуумным. К его достоинствам относится низкая себестоимость, особенно при добыче соли с больших глубин залегания. К недостаткам — высокие требования к химической и механической устойчивости насосов, из-за агрессивности солевого раствора.

Разведанные мировые запасы и месторождения соли

Общемировые запасы каменной соли настолько огромны, что подсчитать их точное количество не представляется возможным.

Каждый кубометр воды мирового океана содержит около 27 килограмм хлорида натрия. Если всю соль, содержащуюся в водах озер, морей и океанов равномерно распределить по поверхности Земли, то толщина соляного слоя достигнет 45-50 метров.

Подземные запасы твердой соли, по самым приблизительным оценкам, составляют минимум 3,5-4*1015 тонн. При сохранении сегодняшних объемов добычи, только ископаемых запасов хватит на пятнадцать тысяч лет как минимум.

В Европе к крупнейшим соляным месторождениям следует отнести германский Статфуртский бассейн, Славяно-Артемовское и Прикарпатское месторождения на Украине. В северной Америке имеются крупные залежи в США (штаты Канзас и Оклахома), и канадский Саскачеванский бассейн.

На территории Российской Федерации расположены запасы поваренной соли, крупнейшие из разведанных в мире.

На первом месте стоит озеро Баскунчак в Астраханской области. Это уникальное месторождение известно с 17-го века. Его уникальность состоит в том, что запасы соли в нем пополняются из питающих озеро источников. По оценкам геологов глубина залегания соляных пластов достигает здесь рекордных десяти километров. На озере Баскунчак поваренной соли в год добывается 930 000 тонн.

Неподалеку, в Волгоградской области, находится озеро Эльтон. Здесь также имеются значительные запасы поваренной соли.

Соль-Илецкое месторождение давно разрабатывается в Оренбургской области. Еще в 18-м веке великий Ломоносов исследовал образцы илецкой соли. Сохранились его записи, в которых он исключительно лестно отзывается о качестве этой соли. Здесь находится комбинат АО «Илецксоль» — самый крупный в России (83%) по объемам подземной добычи ископаемых галитов. По проекту годовая мощность добычи комбината «Илецксоль» составляет 2 000 000 тонн. Соль здешнего месторождения высочайшего качества. Она не требует ни очистки, ни обогащения.

Еще одно крупное месторождение — Усолье, расположено в Якутии, близ Иркутска.

В заключение хочется добавить, что дефицит каменной соли человечеству точно не грозит.