甘肃礼县盐关井盐工艺中的化学原理

摘要：考察了盐关井盐的生产工艺流程，并对其进行了化学原理的解读，揭示了其蕴含的科技文化价值，为进一步加大这一历史遗产的保护力度提供了科学的依据。

关键词：盐关；井盐；工艺；化学原理；科技文化遗产

通过打井的方式抽取地下卤水制成的盐就叫井盐。历史上，礼县民间各地都有自制“土盐”的方法，即利用当地裸露在地面的盐土熬制食用盐。然而因盐土含盐量极低，熬制的盐产量少，费时费力，产品含杂质较多，消耗的燃料——木柴也比较多，只能保证自己家里使用，未能实现商品化。只有在甘肃省陇南市礼县盐关镇，早在周秦时期就有了比较成熟的大规模井盐生产工艺，其井盐生产业在长达几千年的时间里满足了当地和周边地区人民的食用需求。

盐关井盐的开发生产，是在当时特定的自然和社会背景下，古代劳动人民充分利用当地的井盐资源，创造性地发明和总结完善出了自己独特的制盐方法，发明了特有的制盐工具，其制盐生产工艺，具有较高的文化和科学技术发展史教育的价值，是盐业历史研究的宝贵材料，是当地人民引以为豪的精神财富。

1 盐关井盐的生产历史

盐关井盐制作工艺历史悠久，大约历经4000多年的历史进程。

据《礼县文史资料》第二辑（礼县政协文史资料委员会编，1995年10）陈建荣写的“盐官盐业的兴衰”一文考证，盐关井盐的早期开发，以开卤池供马饮用为主。因为当时的煮盐工具主要是陶器、青铜器。陶器容积小，青铜器煮熬盐后受到的腐蚀很大，还影响盐的色泽。所以，煮水成盐的产量少，质量低，规模小，更没有作为商品进入流通领域进行贸易。早期这种原始的开发和使用井盐的方式持续了很长的时间。以后经历上千年的实践和总结，特别是随着铁器的出现和大量使用，提高了盐的产量和质量，才逐渐出现了能大规模商业化生产食盐的成熟技术，出现了食盐交易市场。这种制盐方法直到解放后还在使用。从1952年开始，盐关食盐生产规模逐渐扩大，1958年设盐关化工厂，生产以食盐为主的系列化工产品。据统计，1960年盐关的化工厂每年能生产食盐136.79吨，钾镁肥1.87吨，纯碱0.47吨，盐酸118吨，石硫合剂2.78吨，烧碱0.47吨。

1972年，礼县实现了村村通汽车，从外地运来的食盐价格更低，盐关井盐生产工艺必须用木柴烧煮熬制，礼县境内森林面积经多年砍伐大量减少，生产成本很高，市场竞争力弱，井盐生产开始衰落，产销量逐年减少，至20世纪80年代后期盐关井盐停产。

2 盐关井盐的生产工艺

2.1 打井

生产井盐的第一步是打井。

盐关镇的盐井是冒水泉，水满自流，和四川等地同时期的深达几百米的井盐相比较，打井比较方便。盐井用锄头和十字镐等工具靠人工挖凿而成，是典型的大口浅井。盐井的大小和深度不一，井径大的有2～4米，小的仅1米；井的深度一般在几米至几十米，多数井深度在20米以下。井口用石料加固并砌高，距离地面80厘米以上，以防止下雨天地面杂物落入。井口的形状大多为六边形，上面覆盖铁网作为井盖。由于井的深度为20米以下的浅井，除非地震等自然灾害发生，盐井使用寿命较长，也少有垮塌等事故的发生。井水含氯化钠大约5%，由于人不能直接饮用含盐量高于0.15%的盐水，所以井盐水仅作为制盐的原料。

盐井周围还要建设盐台和盐锅房，用于滤盐土吸附盐水和晒盐、熬盐。

2.2制取吸附盐水的载体——滤盐土

采用以前淋漏过食盐的旧泥土，适当增加一些干净无污染的新土。新土选用含硅酸盐较多吸附力较强的干土，一般取悬崖边的生土为佳。将土堆放在盐土台边角，用镢头挖开，用刨子仔细打碎，拿铁锨翻动，再用耙子耙平，晾晒。以上过程反复多次，直至生土变细变均匀，没有明显的粗大颗粒，即成为“滤盐土”，储存备用。

2.3 用滤盐土富集氯化钠——浇灌盐水

用木质马勺将从井里取出的盐水泼洒到滤盐土上，尽量泼洒均匀至饱和，晒干后氯化钠就吸附在滤盐土上。一次吸收的量太少，要反复多次泼ef356482286caa1556cbcc2b6f9dffb57ad8ea259f97a2a1ed02d5f49c00e99d洒和晾晒。晚上为了防雨淋（淋雨会使食盐损耗，浓度下降），用木锨攒起来，苫上帆布；白天重新铺开晾晒和浇盐水。反复泼洒、晾晒7至8天，滤盐土吸附大量的盐允变成“熟土”。把熟土搬回盐房存放，以备淋取浓盐水用。

2.4 洗脱滤盐土上的井盐——淋水

先将熟土用竹篓装成“鸟窝状”，上大下小，高度大约为20厘米，然后将装好的“篓子”整齐地码放在槽板上。一锅盐大约需要30～40个篓70再将井盐水直接缓慢地添加在篓子里滤盐土上部中间的小窝中，让其慢慢渗出，槽板下置大桶承接流出的盐水。大约10小时，一排篓子的盐水可全部淋完。此浓盐水水色发黄，味咸略苦。第一次的盐水淋完后，要继续加井盐水淋洗三次，淋出的溶液依次称为头淋、二淋、三淋和末淋水，除末淋水外，其余的都是熬制井盐的溶液。而末淋水（当地人称“继锅水”）含盐量比较低，常用于生产者自家食用。

2.5 熬盐

将淋滤出来的盐水加满一锅，用木柴点火加热，先用大火，待其沸腾后改成文火，慢慢持续加热，水分不断被蒸发出来。当溶液量明显减少时，需添加新的浓盐水，又用大火加热至沸腾，再改为文火煮沸。如此反复，当锅中开始大量“起泡”时，加进大约50克玉米面，搅拌，锅中水分蒸发后成泥沙状，很快就有白色氯化钠固体析出。然后用粗瓷碗捞出固体，冷却后盛入木桶或陶罐中储存。制出的食盐含氯化钠在93.8～97.7%之间，为粗盐。

3 盐关井盐生产工艺中的化学原理

3.1 滤盐土

滤盐土是耐腐蚀、耐高温、多孔的粘土，不与井盐中的物质发生任何化学反应。滤盐土主要成分是硅藻土，为多孔、吸附性较强的物质，起到承载食盐的载体作用，相当于现代化学分析上用的固体吸附剂。因多次使用过，其含有的其它杂质较少，特别是多年的实践证明对人体有害的物质比较少。这些吸附剂需要反复晾晒、打碎、翻动、耙细，以增大吸附面积，增强吸附能力。因为固体吸附剂的吸附能力与吸附剂的粒度关系最大，粒度越小表面积越大，吸附力越强。所以在预处理阶段要反复加工，使滤盐土粒度越细越好。

滤盐土作为吸附剂既吸附氯化钠等溶质，又吸附溶剂水。所以一次吸附中含有的氯化钠并不多，根据氯化钠在水中的溶解度随温度的变化不是很大的特点，古人发明了在滤盐土上反复泼洒、晾晒井盐水的方法，使滤盐土最大限度地吸附氯化钠。这一过程深刻体现了古代劳动人民的聪明才智，是极富创造性的手工技术，实际上应用了表面吸附的化学知识。

3.2 淋水

这个过程是用井盐水洗脱滤盐土吸附的溶质氯化钠，收集成浓盐水的过程。将洗出的头淋、二淋、三淋水混合，使原来自然状态下的井盐水浓度由5.18%提高到了11.14%，浓度提高了一倍。这一操作过程，相当于现代化学工业上从离子交换树脂中洗脱钠离子的过程。将熟土用竹篓装成上大下小的梯形，是为了增大盐水洗脱时的接触面，通过重力作用加快洗脱速度和效率。一次用30～40个竹篓，相当于几十个离子交换柱联用，比用一个的速度和效率大大提高，为大规模食盐生产创造了必要的技术条件。

3.3 熬盐

熬盐就是蒸发水分析出氯化钠的过程。熬盐过程中待锅中起泡时，加玉米面，从晶体学的角度来说，是加入少量能促进晶体形成的晶种，有利于食盐形成大晶体，而玉米面不但有利于晶体迅速形成，且作为食物对人体无害，也不会影响食盐的品质。这也是古代劳动人民反复实践中得出的晶体学知识。

4 盐关井盐生产工艺的文化和教育价值

由于国家强制使用加碘有机精盐的规定，盐关手工制作的井盐不再具有市场竞争力，这项传统手工业技术后继无人，濒临失传的危险。系统研究和整理记录盐关井盐生产工艺过程，是甘肃省文化大发展的需要，具有重要的人文和科学技术教育价值。

4.1 厚重的历史文化价值

大量考古资料证明，秦帝国建立之前，曾把甘肃省礼县作为发迹之地经营了几千年。盐关作为礼县的交通要道，其生产的井盐质优价廉，是周边商品流通的重要战略资源，为秦帝国的建立和统一全t3Ewl35xb66txT6ZLHoOC6CC8DCfg9E/PgCVeh14Zqw=国提供了强大的财力支持，是其立国之本。盐关井盐生产工艺是先秦时期古代劳动人民智慧的结晶，应当作为秦文化遗产的一部分加大保护力度，使井盐文化得以传承。目前，当地政府已经把盐关镇盐井列成为非物质文化遗产（编号为61-Ⅷ-7）予以保护，建有保持原貌的盐井祠，为井盐文化的研究提供了必要的条件，但目前面临研究人员和经费的不足，需要我们加大投入力度。

4.2 丰富的科学教育价值

盐关井盐生产工艺将自然状态下浓度较稀的盐水加工成浓盐水制盐，节约了燃料，降低了成本，提高了盐的产出率，集中体现了古代劳动人民丰富的生产经验和高超的科学技术手段，其过程蕴含了大量的现代化学知识，具有极高的科学技术史教育价值。

总之，盐关井盐生产工艺是独具地域特色的宝贵文化遗产，其系统研究还处于起步阶段，许多问题还有待于我们作进一步的深入研究。陇南师范高等专科学校作为地方高校，应当在这一领域发挥出自己的社会服务功能，占领这一文化高地，为甘肃的文化强省建设贡献自己的力量。