Соль поваренная (хлористый натрий, NaCl) — как питательное вещество, известна человеку с незапамятных времен; на это указывает сходство названий ее у различных народов (греч. άλς, лат. sal, франц. sel, нем. Salz и проч.). Взрослый человек в среднем съедает в год С. около 6,5 кг, женщина около 4,5 кг и ребенок 2,5 кг (Мильн-Эдвардс). Человек весом около 75 кг содержит до ½ кг С., которая играет важную роль в его жизненных отправлениях, и лишение С. нарушает правильную жизнедеятельность организма. Наиболее питательные вещества содержат в своем составе С., напр. коровье молоко 0,06%, козье 0,065% и пр. Значение С. для человека выражается в различных народных воззрениях на С.: она у всех народов является символом гостеприимства, верности. У евреев жертвы, приносимые Богу, по Моисею, должны быть посыпаны солью. Многие местности получили свое название от С. (напр. в России Солигалич, Усольск, Сольвычегодск и пр., в Германии Зальцбург, Галле, Фридрихсгаль и пр.). Обладание соляными источниками у древних германцев служило одним из обоснованных поводов к войне. Большое количество С. идет для корма скота, для соления мяса, рыбы, овощей, масла и разнообразных пищевых продуктов; еще больше употребляется соль в технике. Соль служит для получения почти всех натриевых соединений; из нее приготовляют глауберову соль, соду, соляную кислоту, хлор и др.; она идет в горном деле для различных процессов хлорирования, в гончарном производстве для образования глазури (поливы), в мыловарении, кожевенном производстве, в красильном и ситцепечатном деле, для консервирования дерева, для получения охладительных смесей и пр.
Свойства С. Из водных растворов С. кристаллизуется, при обыкновенной и при высокой температуре, в безводном состоянии в формах правильной системы. Чаще всего встречается куб, но иногда образуются и октаэдры, в особенности из растворов, содержащих, кроме С., и другие вещества, напр. буру, едкий натр, мочевину и пр. Кристаллы С. обыкновенно содержат внутри полости, наполненные маточным раствором; присутствием их объясняется всем известное явление, что С., брошенная в огонь, трещит и разбрасывается; от них же зависит и разнообразие в удельных весах, которые даются для С. различными исследователями от 2,03 до 2,24. Крупные кристаллы содержат больше жидкости (более 3%), чем мелкие (0,5—1,5%). Очень часто при медленной кристаллизации соляных растворов получаются полые четырехугольные пирамиды С. со ступенчатыми поверхностями (табл., фиг. 1). Такие пирамиды образуются на поверхности растворов следующим образом. Насыщенный раствор С. медленно нагревается сверху; вследствие испарения, он вновь становится насыщенным, оставаясь наверху, так как уд. в. соляных растворов, насыщенных при высшей темп., меньше уд. веса растворов, насыщенных при низшей темп. На поверхности раствора начинается кристаллизация; появившийся кристаллик может держаться на поверхности вследствие капиллярности, не будучи смочен сверху. Рост такого кристаллика будет идти быстрее с боков вверху, чем внизу; он будет все более погружаться в жидкость, оставаясь в средине пустым, пока в него не попадет вода и он не затонет. Большие кристаллы С. получаются при медленном испарении при низкой темп., при кипячении получаются мелкие кристаллы. Величина кристаллов зависит еще от примесей С. Хлористый магний, хлористый кальций способствуют получению крупносортной С., другие же, напр. серно-натровая, серно-магнезиальная, углекальциевая, углемагнезиальная соли вредят этому. Насыщенный раствор С., охлажденный ниже — 10°, дает призматические кристаллы состава NaCl.2H2O; при нагревании до обыкнов. темп. этот гидрат распадается. С. плавится при краснокалильном жаре (около 851°) и образует прозрачную жидкость уд. в. около 1,6, которая медленно улетучивается; при белом калении летучесть быстро возрастает. Растворимость С. в воде мало изменяется с температурой. По Карстену, содержание соли p в 100 ч. насыщенного раствора в зависимости от темп. t выражается формулой: p = 26,519 + 0,0169559t + 0,0000901615t2. Растворимость С. S в 100 ч. воды выражается в зависимости от температуры t формулами: по Де-Коппе, S = 34,359 + 0,0027t (для t > 20°); по Андрэ, S = 35,63 + 0,007889(t — 4) + 0,0003113(t — 4)2 (для t > 4°); по Менделееву, S = 35,7 + 0,024t + 0,0002t2 (для t от 0° до 108°). Под давлением, растворимость С. возрастает до 40 атм. очень немного, при 100 атм. на 0,419%. Почти одинаковая растворимость С. при высоких и низких темп. имеет большое значение для техники, и на ней основаны способы отделения С. от примеси других солей; по этой причине С. не выделяют охлаждением растворов, насыщенных при высокой темпер., как это делается при других С., напр. при очищении селитры, где растворимость с темпер. сильно меняется. В присутствии других веществ растворимость С. изменяется; при насыщении раствора С. газообразным хлористым водородом выделяется почти весь хлористый натрий; также уменьшается растворимость С. в присутствии хлористого калия. При избытке этой С. 100 ч. воды при 10° растворяют 29,6 ч. С., при 20° — 29,2 ч., при 100° — 25,8 ч.; растворимость С. уменьшается с возрастанием темпер. Температура кипения соляных растворов тем выше, чем богаче раствор солью; при содержании 1% С. — раствор кипит при 100,21° (при давл. 760 мм); 2% — 100,42°; 6% — 101,34°; 15% — 103,83°; 18% — 104,79°; 21% — 106,16°; 24% — 107,27°; 27% — 108,43°; 29,5% — 109,25°. При охлаждении соляных растворов образование льда начинается тем ниже, чем крепче раствор; если с — количество С. на 100 ч. воды, то темпер. образовании льда t выражается следующими формулами по разным исследованиям: t = — 0,6с (до с = 10), по Раулю и Благдену; t = —0,649с (до с = 8,7), по Розетти; t = — 0,55c — 0,006с2 (до с = 10), по Де-Коппе; t = — 0,762с + 0,0084с2 (до с = 10), по Карстену. Для крепких растворов данные разных исследователей разнятся гораздо более, напр. при содержании 20% С. лед образуется, по Карстену, при — 14,4°, по Гутри — 17,0°, по Де-Коппе — 17,6°. Раствор состава NaCl.10H2O замерзает при — 23° вполне. Лед, образовавшийся из соляных растворов, всегда содержит соль, количество которой тем больше, чем крепче был раствор, напр. при замораживании растворов с 5—6,5% С. во льду находится до 2% С., при 12—13,5% — до 4,8% соли. Удельные веса растворов поваренной соли для различных концентраций и для различных темпер., полученные различными исследователями, были обработаны Менделеевым. Принимая уд. в. воды за 10000 при 4° и относя все взвешивания к пустоте, Менделеев дает следующие формулы для уд. в. dt/4 в зависимости от %-го состава растворов: d°/4 = 9999 + 75,4p + 0,154p2; d15/4 = 9991,6 + 71,17p + 0,214p2; d30/4 = 9958 + 68,67p + 0,244p2; d100/4 = 9585 + 65,7p + 0,36р2. Из этих формул вычисляются следующие уд. в.:
| 0° | 15° | 80° | 100° | |
|---|---|---|---|---|
| p = 5 | 10372 | 10353 | 10307 | 9922 |
| p = 10 | 10768 | 10728 | 10669 | 10278 |
| p = 15 | 11164 | 11107 | 11043 | 10652 |
| p = 20 | 11568 | 11501 | 11429 | 11043 |
10% раствор С. служит для градуирования ареометра Бомэ; в таком растворе ареометр должен показывать 10°. Водный спирт растворяет С.; 100 ч. спирта 10%-ного (по весу) при 15° растворяют 28,5 ч. С.; 20% — 22,6 ч., 40% — 13,2 ч., 60% — 5,9 ч., 80% — 1,2 ч. Относительно других свойств поваренной С. см. Натрий.
Получение С. Главнейшими источниками для добывания С. в технике служат: 1) залежи твердой каменной С., 2) соляные растворы как естественные, так и искусственно приготовленные — морская вода, соляные озера, соляные источники и рассолы. Как побочный продукт, С. получается при некоторых химич. производствах, напр. при добывании обыкновенной (калийной) селитры из чилийской. В торговле различают С.: по назначению — столовая С., для пищи скота, для фабрик, по происхождению — каменная С., морская, озерная, выпарочная; по крупности зерна: мелкая, средняя, крупная соль, С. в брикетах, в кусках известной формы и пр.
Каменная С. Относительно свойств и месторождений — см. Каменная соль. Разработка залежей каменной соли производится обычными горными выработками и переводом С. в раствор. Горные работы применяются при нахождении достаточно чистой каменной соли в сравнительно мощных залежах и не слишком глубоко под землей; в этих условиях такой способ разработки является наиболее экономичным. Иногда каменная С. содержит большое количество глины, мергеля, гипса, которые перемешаны с С., или месторождение скрыто очень глубоко и пр.; в этих случаях бывает удобнее переводить С. в раствор и в таком виде поднимать на поверхность земли. Дальнейшая переработка таких искусственных рассолов такая же, как и естественных. Горные работы при эксплуатации каменной С. редко ведутся на поверхности, разносом, так как только в немногих случаях месторождения каменной С. выходят на поверхность или лежат неглубоко, как, напр., в Кардоне в Испании, у нас в Илецкой защите (см.) и на горе Чапчаче в Астраханской губернии. В Илецкой защите до начала 70-х годов добыча каменной соли велась разносом, почвоуступной работой. В образовавшихся ямах скоплялась дождевая вода, потому прежний способ разработки был оставлен, и теперь в Илецкой защите устроены 2 шахты, и добыча С. ведется подземными работами. В большинстве случаев залежи каменной С. лежат на большей глубине и для эксплуатации их ведутся подземные работы. Различают: 1) выработки камерами, как, напр., в Величке, где каменная С. залегает в виде отдельных штоков; 2) выработки колоколовидные или бутыльчатые — видоизмененные камеры, имеющие форму бутылки и встречающиеся, напр., в Румынии в Torga-Ocna, Slanick, в Венгрии и др.; 3) столбовые выработки, которые в последнее время наиболее распространены, напр. в Стассфуре, у нас в Брянцевских копях и пр. О способах выработки — см. Горное дело. Разработка соляных месторождений облегчается тем обстоятельством, что каменная С. является прочным строительным материалом и позволяет делать обширные выемки без всяких креплений; из нее делают даже мелкие вещички для украшения и пр.; глина, которая покрывает залежи, задерживает доступ к ним почвенных вод. При ломке соли применяется обыкновенно порохострельная работа. Обыкновенно употребляют крупнозернистый порох, по составу несколько отличающийся от обыкновенного черного пороха (состоит из 72% натровой селитры, 14% серы, 14% угля); он дает меньше остатка после горения и горит медленнее. Его требуется 0,16—0,6 кг на 1000 кг С. Шпуры делаются различными способами, как вручную, так и при помощи различных электрических и др. буров. Иногда соляная масса разрезалась при помощи сильной водяной струи; вода, насыщенная С., шла на выварку. Иногда в соленосной породе делают шахты, проводят штреки, штольни и пр., а затем впускают сюда воду, которая извлекает С. Такие выработки называются зинкверками. Каменная С., извлеченная из копи, часто бывает в очень больших кусках; их сначала разбивают молотами, а затем дробят при помощи различных дробилок; при этом производится сортировка и удаляется гипс, ангидрид и пр. Дальнейшее измельчение производится при помощи мельниц, которые дают соляную муку различной тонкости зерна. Лаутон и Додж предложили следующий способ для измельчения С. Каменная С. плавится в особых печах; для удаления подмеси глины к расплавленной массе прибавляют извести или щелочей, которые с глиной дают тяжелые шлаки, оседающие на дно. Расплавленная С. течет в камеру, и при этом в нее пускают сильную струю холодного воздуха, которая распыливает С. В камере, по направлению струи, устроен ряд отделений, в которых оседает С. по величине зерна: в ближайшем получаются самые крупные, в дальнейшем самые мелкие зерна. Лучшие сорта каменной С. идут для приготовления столовой С. Как столовая С., каменная соль ценится ниже выварочной, так как, не говоря уже о примесях, зерна каменной С. тверже и медленнее растворяются; благодаря низшей стоимости каменная С. иногда идет для фальсификации выварочной столовой С. (о которой сказано ниже); прибавку ее легко узнать под микроскопом при некотором навыке. Худшие сорта С. идут для корма скота, для удобрения и пр. Когда существует акциз на С., идущую в пищу, и от него освобождена С., назначенная для сельскохозяйственных и технических целей, то, чтобы сделать ее негодной для пищи, к ней прибавляют различные окрашивающие вещества, например окись железа, перекись марганца, сажу, горькие вещества, напр. вермут, также минеральное, касторовое масло, серную и соляную кислоты и пр.
Добывание морской С. Морская вода содержит, как известно, 2,5—2,75% С.; для извлечения последней только в редких случаях подвергают морскую воду выпариванию на огне, что требует значительного количества топлива (так поступают, напр., в Нортумберланде, в Шотландии и пр.); в большинстве же случаев морская вода концентрируется свободным испарением на воздухе под влиянием солнечной теплоты. Наиболее распространенный способ — испарение морской воды в бассейнах. В избранной местности климат должен быть теплый и сравнительно сухой. Испарение морской воды в бассейнах встречается по берегам Атлантического океана до 48° сев. шир., напр. в Испании у Кадикса, в Португалии у Опорто, в Италии у Неаполя, в Сардинии, Сицилии, во Франции по берегам Бискайского залива, в Адриатическом море, в Черном море, у нас в Крыму и пр. Наиболее незатейливое производство, как это практикуется, напр., в Италии, заключается в том, что на берегу моря выбирают низменное место (лагуну, озеро), которое лежит ниже уровня моря или заливается морем во время прилива, наполняют его морской водой и устраивают дамбу, прекращающую дальнейший доступ воды. В полученном естественном бассейне, под влиянием солнечных лучей, происходит выпаривание соляного раствора. Прежде всего из воды выделяется углекислый кальций и окись железа. При сгущении раствора до 15—18°Б. начинает осаждаться гипс; при крепости раствора в 25°Б. осаждение гипса почти заканчивается, и раствор содержит его в ничтожном количестве, так как при этом происходит обогащение раствора серно-кислым магнием, а он значительно уменьшает растворимость гипса. При 25°Б. начинается обильное выделение С., которая до концентрации в 27°Б. садится в очень чистом виде, при дальнейшем сгущении к ней начинает примешиваться серно-кислый магний горького вкуса. На практике ведут сгущение раствора не выше 29—30°Б. Когда раствор сгустится до указанной крепости, выделившуюся С. выгребают, а маточный раствор спускают в море. С., полученная таким образом, обыкновенно еще содержит примесь глины, гипса и пр. Гораздо более совершенным является получение С. при помощи искусственных неглубоких бассейнов. Для выделения С., по возможности, в чистом виде испарение раствора производится постепенно на нескольких площадях в разных бассейнах. Обыкновенно в одних бассейнах концентрируют морскую воду до 25°Б. и выделяют углекислый кальций, окись железа и гипс; такие бассейны называются приготовительными. Подготовленный таким образом раствор переводится в садочные бассейны, где садится С. На промыслах обыкновенно устраиваются резервуары для собирания маточных растворов и запасные резервуары для хранения сгущенных до 25°Б. растворов для компании следующего года. Передвижение растворов производится самотеком и при помощи механических приспособлений. Начальные работы по устройству промысла заключаются в тщательной нивелировке выбранной местности и в определении характера грунта — плотности и водонепроницаемости его. Место для приготовительного бассейна выбирается, по возможности, ближе к морю и, если позволяют условия местности, ниже уровня моря. К нему ведется от моря канал кратчайшим путем, приток вод регулируют шлюзами. Если нужно, бассейн ограждается от моря дамбой. Если подготовительный бассейн — над уровнем моря, вода посылается насосами, водоподъемными колесами и пр. Запасной бассейн выбирается рядом с приготовительным; их отделяют невысокими перемычками или валиками. Садочные бассейны устраиваются вдоль берега на открытом пологом месте, чтобы, по возможности, не затруднять проветривание местности и тем облегчить испарение растворов. Садочные бассейны тянутся узкой полосой. Поверхность их обыкновенно разбивается на участки, сообщающиеся между собой при помощи шлюзов. Делается это, с одной стороны, для того, чтобы избежать сильных волнений жидкости при ветрах, что сопровождается иногда размыванием С., а с другой стороны, чтобы правильнее распределить соляной раствор по участку независимо от неровностей почвы. При устройстве бассейнов дно тщательно уравнивается, покрывается глиной и укатывается валами; стенки тоже тщательно обмазываются глиной. Вокруг всего промысла устраивается иногда канава для отвода дождевой или снеговой воды. Некоторое понятие об устройстве промысла дает рис. 2, где b обширный резервуар, куда впускается морская вода; глубина от 63 стм до 188 стм. Здесь вода отстаивается от ила и немного выпаривается, затем медленно поступает в бассейн с, а из него в резервуар е по каналу d и отсюда накачивается в бассейн h. В h оканчивается выделение гипса, иногда здесь осаждается и некоторое количество С., которую выгребают и складывают в небольшие кучки g. Насыщенный раствор по каналу i собирают в цистерну k; отсюда его поднимают в канал т и наливают слоем в 26—78 мм в садочный бассейн n. С. складывается в бугры p на дамбе о. Канал о со шлюзом z служит для удаления маточного раствора в море. Операция начинается в марте или в апреле; бассейны очищаются от слабого раствора, которым их покрывают на зиму для предохранения дна от высыхания и растрескивания, а также для растворения остатков С. В приготовительные бассейны впускается свежая морская вода, а в садочные — насыщенный раствор из запасного резервуара, в котором он хранился зимой. Садка С. начинается обыкновенно в мае и длится 4—5 месяцев. С. выбирается, ломается ежедневно или известное число раз в неделю; ее выгребают лопатами или просто руками, при этом, по возможности, стараются не царапать дно бассейна, чтобы не грязнить С. При хорошей садке слой С. должен состоять из больших твердых кристаллов, плотно соединенных между собой и не рассыпающихся. Во Франции, чтобы облегчить ломку С., не портя дно садочного бассейна, его покрывают водорослью Micrococcus corvium, которая образует нечто вроде войлока. После окончания садки и выломки С. бассейны промывают морской водой. В сезон делают 2—3 операции. Полученная С. складывается в кучи по краям бассейна, здесь стекает маточный раствор; иногда кучи покрываются соломой и оставляются на несколько месяцев; тогда из соли мало-помалу вымываются атмосферными осадками магнезиальные соли. Кроме описанного способа добывания С. из морской воды, существуют и другие, играющие, однако, меньшую роль. В Голландии и в Норвегии морскую воду концентрируют в градирнях (см. ниже), когда получится раствор с содержанием 12,5—15,5% С., в нем растворяют до насыщения каменную С. и затем подвергают выварке (см. ниже). В Нормандия на берегу моря делают из песку дамбу, через которую переливается вода только во время самого сильного прилива. Между двумя приливами песок, смоченный водой, высыхает, и в нем кристаллизуется С.; песок собирают, выщелачивают морской водой и получают раствор уд. в. 1,14—1,16. Раствор выпаривается досуха; полученная С. кладется в корзинах и вешается над ваннами, где происходит выпаривание. Пар, сгущаясь, растворяет магнезиальные соли. Очищенная таким образом С. складывается в амбарах на сухом песке, где постепенно уходят в почву легко расплывающиеся магнезиальные соли. Если замораживать морскую воду, то, как известно, в выделившемся льде находится только небольшое количество С.: это дает возможность концентрировать морскую воду, заставляя ее замерзать и постоянно удаляя образовавшийся лед. Этот способ практикуется в северных странах. Сгущенные растворы затем выпариваются. Наконец, морскую воду насыщают нечистой каменной или другой какой-либо С. и подвергают выварке. С., полученная из морской воды вообще менее чиста, чем из других источников, что видно из приведенных здесь анализов.
| % NaCl | |
|---|---|
| Курасао | 99,20 |
| Лиссабон | 93,54 |
| Св. Убес | 92,89 |
| Ливерпуль | 94,73 |
| Роттердам | 97,82—98,82 |
| Лангедок | 95,11 |
Венецианская С. сырая 92,71% NaCl, промытая крепким нагретым раствором С. содержала 94,072 NaCl. Для очистки ее или промывают крепким рассолом, или растворяют и подвергают варке. Маточные растворы, получаемые после извлечения С. из морской воды, служат для добывания калийных и магнезиальных солей, брома, глауберовой С. Узильджио в 1 л маточных растворов при 30°Б. (уд. в. 1,264) и при 35°Б. (уд. в. 1,320) нашел следующие соли: серно-кислого магния 78,76 и 114,48 г, хлористого магния 101,60—195,31 г; хлористого калия 18,32 и 32,96 г, бромистого натрия 14,72 и 20,39 г, хлористого натрия 212,80 и 159,79. Для переработки маточного рассола (во Франции) ему дают сгуститься в бассейне до 32,5°Б., затем его спускают в неглубокие бассейны, где он постепенно сгущается до 35°Б.; при этом выделяется С., состоящая из смеси поваренной С. и серно-кислого магния, так назыв. «смешанная С.»: ее перерабатывают на глауберову С. Рассол сливают в бетонные резервуары и оставляют на зиму; здесь выделяется серно-кислый магний. Оставшийся раствор сгущают выпариванием в котлах до 36°, при этом образуется серно-кислый магний и поваренная С. Жидкость при охлаждении выделяет карналит, который перерабатывается далее на хлористый калий. На других промыслах переработка несколько иная.
Получение С. из соляных озер. Соляные озера являются главнейшим источником, из которого получается С. в России. Из озер наибольшее значение представляет в последнее время Баскунчакское озеро; раньше пользовались известностью Эльтонское, Манычское, Сакское и др. Баскунчакское озеро имеет площадь около 100 кв. в.; дно его горизонтальное, крепкое, представляет слой С. в 3—4 стм. Воды в озере — рапы — небольшой слой, весной до 8 врш., а летом она почти совсем пересыхает. По анализам Эрдмана, рапа в 1815 г. содержала 21,57 ч. поваренной С., 4,86 хлористого магния, 0,07 гипса, 3,03 серно-магнезиальной С. и 0,88 ч. хлористого кальция. По Глушкову, июльская рапа в 100 ч. сухого остатка содержала 74,5% NaCl, 20,7% MgCl2, 3,3% CaCl2, 1% CaSO4. Под первым пластом соли, как показали буровые скважины, заложенные Глушковым в трех пунктах, лежит глина (6 саж.), затем 2-й пласт С., снова глина, и на глубине 13 саж. найден 3-й пласт твердой С., но которому пройдено 15 саж., не встречая почвы. Разрабатывается верхний пласт; в нем различают слой в 1—2 врш. новообразовавшейся С., новосадка; под ним плотный сероватый, так назыв. чугунный или свинцовый слой в 4—34 вершка (у берегов он тоньше); затем идет слой белой крупнозернистой С., так наз. гранатка, которая и составляет предмет добычи; она содержит, по Глушкову, до 98% NaCl. Для удаления слоя чугунной С. приходится прибегать к динамиту. Глыбы чугунной С. разбиваются молотами и промываются в рапе. Гранатка разрыхляется пешнями, вычерпывается и смешивается обыкновенно с чугунной С. Полученная С. складывается на дощатом помосте в пирамидальные кучи, точки, для просушки, затем свозится на берег, где и складывается в бугры. Состав баскунчакской С. из бугра, по Федченко: 97,4% NaCl, 0,5% CaSO4 и 0,5% магнезиальных солей; по Федотьеву: 96,32% NaCl, 0,22% CaCl2, 0,98% CaSO4, 0,74% нерастворимого остатка и 1,65% воды. Раньше значительное количество С. добывалось на Эльтонском озере; теперь, благодаря конкуренции баскунчакской С., промысел там упал. Площадь озера около 160 кв. в.; берега его топкие, илистые. Доступ в озеро совершается на плоских дощаниках по каналам, прорубленным в дне озера. Дно покрыто слоем С. неизвестной мощности: шурф в 2 саж. не дошел до почвы. Чем глубже, тем С. чище. Слой рапы доходит до 2 арш. в весеннее время. В рапе Эльтонского озера больше магнезиальных солей, чем из Баскунчакского озера, и вообще получаемая с него С. хуже баскунчакской. По Гебелю, рапа Эльтонского озера весной содержала 13,12% NaCl, 10,54% MgCl2, 0,22% CaCl2, 0,66% MgSO4 и 0,007% MgBr2. В начале осени, когда в озере мало воды, Эрдман нашел ок. 4% NaCl и 20% MgCl2. Верхние куски отбрасывались, так как они были загрязнены илом и содержали много магнезиальных солей. В эльтонской С. из бугров найдено: 95,64—98,46% NaCl, 1,670—11% CaSO4, 0,16—0,35% MgCl2, 0,19 CaCl2, 1,15—0,38% нерастворимого остатка, 1,3—0,7% воды.
Добывание С. из соляных источников. Солеварение, или выварочное производство. Соляные источники встречаются с различнейшим содержанием С., от самых слабых и кончая насыщенными растворами; на присутствие их указывают некот. растения, напр. Artemisia maritima, Salicorma herbacea и пр. Добывание С. из морской воды или из соляных озер требует известных климатических условий и известного времени года; эксплуатация промыслов требует очень несложных устройств. Добывание С. из соляных источников совершается при помощи выпаривания или вываривания растворов на огне и по оборудованию имеет характер настоящего заводского производства. Солеварение состоит из следующих операций: получение рассолов, подготовление рассолов к выварке (концентрация и очищение), испарение рассолов, сушение и магазинирование С. Естественные источники, выходящие на поверхность земли, редко имеют достаточную соленость, чтобы выгодно было эксплуатировать их непосредственно. Обыкновенно на небольшой глубине раствор сильно разжижается почвенными водами. Чтобы избежать разжижения растворов, стараются брать их, по возможности, глубже, ближе к соленосному месторождению, служащему для питания соляного источника. Для этой цели проводят шахты, которые на большой глубине встречают источник; стены шахты делаются непроницаемыми для воды, для отвода которой проводятся штольни и пр. Такие же устройства делались раньше для образования новых источников, когда разведки указывали на присутствие в данной местности соляных залежей или соляных растворов, не выходящих на поверхность земли. В проложенной шахте соляной раствор поднимался вверх иногда над поверхностью земли наподобие артезианских колодцев. В настоящее время вместо устройства шахт чаще всего проводят буровые скважины, диам. 50—30 стм, которые идут до соленосной породы и встречают насыщенные растворы. Проведение буровой скважины идет скорее шахты, стоит дешевле, и глубина ее может быть очень значительна, в Мондорфе, напр., 700 м. В нее вставляются чаще всего железные трубы, склепанные или свинченные между собой. Во многих случаях употребляются деревянные трубы (из сосны). Для узких скважин берутся или цельные просверленные стволы, или разрезанные по длине на две половины, которые при помощи шипов и металлических колец наглухо соединяются между собой. Для широких скважин их делают из досок, связанных между собой медными или латунными кольцами. Иногда употребляют тонкостенные медные трубы, когда дерево слишком сильно сузило бы канал скважины, напр. в Нейзальпверке вверху до 470 м глуб. идет деревянная труба, а внизу на 188 м медная. При рыхлом грунте в буровую скважину вставляется сначала более широкая труба, затем в нее опускается другая, служащая для извлечения рассола. Часто буровая скважина вначале является совершенно сухой, так что для растворения С. приходится впускать в нее воду в течение некоторого времени, но затем к ней постепенно проникают подземные воды. Для выкачивания рассола употребляются медные или чугунные помпы, которые опускаются по возможности глубже, чтобы иметь вполне насыщенный раствор. Буровые скважины представляют то преимущество, что они дают возможность разрабатывать залежи каменной С. небольшой мощности, которые невыгодно было бы поэтому эксплуатировать при помощи горных работ. К недостаткам этого способа разработки относится то, что выщелачивание С. идет сильнее на стенках, чем на дне и выработка принимает форму плоской воронки. Чтобы избежать обвалов, отдельные буровые скважины должны располагаться на значительном расстоянии одна от другой, и поэтому большие толщи С. между ними остаются неразработанными. При разработке каменной С. рудничным способом — менее чистая С., смешанная с глиной и ангидридом, служит для приготовления рассолов. Там, где имеется достаточно воды, растворение производится в самом руднике в особых резервуарах; нерастворимый остаток расходуется на руднике для заполнения выработок, а раствор поднимается на поверхность насосами. В других случаях, например в Эрфурте, растворение С. производят вверху на земле. Для получения насыщенных растворов производят методическое выщелачивание С. Для этой цели употребляются деревянные ящики, у которых на некотором расстоянии от дна существует деревянная же решетка. На нее кладутся куски С. Свежая вода или слабый соляной раствор наливается сверху и вытекает со дна; ящики располагаются один над другим так, что жидкость из одного ящика самотеком переходит в другой, постепенно обогащаясь С. В Дюрренберге действуют 4 группы ящиков, по 5 штук: 10 больших ящиков в 2,75 м длины и ширины и 1,46 м глубины и 10 малых 2,75 длины, 1,60 м ширины и 0,91 м высоты. Полученный раствор перед употреблением отстаивают от грязи, а в некоторых случаях, напр., фильтруют через песок. При растворении С. в самом руднике вместо деревянных ящиков устраивают бетонные резервуары, куда накладывается С. и равномерно распределяется. В некоторых местах С. растворяется в морской воде. О выщелачивании каменной С. в рудниках при помощи зинкверков сказано выше. Полученный тем или друг. способом рассол собирается в резервуарах. Для проведения рассолов служат деревянные или чугунные трубы; для коротких расстояний употребляют иногда желоба. Для соединения деревянных труб конец одной трубы заостряется конусообразно, а другой расширяется и для прочности они стягиваются болтами (фиг. 3). Внутренний диаметр деревянных труб канала со временем сильно суживается, благодаря осаждению гипса. В последнее время с большим удобством применяются чугунные трубы, которые могут быть сделаны произвольного диаметра. По временам их нужно очищать от гипса и тогда приходится разбирать трубопровод. В самых высших точках трубопровода ставятся открытые трубы для выхода воздуха, скопляющегося в трубопроводе. Резервуары для хранения рассолов, так наз. лари, устраиваются или на земле, или для защиты от морозов врываются в землю. Делаются они из дерева, кирпича, бетона или, в последнее время, из железа. В них происходит отстаивание рассолов, и потому их очищают время от времени от скопившейся на дне грязи. Различного рода автоматические счетчики указывают объем добываемых и расходуемых рассолов. О крепости рассолов судят по уд. весу, обыкновенно при помощи ареометров или солемеров (см.). Присутствие посторонних примесей мало изменяет разницу, если поваренная С. составляет до 90% всех растворенных солей. Какой крепости рассолы можно пускать непосредственно в выварку, зависит от цены топлива; в Германии рассол должен содержать не менее 16% С., у нас вывариваются рассолы с содержанием 3—4% С. Бедные рассолы насыщают каменной С. или подвергают испарению в градирнях (см. ниже). Градированием рассолов, кроме испарения воды, достигают выделения трудно растворимых солей, как, напр., гипса, растворимость которого уменьшается с концентрацией рассолов; в то же время происходит разложение некоторых солей, также и выделение их в нерастворимом виде, напр. кислых углекислых солей кальция, магния и железа, которые теряют часть углекислоты и переходят в осадок; наконец, во время градирования происходит отделение механических примесей. Главнейшая цель градирования — испарение воды; очищение рассолов идет побочно, хотя в некоторых местах градированию подвергают крепкие рассолы для выделения примесей. Впрочем, теперь, когда бурением и др. способами стараются непосредственно получать концентрированные рассолы, градирование сильно сократилось, хотя некоторые сорта С. лучше всего получаются именно из градированных рассолов. При устройстве градирен стараются, чтобы рассол приходил в наибольшее соприкосновение с атмосферным воздухом и чтобы при этом сохранялись наилучшие условия для проветривания; кроме того, полученный рассол должен быть защищен от дождя или снега. Существует довольно много систем градирования. 1) Бадер предложил серию деревянных ящиков 5,65 м длины, 1,88 шир. и 0,065 м глубины, стоящих один над другим на расстоянии 0,470 м. Рассол из верхнего ящика стекает постепенно до самого нижнего тонким слоем. 2) Градирование на наклонных плоскостях. Для этого служит обыкновенно кровля резервуаров, где собирается рассол. Кровля имеет небольшой уклон; на краю ее устраивается желоб, в котором собирается рассол; в нем находятся отверстия, ведущие в резервуар и закрываемы втулками. Во время жарких дней на крыше иногда выделяется С.; ее смывают время от времени рассолом. 3) Вымораживание рассолов применяется у нас в Восточной Сибири, оно производится в резервуарах, которые при этом очень страдают; выламывание льда требует много работы, кроме того, часть С. теряется со льдом, затем часть MgSO4 с С. дает глауберову соль и MgCl2. 4) Градирование в плоских бассейнах, при помощи солнечной теплоты; при этом операция ведется иногда таким же образом, как при получении морской С.; напр. в Мичигане устраивают плоские деревянные ящики 50—200 м длины, 5,3 м шир. и 0,14 м высоты; ящики ступенчато располагаются один над другим и от дождя защищены подвижной крышей. В одном ящике производится отстаивание рассола, в другом концентрирование и в третьем кристаллизация С. 5) Наиболее широкое применение имеет капельное, или терновое, градирование (Dorn-Tröpfelgradirung). Оно состоит в том, что рассол медленно течет через пучки терновника. Жидкость разбивается на капли, смачивает прутья и имеет громадную поверхность для испарения. В градирнях отличают стойку, или остов, фашинную стенку, резервуар под градирней для собирания рассолов и приспособления для распределения рассолов по градирне. На фиг. 4 изображена одна из германских градирен. А — нижний резервуар, В — стена, cc — остов, не заполненный фашинником, ff — стойки, на которых располагаются пучки терновника, dd — подпорки, D — верхний резервуар с кранами g для выливания рассола на фашинник; под кранами находится желоб, распределяющий рассол по градирне. Он не показан на фигуре. Градирни делаются высотой до 16 м, длина градирни бывает в несколько сот метров. Терновник обладает большой твердостью, ветвистостью и укладывается в рыхлые пучки, но у нас делают фашинник из березы и ивы, которые, однако, неудобны в том отношении, что придают окраску рассолу. Пучки располагаются на досках, укрепленных между стойками; они лежат поперек градирни с небольшим наклоном наружу. Каждая стена делается из двух смежных стенок. Чтобы падающие капли рассола постоянно встречали прутья, пучки внизу делаются длиннее, чем вверху; напр. внизу 1,8, вверху 1,5 м. Толщина связок около 47 стм. Иногда градирни делаются с двумя и тремя стенами (фиг. 5). Под градирней устраивается резервуар, где собирается рассол. Резервуар или врывается в землю, или ставится на столбах над землей. Над ним строится крыша для защиты от дождя; крыша делается пологой, и по ней стекает рассол, капающий по фашинную стену. Рассол собирается в желобе на краю крыши и затем уже поступает в резервуар. Для распределения рассола по градирне наверху ее, в середине или по бокам, ставится длинный и узкий резервуар (1—1,5 м высоты и ширины), в который накачивается рассол; из него рассол при помощи кранов течет в 4 ряда желобов, из которых два ряда проходят по одной полустенке и два ряда — по другой. Желоба делаются из дерева до 2 м длины; на одной стороне их находятся прорези, через которые тонкой струей вытекает рассол. Краны открываются или каждый отдельно, или сериями. Последнее удобно в том случае, когда нужно быстро закрыть краны ввиду дождя или при перемене ветра. На фиг. 6 изображено одно из подобных устройств: а — резервуар, bd — трубы, с — краны, е — желоба, ff — втулки, которыми прекращается доступ рассола в трубы db. Такая система распределения рассола по градирне называется кубическим градированием. Кроме того, отличают еще поверхностное градирование, когда рассол течет только из двух рядов желобов по наружной поверхности фашинной стенки, и трехстороннее градирование. Последнее делается у градирен с двумя стенками; на каждой стене находится с наружной и внутренней стороны по одному желобу, но действуют только три. Тот желоб, который находится на стороне, противоположной наветренной, не пускается в ход во избежание потери рассола от ветра. Подобным же образом можно оперировать и при широких одностенных градирнях, приспособленных для кубического градирования. Испарение рассола энергичнее всего идет на наружных поверхностях фашинной стены, что заметно по выделению гипса, покрывающего главнейше наружные концы прутьев. После первого градирования рассол поступает на градирню во второй раз и т. д., до 4 и даже 8 раз. Рассолы различаются по числу градирований, или падений, 1-й, 2-й и пр. В Дюренберге, рассол, содержащий до 8% С., после 1-го падения обогащался до 11%, после 2-го — до 16%, после третьего — до 22%. Обыкновенно сгущают рассол до 23—24% С.; при дальнейшей концентрации потери рассола превышают выгоду от сгущения. Градирни должны быть выстроены на открытом месте и не окружены высокими зданиями или деревьями. Градирни должны быть расположены перпендикулярно направлению господствующих ветров. Наибольшее значение имеет теплый умеренный ветер; чтобы ветром не уносились капли рассола, на стороне, противоположной наветренной, не пускается рассол в распределительные желоба; при очень сильном ветре градирование прекращают. Если нужно строить несколько градирен, то их располагают в ряд, чтобы они не закрывали друг друга. На процесс градирования влияет высота и ширина градирни, наклон пучков хвороста и его рыхлость и пр. Градирование идет главным образом летом от мая до августа; во время дождя, тумана, снега, мороза оно прекращается. При морозе градируют только бедные рассолы; в крепких же рассолах под влиянием охлаждения происходит обменное разложение между серно-кислой магнезией и С. с образованием глауберовой С. и хлористого магния. При такой погоде ночью, утром и вечером градирование ослабевает или совсем прекращается. Потери С. при градировании доходят до 20%; они происходят от утечки рассолов из резервуаров, трубопроводов, распыливания их от ветров и пр. Чем крепче рассол, тем потери больше. Для определения производительности градирни определяют количество воды, испаряющейся в куб. метрах на 1 кв. м фашинной стены, при этом принимают в расчет одну сторону градирни, имеет ли она одну стену или несколько. На прилагаемой таблице приведены данные для некоторых градирен:
| % содерж. С. в поступ. рассоле |
% содерж. С. в получ. рассоле |
Число куб. м воды, испар. на 1 кв. м | |
|---|---|---|---|
| Шёнебек | 12,06 | 25 | 7,23 |
| Нейзальцверк | 10,13 | 20,95 | 5,55 |
| Дюренберг | 8,39 | 23 | 8,83 |
| Кезен | 5,05 | 25,4 | 11,4 |
| Кенигсборн | 4,47 | 16,22 | 8,42 |
При градировании выделяется на прутьях твердый остаток, состоящий из гипса, углекислого кальция, магния, железа и пр. и содержащий также С. Он называется градирным камнем. После первого градирования градирный камень, главным образом, состоит из углекислого кальция; при следующих преобладает гипс. Напр., для градирного камня в Шёнебеке получено:
| CaSO4 | K2SO4 | Na2SO4 | СаСО3 | MgCO3 | NaCl | Fe2O3 | Al2O3 | SiO2 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1) | 3,540 | 0,904 | 2,286 | 83,166 | 1,745 | 2,957 | 2,104 | 0,499 | 2,499 |
| 2) | 95,32 | 0,75 | 0,087 | 1,497 | 0,275 | 1,669 | 0,094 | 0,300 | |
| 3) | 96,138 | 0,592 | 0,346 | 0,924 | 0,204 | 1,350 | 0,077 | 0,324 | |
По мере того как на прутьях оседает градирный камень, промежутки между ними уменьшаются и испарение рассола делается затруднительным; пучки тогда вытаскиваются и градирный камень счищается. Такая чистка делается через 5—10 лет. Градирный камень измельчается и продается для удобрения. Также в резервуарах, желобах и трубопроводах садится тягучая серая масса (или шлам), по составу сходная с градирным камнем. Рассол после окончательного градирования собирается в резервуаре, защищаемом от замерзания, и отсюда идет на выварку. Во время сгущения рассола в градирне, как мы видели, одновременно происходит и очищение его. Рассолы, полученные из буровых скважин или другим образом, перед вывариванием тоже подвергаются очищению. Некоторые рассолы, как, напр., на пермских промыслах, содержат сероводород или железо. Для удаления их на прусских заводах в Галле рассол пропускают по плоским, деревянным желобам (в 52,7 м длины, 0,31 м и 7,8 стм высотой), имеющим слабый уклон; рассол течет тонкой струей и приходит в соприкосновение с воздухом. Сероводород при этом уходит; железо выделяется главным образом в желобах в виде водной окиси. Для удержания мути жидкость пропускается через фильтр-пресс. Большинство рассолов, градированных или нет, содержит в растворе органические вещества. При нагревании рассолов они образуют пену, и цвет рассолов делается совершенно темный, что отражается на качестве полученной С. Кроме того, маточный раствор скорее, чем обыкновенно, идет в отброс, и при этом теряется больше С. При градировании часть органических веществ выделяется; но в то же время рассол приобретает новые. Они извлекаются рассолом из прутьев особенно свежих, наносятся ветром и пр. Чтобы уменьшить извлечение органических веществ из прутьев, их срезают зимой, когда в них мало соков, вымачивают их в слабых рассолах, стараясь, чтобы на них образовался тонкий слой градирного камня, который затем будет защищать дерево от действия рассола. Для удаления органических веществ в рассол кладут известь (при небольшом производстве), при этом выделяется магнезия, вместе с которой оседают и органич. примеси. В других случаях прибавляют свежую кровь или белок, квасцы, коровье масло; напр. в Георгенгалле в Ганновере на 40—50 куб. м рассола берут 1½—2 кг альбумина; крови берут на 10000 л рассола 0,3 для мелких сортов и 1,5 литра для крупных. Во время кипячения белковые вещества свертываются и всплывают на поверхность, увлекая с собой чисто механическим образом органич. вещества, а также и следы железа. Иногда в рассол перед вывариванием кладут ольху или ольховую кору, из которой переходят в рассол дубильные вещества, дающие осадок с растворенными органическими веществами. Для удаления магнезиальных солей к раствору прибавляют известкового молока; в присутствия серно-натриевой С. выделяется гипс и магнезия; удобнее применять для этой цели соду, но она стоит дороже. Выварка С. ведется в особых зданиях, которые называются варницами, и производится главным образом в открытых плоских ваннах, или сковородах, назыв. чренами. Иногда выварка производится в закрытых котлах, из которых эксгаустером высасывается пар или через которые прогоняется воздух; выделившимся паром пользуются для предварительного подогревания рассолов, для сушения С. и пр. Чтобы выгребать С., такие котлы имеют механические приспособления; вообще оборудование их очень сложное, а потому в последнее время вываривание С. производится почти исключительно в открытых аппаратах. Чрены, или сковороды, в которых производится выпаривание рассолов, делаются по большей части четырехугольными и плоскими, хотя иногда встречаются круглые сковороды с выгнутым дном или в виде полуцилиндров и пр. Круглая форма является удобной для устройства механических мешалок. В Галиции встречаются чрены с 45—80 кв. м поверхности; на других же австрийских солеварнях существуют чрены более 300 кв. м. Чрены для предварительного нагревания рассолов делают поменьше, напр. в Галле в 64,8 кв. м. Вообще, обыкновенная величина для вновь устраиваемых сковород 100—150 кв. м. При больших сковородах требуется меньше рабочих, установка их стоит дешевле, чем нескольких меньших чренов той же поверхности, и топливо расходуется экономичнее; но нагревание в различных местах большого чрена значительно разнится, почему при выварке и получается С. различного зерна; на них легче получается прогиб дна и неровности его, которые затрудняют работу, не говоря уже о том, что когда большая сковорода потечет, потеряется больше рассола и во время ремонта получится значительный перерыв в работе. Ширина чрена, наиболее удобная для работы — в 8—9 м; тогда рабочий при выгребании С. легко достает кочергой до средины сковороды. Высота сковороды бывает 25—40 стм, редко до 50 стм. При приготовлении мелкой С. высота сковороды бывает больше, чем при получении крупной; сковороды, где производится кипячение, делаются выше других и пр. Бока чрена обыкновенно прямые, иногда же для облегчения выволочки С. их делают с небольшим уклоном наружу. Наиболее распространенные чрены с топкой внизу делаются из листов котельного железа (полиц). Для тех частей дна, которые непосредственно охватываются пламенем, выбирается наилучшее железо, листы ставятся несколько толще, чем в других местах. Размеры их в сантиметрах, напр., такие: 53×53, 63×46, 57×52 и толщина 6—8 мм. Такие 4 листа при склепывании дают около 1 кв. м поверхности. В других местах дна ставятся листы до 1 кв. м поверхности и толщиной 4—5 мм. Для устранения прогиба дна в местах, непосредственно нагреваемых огнем, внизу приклепываются железные полосы на расстоянии 32 стм одна от другой. Бока чрена или борта делаются из железа, напр. в 10 мм толщины; дно же тоньше, для более быстрого прогревания рассолов. Дно делается, по возможности, гладким. При ремонте чренов обыкновенно листы меняются целиком. На бортах листы или согнуты вниз и таким образом приклепаны к дну, или же соединены с ним при помощи углового железа. Иногда борта делаются деревянными. Для защиты от потери тепла борта обкладываются кирпичами. Чтобы предохранить сковороду от ржавчины, на некоторых германских или австрийских солеварнях употребляют цинк, который вливается в углах ванны, отделенных деревянными перегородками от остального пространства. Дно ванны в этих местах хорошо очищают, чтобы получился хороший контакт и, кроме того, цинк еще механически прижимается к дну. На сковороду в 138 кв. м в каждом углу имеют 15—20 кг цинка, который возобновляется через 1 1/2 года, иногда же дно сковороды покрывается тонким слоем особого цемента. В случае, когда испарение рассолов ведется при помощи пара, делают деревянные сковороды; для подогревания рассолов или испарения нагревом сверху строятся чрены из кирпича. Иногда их делают из бетона. Смотря по роду горючего материала (дерево, каменный уголь, торф, иногда применяется пар, также доменные шлаки или доменные газы и пр.) устраиваются различного рода топки: с горизонтальной решеткой, ступенчатой решеткой и газовые топки. Топки с плоской решеткой применяются, главным образом, для дров и крупного каменного угля. Обыкновенно под сковородой устраивают две топки по короткой стороне ее; иногда же число их возрастает до 4; при этом каждая топка действует независимо, или они соединены между собой. Обыкновенно над решеткой устраивается свод из огнеупорного кирпича, который защищает чрен от непосредственного действия пламени и устраняет образование сажи на дне. Свод этот делается несколько покатым, иногда же он делается двойным, так что топочные газы сначала идут под одним сводом, затем под другим и уже тогда поступают под чрен (фиг. 7). Отношение между площадью решетки и площадью чрена зависит от рода топлива. На прусских солеварнях для небольших чренов при употреблении каменного угля оно равно 1/26—1/24 при торфе и буром угле 1/16—1/14, при дереве 1/28 для больших чренов (около 100 кв. м) эти отношения соответственно равны 1/28, 1/20, 1/28. Длина решетки делается в 3 1/4—4 раза больше ширины. Решетка по большей части ставится у края чрена или впереди его; ей дают небольшой наклон вперед. Расстояние ее от дна сковороды, если нет предохранительного свода, для дров 732—837 мм, для торфа и бурых углей 575—628 мм, для каменного угля 628—732 мм; при существовании предохранительного свода оно делается меньше. Расстояние между колосниками меняется от 6,5 мм для дров до 13 мм для углей, смотря по величине кусков. Вместо плоской решетки — для бурых углей, торфа, тощих каменных углей и т. п. применяется во многих случаях в топках ступенчатая решетка, которая, облегчая доступ воздуха в топку, способствует более полному сгоранию топлива. Применение ступенчатых топок, напр. для бурого угля видно из фиг. 8, где а — угольный ящик, b — балки, на которых лежат колосники, с — свод, f — канал, g — сковорода, d — зольник с заслонкой h. Для сжигания дерева применяются также (в особенности в Австрии) пультовские топки. Особенности их состоят в том, что воздух в них поступает не снизу как в обыкновенных топках, а идет сверху вниз и таким образом приходит в соприкосновение сначала со свежеположенным топливом. Для дров топка устраивается без колосников. Горючий материал попадает сначала в более холодные области топки, и затем, передвигаясь все более и более, прогревается, высыхает и, наконец, сгорает целиком. Топки эти работают хорошо и дают равномерное нагревание сковороды; но они требуют хорошего ухода и при употреблении дров — поленьев определенной длины. Во многих случаях топки устраиваются с генераторами, которые дают возможность употреблять в дело топливо самого плохого качества, шедшее раньше в отброс (см. Генераторы, Топки). Для вывода топочных газов устраивают обыкновенно так назыв. циркуляционные дымоходы, при помощи которых газы несколько раз взад и вперед проходят под сковородой. Отработавшие газы идут обыкновенно для предварительного подогревания рассолов, для сушки уже готовой С. и пр., а затем уже при помощи трубы удаляются наружу. Над сковородой устраивается колпак, в котором собирается пар, образующийся при кипячении рассолов; колпак имеет трубу, при помощи которой пар уходит наружу. Благодаря этому приспособлению — над поверхностью рассола образуется тяга, которая облегчает испарение; кроме того, колпак служит для сушки готовой С. Колпаки делаются из дерева, имеют вид очень пологой крыши и подвешиваются при помощи болтов на особых столбах, стоящих независимо от стен варницы (фиг. 9). Труба, служащая для выхода пара, имеет 5—6 кв. м сечения; высота ее до 15 м. Ее делают из дерева и ставят над тем местом сковороды, где сильнее идет парообразование, иногда же при фабрикации мелкосортной С. над колпаком ставят несколько труб. Труба сверху защищается от дождя небольшим навесом. Для удаления воды, конденсировавшейся из пара, внизу ее находятся желобки. На некоторых, напр. английских, солеварнях, не ставятся колпаки над чренами, и пар выходит через отверстие в крыше варницы. У нас в России на пермских и сибирских промыслах существуют белые, или баварские, варницы, устроенные наподобие заграничных, и так назыв. черные варницы. Это деревянные плотно закрывающиеся здания с ямой, внутри которой горят дрова; над ямой ставится сковорода. Дым и пар уходят через отверстие в крыше. Из-за малого доступа воздуха при горении образуется много сажи, которая покрывает стены варницы и придает серый цвет получаемой С. Выварка С. состоит из 2-х главнейших операций: 1) кипячение, или уваривание до засола (Stören), причем рассол, теряя воду, становится насыщенным, и 2) осаждение С., или привод (Soggen), когда насыщенный рассол, постепенно испаряясь, выделяет С. Когда весь процесс выварки С. производится на одной и той же сковороде, то, удалив из нее остатки предыдущей операции, на нее наливают рассол, по большей части не подогретый, прямо из ларей. Сковорода от предыдущей операции остается еще нагретой; огонь в топке усиливают, и рассол быстро нагревается. Наполнение чрена и топка так регулируются, что при емкости чрена в 30 куб. м достаточно 1 часа, чтобы наполнить его рассолом, который почти успевает нагреться до кипения. В течение нескольких часов поддерживается сильное кипение жидкости. При кипении из рассола выделяются гипс, углекислые С. кальция, магния, окись железа, органические вещества и пр. Частью они собираются на поверхности рассола, образуя пену, которую снимают особыми шумовками, частью оседают на дно, сковороды в виде шлама. [1]. Рабочие постоянно сгребают этот шлам к бортам с наиболее нагретых мест сковороды, стараясь, чтобы не было пригорания его. Если шлам пригорит, дно становится плохим проводником тепла, сильно накаливается и быстрее прогорает. Для удаления шлама служит особая кочерга (фиг. 10), ручка ее бывает длиной от 2 до 5 м. Кочергами обыкновенно рабочие сгребают шлам, начиная с середины к одной и к другой стороне сковороды; затем его выгребают лопатами и складывают в плетеные корзины на краю сковороды, чтобы стек рассол, или же складывают на колпак над сковородой. По мере того как вода испаряется, подливают новые порции рассола. При фабрикации мелкосортной С. весь период вываривании длится 24 ч., начиная от наполнения сковороды и кончая выгребанием С., и уровень жидкости в сковороде держится 30—35 стм. Когда на поверхности рассола станет образоваться С., период уваривания считается конченным и начинается осаждение С. Жар в топке уменьшают, и температура рассола держится разная, смотря по тому, какой получают сорт С. При очень мелких сортах жидкость удерживают почти на точке кипения и постоянно размешивают; иногда ей дают охлаждаться до 90°. При фабрикации крупной С. жидкость не размешивают и температуре ее дают упасть до 70—50°, а на некоторых английских заводах до 40°. Во всех случаях на поверхности рассола образуются мелкие кристаллы, которые мало-помалу собираются на дне, иногда же они образуют на поверхности жидкости корку, которую приходится постоянно разбивать кочергой. Примесь посторонних С. мешает образованию корки, и потому при испарении растворов чистой каменной С. к ним прибавляют морскую воду; большой же избыток их затрудняет выпаривание, уменьшая упругость пара рассола. Осевшую С. сгребают время от времени к бортам чрена. Затем через известные промежутки времени ее выгребают дырчатыми лопатами и кладут на помост рядом с чреном для стекания рассола. При фабрикации крупной С. опасность пригорания меньше благодаря тому, что температура рассола держится ниже; С. лежит, пока еще она хоть немного покрыта рассолом, и затем выгребается почти разом. Когда маточного раствора остается немного, С. выгребается и в сковороду наливается новая порция рассола. Так поступают несколько раз до тех пор, пока в сковороде не соберется много посторонних примесей, которые начинают загрязнять осаждающуюся С., тогда маточный раствор выливают из сковороды прочь или собирают в особый резервуар [2] для дальнейшей переработки. Очистка чрена от маточных растворов через 1—6 недель или еще реже. На некоторых англ. солеварнях, напр. Винсворда, рассолы настолько чисты, что производство идет почти непрерывно. Благодаря неравномерному нагреванию, в разных частях чрена садится различная С., однородность достигается перемешиванием. Во многих случаях предпочитают уваривание рассола и осаждение С. производить в двух различных чренах; это в особенности полезно, когда рассол не чист. Рассол, доведенный до соответственной крепости в одной сковороде и очищенный от пены и шлама, спускается в другую; в первую же наливается свежий рассол, который иногда предварительно подогревается теряющимся теплом топок. Благодаря такому приспособлению, С. получается чище; кроме того, такое разделение удобно при получении крупной С., когда оседание ее при невысокой температуре тянется продолжительное время. Уваривание рассола вообще требует 6—7 час., выделение мелкой С. 12—18 ч., для крупной С. очень различно, 1—3 дня. Качество получающейся С. в начале операции — NaCl 94,64; CaSO4 1,56; Na2O4 3,80; в конце — NaCl 85,5; MgCl2 2,0; MgSO4 12,5. Это обстоятельство в особенности важно при употреблении нечистых рассолов. Кампания для работы чрена длится 2—4 недели, затем для него нужна чистка или ремонт. С течением времени на дне чрена образуется мало-помалу корка, которая называется чренным камнем [3], который состоит, главным образом, из гипса, глауберовой и поваренной С.
Когда сковорода очищается от маточных рассолов, удаляют и чренный камень на этих местах; на других же это делают время от времени, Чренный камень очень крепко пристает ко дну, и для отбивания его употребляют особый молоток с плоским и острым концом. Иногда собранный чренный камень подвергается выщелачиванию, обыкновенно же он идет для удобрения, на цементные заводы и пр.
Сушение С. Крупная С. высыхает на воздухе. На вестфальских солеварнях ей дают хорошо стечь и затем помещают в склады, в которых она лежит несколько месяцев до употребления; в ней находится до 4% влажности. Мелкую С. трудно высушить таким способом, так как в ней задерживается довольно много рассола. Обыкновенно выгребенную С. кладут на колпак над чреном и дают ей стечь в течение 24 ч.; в ней остается тогда 10—12% воды. Рассол стекает обратно в чрен. При получении крупной С. падающие капли вредят образованию кристаллов на поверхности жидкости, поэтому ей лучше всего давать стекать рядом на особом помосте. На некоторых австрийских солеварнях существуют передвижные вагонетки с наклонной платформой, на которую кладется С. (фиг. 11). Вагонетки движутся по рельсам вдоль чрена; рассол стекает из них в особый желоб. После 24 ч. вагонетки отводятся в сушилку, где распределяется С. Иногда С. собирается в плетеные корзинки, которые ставятся для стекания на досках над чреном или около него и пр. Высушивание С. производится в особых сковородах, которые ставятся обыкновенно около выпарительных чренов и нагреваются теряющимся теплом топочных газов. Сковороды для сушения С. делаются из железных или чугунных плит в 1 стм толщиной, которые кладутся над дымоходами, плотно прилегая краями одна к другой. В некоторых случаях для большей непроницаемости сковороды под листами в стыке кладется узкая (в 5 стм), длинная железная полоса с небольшим выступом в середине, который как раз приходится в пазах между листами. Дно сковороды покрывают слоем в 2—3 стм шлама с С., который, высыхая, образует белую прочную кору, защищающую С. от загрязнения железной ржавчиной; иногда перед нанесением такого слоя листы красятся известковым молоком. При сгребании С. со сковороды обыкновенно оставляют тонкий слой ее, на который кладут свежие порции. Борта сковороды делают обыкновенно из дерева. Делаются также сковороды из сланца и из бетона, по системе Монье. Каменные сковороды удобны, когда для нагревания употребляется пар, от которого ржавеет железо. На сковороде С. кладется обыкновенно слоем в 10—15 стм; при нагревании паром — в 6—7 стм; отношение поверхности сковороды для высушивания С. к выпарительному чрену меняется от 2 до 1 1/4 к 1 для мелкосортной С.; для крупносортной — 1:1 и даже меньше. Когда сковорода находится рядом с выпарительным чреном, С. берут с колпака лопатами, кладут в сковороду и разравнивают. Иногда же для перевозки ее употребляют небольшие вагонетки на 3—5 цент. Когда С. полежит на сковороде несколько часов и начнет соединяться в комья, ее переворачивают кочергой, чтобы верхние слои ушли вниз, и комья разбивают; эта работа в особенности важна при мелкой С.; тогда переворачивание С. начинают через 2—3 ч. после загрузки сковороды. С. выгружается в вагонетки или в корзины; иногда склад устраивается в верхнем этаже над сковородами, и тогда С. механически поднимается вверх в бадьях и пр. После сушения на сковородах в С. остается около 1 1/2—2% влаги. Для сушения С. применяют иногда камеры, нагреваемые отработанным паром и горячим воздухом: в камерах С. раскладывается на полках или ставится в корзинах. Для ускорения высушивания С., особенно мелкосортной, применяются различные механические приспособления. В некоторых случаях С. приводится в движение и через нее пропускается струя нагретого воздуха; С. движется на бесконечном полотне, во вращающемся барабане, на плоских тарелках и пр.; в других механически удаляют маточный рассол, применяя центрифуги. При центрифуговании через С. в течение нескольких минут пропускается сначала пар, а затем нагретый воздух; благодаря этому С. получается чище. Центрифугование принадлежит к лучшим приемам сушки С., при нем делаются излишними приспособления для стекания маточных рассолов из выгребенной С. и предварительная подсушка С. на колпаке над чреном. При обычном способе сушения С. лежит 24 ч. для стекания рассола и 24 ч. сушится на сковороде. При употреблении же центрифуги все операции до поступления С. в склад занимают около 1 ч. времени.
На многих солеварнях для облегчения упаковки С. придают известную форму; обыкновенно или высушивают сырую С. в соответственных формах, или делают из нее брикеты прессованием. В Галиции приготовляют головки С. в виде усеченного конуса в 2—1,5 кг (Hurmanni). Для этой цели берут самую мелкую С. из чрена и дают ей 3—4 часа лежать для того, чтобы стек маточный рассол. Рабочие набивают затем колотушкой С. в небольшие железные конусообразные формы; перевернув форму, вынимают С. Формы раз в день покрывают канифолью и время от времени (через 4 формования) обмывают водой. Опытный рабочий в 12 час. делает до 3500 шт. Hurmanni почти одного и того же веса. Полученные головки прежде сушились обыкновенно на голом огне; С. затвердевала быстро; после шестичасового нагревания ее переносили в нагретые склады для упаковки; нагревание складов необходимо, иначе С. притягивает влагу и разваливается. В настоящее время для сушения Hurmanni делаются обыкновенно закрытые железные камеры, нагреваемые топочными газами; в них находятся полки, на которые ставятся Hurmanni. Так как при формовании С. рассолу дают, по возможности, стечь, то в С. остается мало посторонних С., которые при высыхании способствуют цементированию частичек С. между собой в один плотный кусок. Чтобы помочь этому, для приготовления гурмани получают возможно мелкую С.; с этою целью на поверхность чрена бросают немного воска, который покрывает жидкость тонким слоем, при этом образуется корка С., затрудняющая испарение, температура подымается, и С. садится мельче, Hurmanni при высыхании имеют ровную поверхность и хорошо переносят транспортировку. Это и служило, по-видимому, причиной фабрикации их в Галиции, где при плохих дорогах они являются удобными для перевозки. В смысле расхода топлива приготовление гурмани вообще неэкономично. В Австрии подобным же образом приготовляются довольно крупные куски С. весом до 5 кг и более, причем в С. оставляется больше маточного рассола, отчего облегчается формование. В Эбензее из С. издавна делают брикеты в 5—6 кг весом; их прессуют винтовым прессом в четырехугольных формах. В 24 часа готовится до 3000 брикетов, которые затем высушиваются. Когда С. выделяется на больших чренах, то как бы ни велась операция, всегда получается С. различного зерна. Полученная С. часто подвергается соответственной обработке. На одних солеварнях С. пропускают между валками, на других ее сортируют, просеивая через ряд грохотов с отверстиями различной величины. В Гейльбронне пропускают С. через 4 решета. Их делают из оцинкованного железа 3 м дл. и 1,8 м ширины; наклон их в 30°. Комья С., оставшиеся на решетах, измельчаются на мельнице. Готовая С. поступает в склады, где ее развешивают и упаковывают. Для упаковки служат джутовые, реже пеньковые мешки и бочки, у нас в России кули и мешки. В мешки кладут обыкновенно 50, 62,5, 75 кг, реже 25 и 100 кг, в бочки 150 кг. Столовая С., кроме того, завертывается в бумагу. В Дюрренберге упаковка производится следующим образом (фиг. 12). С. после высушивания на сковороде нагружается на небольшие вагонетки а емкостью до 50 кг. Вагонетка при помощи ворота, укрепленного на балке под крышей, поднимается вверх на помост А и опоражнивается через отверстия С, закрывающиеся крышкой, в склад В, под которым находится помещение для упаковки С., ниже которого лежит сковорода для сушки С. Для взвешивания С. служат весы d, из них С. высыпается в тачку е. Из нее С. ссыпается в широкую воронку f; воронка внизу имеет медную насадку g, отверстие которой входит в мешок i. Когда мешок приготовлен, рабочий, находящийся внизу, стуком по воронке дает знать наверх, и оттуда бросают С. в мешок; его увозят на тачке h и завязывают нитками разных цветов для указания сорта С. Готовые мешки k по желобу l спускаются в вагон D. При развеске и упаковке работают 7 чел., которые в 1 ч. готовят до 100 центн. С. При получении 200 центн. С. в 24 ч. из чрена, если положить 24 ч. на стекание рассола, 24 ч. на сушение, затем прибавить время на перенос С. в склад, упаковку и нагрузку в вагон, то всего наберется 80—85 ч.; при центрифуговании С. получается готовой к отправке в 30 ч.
Маточные растворы, полученные при выварке С., или выбрасываются, или перерабатываются различным образом. На некоторых солеварнях, когда раствор содержит много йодистых и бромистых С., его употребляют как лечебное средство для приготовления ванн; для удобства перевозки рассол сгущается или выпаривается досуха. В других случаях из маточного рассола получают хлористый калий, глауберову С. и магнезиальные С. Если рассол выпаривать, то при кипячении садится поваренная С., а при охлаждении выделяется хлористый калий. Зимой на холоде происходит обменное разложение между NaCl и MgSO4 и выделяется мало растворимая на холоду глауберова С.; к оставшемуся раствору прибавляют известкового молока (выделяется магнезия) или соды (садится углемагнезиальная С.). Иногда, выделив большую часть С., к рассолу прибавляют известь и выпаривают досуха, полученная масса идет для удобрения.
Потеря С. вычисляется из содержания С. в рассолах, употребленных на выварку, и из количества действительно полученной С. Процент потери различен, как в зависимости от свойств рассолов, так и от способов производства. Часть С. уходит при разбрызгивании рассола, часть уносится в парах воды, часть теряется при течи чрена; большая часть потерь С. падает на отброс в пене, шламе, в чренном камне и также много остается ее в маточных рассолах. Чем рассолы чище и крепче, тем потери эти меньше; для одних потеря равна 4—6%, для других достигает 15%. Расход топлива считается на 100 кг полученной С. Следующая таблица указывает расход этот на различных промыслах:
| % содер. С. в рассоле |
Топливо, в кг | Куб. м дров | Колич. С. в кг, получ. в 24 ч. на 1 кв. м поверхности чрена | |
|---|---|---|---|---|
| Шенебек | 24,13 | 128,18 бурых углей | = 0,230 | 75,6 |
| Стассфурт | 23,55 | 168,15 | = 0,300 | 82,4 |
| Галле | 20,83 | 181,05 | = 0,272 | 63,8 |
| Дюренберг | 24,76 | 158,92 | = 0,240 | 87,1 |
| Кезен | 22,71 | 163,2 | = 0,246 | 58,3 |
| Кенигсборн | 22,68 | 50,10 каменн. угля | » | — |
| Нейзальцверк | 17,98 | 55,94 |
Количество топлива значительно меняется в зависимости от устройства топок, дымоходов, чренов и пр. Количество С., получаемой с 1 кв. м поверхности чрена, зависит как от свойства рассолов и выпарительных устройств, так и от сорта С.; крупной С. получается значительно меньше мелкой. Что касается расположения различных частей солеварни, то раньше в Германии каждый чрен вместе со сковородой для сушки С. и складом помещался в особом здании, и для двух варниц служила одна вытяжная труба. В Англии несколько чренов располагались в одном здании, и подобное расположение в настоящее время является предпочтительным. На одной стороне варницы располагаются топки, с другой идут дымоходы; топочные газы все идут в одном направлении к вытяжной трубе, которая стоит возле варницы. Сковороды для сушения С. располагаются между чренами или позади них. Склады для С. помещаются в том же здании вверху или рядом в особом помещении. Количество чренов в варнице доходит до 20. Топки отделяют от помещения, где происходит выварка С., так что устраняется доступ туда сажи, пыли и пр. За топками смотрит один специальный рабочий; рабочих при выварке меньше, и между ними удобнее распределяется работа; при остановке чрена для ремонта С. из него кладут на колпак другого чрена и пр. К неудобствам совместного расположения нескольких чренов принадлежит следующее. При сильном кипячении в одном чрене при уваривании рассолов пар охлаждается над поверхностью других чренов, где происходит выделение С., и температура которых ниже, как, напр., при получении крупной С. Получается туман, который затрудняет работу; чтобы помочь этому, отделяют перегородками пространство, где производится кипячение рассола, от другого, где высушивается С., и пр. Кроме того, при чистке дымоходов для одного чрена пыль садится на все и пр. На английских солеварнях, где над чренами не устраивают колпаков, чрены лежат свободно под одной крышей. Иногда, когда чрены лежат рядом, между ними ставятся столбы, на которых лежит крыша, отдельная для каждого чрена, так что в разрезе вся крыша имеет вид зигзага.
Состав съедобной С. разных солеварен по Гану следующий:
| Галле | Шенебек | Стассфурт | Дюренберг | Ишль | Фридрихсгам | Нейзальцверк | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мелкая | Средняя | Крупная | |||||||
| NaCl | 98,856 | 97,141 | 98,251 | 98,177 | 87,89 | 97,55 | 92,19 | 97,48 | 91,35 |
| KC1 | — | 0,004 | — | — | — | — | — | —- | — |
| CaCl2 | — | 0,564 | — | — | — | — | — | — | — |
| MgCl2 | 0,277 | 1,466 | 0,983 | 0,217 | 2,06 | — | — | — | 0,39 |
| CaSO4 | 1,334 | 0,817 | 0,754 | 1,305 | 0,35 | 0,93 | 0,82 | 0,70 | 0,57 |
| MgSO4 | — | — | 0,485 | 0,285 | 0,43 | — | — | — | — |
| K2SO4 | — | — | 0,427 | — | — | — | — | — | — |
| Na2SO4 | — | — | — | — | 1,25 | 0,01 | 0,01 | 0,03 | 1,00 |
| CaCO3 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| MgO3 | 0,033 | 0,008 | — | — | — | — | — | — | — |
| Кремнезем | — | — | — | 0,016 | — | — | — | — | — |
| Вода | — | — | — | — | 7,91 | 1,49 | 6,97 | 1,80 | 6,68 |
| Органич. вещ. | — | — | — | — | 0,35 | — | — | — | — |
Анализ русской С. Пермская С.: вода 0,75—3,85%, NaCl 94,50—97,72%, CaSO4 0,3—1,47%, CaCl2 0,2—2,23%, MgCl2 до 0,06%; нерастворимый остаток 0,08—1,15%. Бахмутская С., мелкая и крупная, соответственно: RH2O 3,1—7,74%, NaCl 96,0—91,4%, CaSO4 0,62—0,43, CaCl2 0,18—0,31; нерастворимый остаток 0,08—0,06.
- ↑ Состав шлама по Гейне и Бертье:
Шенебек Галле Дюренберг NaCl 57,102 26,140 32,951 Na2O4 13,499 8,405 7,452 K2SO4 1,839 1,479 0,991 MgSO4 0,409 0,320 0,226 CaSO4 28,649 64,027 50,773 CaCO3 — 3,600 0,448 MgCO3 0,567 0,720 0,385 Al2O3 и Fe2O3 0,060 0,116 0,083 SiO2 0,020 0,193 0,135 Вода 2,855 — 6,556 Состав пены по Гейне:
Стассфурт Дюренберг NaCl 26 14,909 K2SO4 1,694 1,687 Na2SO4 2, 964 6,856 CaSO2 54,908 62,436 MgSO2 0,762 1,440 CaCO2 4,387 1,542 MgCO3 0,971 0,211 MgCl2 0,221 0,211 Al2O3 0,362 0,123 Fe2O3 1,158 0,285 SiO2 0,431 0,143 Органич. вещ. 0,796 0,148 Вода 5,256 10,214 - ↑ Состав маточных растворов:
Галле Шенебек Дюренберг Фридрихсгалль NaCl 6,494 15,057 11,707 24,49 KCl 4,914 — — — MgCl2 1,695 7,200 11,521 0,52 CaCl2 5,30 — — 0,23 AlCl3 0,042 — — — NaBr — — — 0,002 CaSO4 0,098 — — 0,42 MgSO4 — 3,52 1,850 — K2SO4 — 5,358 4,871 — Na2SO4 — — — — Йода 70,401 68,863 69,981 71,32 SiO2 0,008 — 0,07 — - ↑ Состав чренного камня:
Галле Дюренберг Фридрихсгаль NaCl 29,028 10,771 45,98 KCl 1,310 — — AlgCl2 0,243 — 0,61 CaCl2 2,431 — 0,50 CaSO4 62,981 71,941 50,56 NaSO4 — 9,055 — K2SO4 — 1,017 — MgSO4 — 0,443 — CaCO4 1,265 0,095 — MgCO3 1,905 0,210 — Al2O3, Fe2O3 0,304 0,133 0,72 SiO2 0,533 0,150 — Вода — 6,195 2,08