甘肅禮縣鹽關(guān)井鹽工藝中的化學(xué)原理

摘要：考察了鹽關(guān)井鹽的生產(chǎn)工藝流程，并對其進(jìn)行了化學(xué)原理的解讀，揭示了其蘊含的科技文化價值，為進(jìn)一步加大這一歷史遺產(chǎn)的保護(hù)力度提供了科學(xué)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鹽關(guān)；井鹽；工藝；化學(xué)原理；科技文化遺產(chǎn)

通過打井的方式抽取地下鹵水制成的鹽就叫井鹽。歷史上，禮縣民間各地都有自制“土鹽”的方法，即利用當(dāng)?shù)芈懵对诘孛娴柠}土熬制食用鹽。然而因鹽土含鹽量極低，熬制的鹽產(chǎn)量少，費時費力，產(chǎn)品含雜質(zhì)較多，消耗的燃料——木柴也比較多，只能保證自己家里使用，未能實現(xiàn)商品化。只有在甘肅省隴南市禮縣鹽關(guān)鎮(zhèn)，早在周秦時期就有了比較成熟的大規(guī)模井鹽生產(chǎn)工藝，其井鹽生產(chǎn)業(yè)在長達(dá)幾千年的時間里滿足了當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)人民的食用需求。

鹽關(guān)井鹽的開發(fā)生產(chǎn)，是在當(dāng)時特定的自然和社會背景下，古代勞動人民充分利用當(dāng)?shù)氐木}資源，創(chuàng)造性地發(fā)明和總結(jié)完善出了自己獨特的制鹽方法，發(fā)明了特有的制鹽工具，其制鹽生產(chǎn)工藝，具有較高的文化和科學(xué)技術(shù)發(fā)展史教育的價值，是鹽業(yè)歷史研究的寶貴材料，是當(dāng)?shù)厝嗣褚詾楹赖木褙敻弧?/p>

1 鹽關(guān)井鹽的生產(chǎn)歷史

鹽關(guān)井鹽制作工藝歷史悠久，大約歷經(jīng)4000多年的歷史進(jìn)程。

據(jù)《禮縣文史資料》第二輯（禮縣政協(xié)文史資料委員會編，1995年10）陳建榮寫的“鹽官鹽業(yè)的興衰”一文考證，鹽關(guān)井鹽的早期開發(fā)，以開鹵池供馬飲用為主。因為當(dāng)時的煮鹽工具主要是陶器、青銅器。陶器容積小，青銅器煮熬鹽后受到的腐蝕很大，還影響鹽的色澤。所以，煮水成鹽的產(chǎn)量少，質(zhì)量低，規(guī)模小，更沒有作為商品進(jìn)入流通領(lǐng)域進(jìn)行貿(mào)易。早期這種原始的開發(fā)和使用井鹽的方式持續(xù)了很長的時間。以后經(jīng)歷上千年的實踐和總結(jié)，特別是隨著鐵器的出現(xiàn)和大量使用，提高了鹽的產(chǎn)量和質(zhì)量，才逐漸出現(xiàn)了能大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)食鹽的成熟技術(shù)，出現(xiàn)了食鹽交易市場。這種制鹽方法直到解放后還在使用。從1952年開始，鹽關(guān)食鹽生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，1958年設(shè)鹽關(guān)化工廠，生產(chǎn)以食鹽為主的系列化工產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，1960年鹽關(guān)的化工廠每年能生產(chǎn)食鹽136.79噸，鉀鎂肥1.87噸，純堿0.47噸，鹽酸118噸，石硫合劑2.78噸，燒堿0.47噸。

1972年，禮縣實現(xiàn)了村村通汽車，從外地運來的食鹽價格更低，鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝必須用木柴燒煮熬制，禮縣境內(nèi)森林面積經(jīng)多年砍伐大量減少，生產(chǎn)成本很高，市場競爭力弱，井鹽生產(chǎn)開始衰落，產(chǎn)銷量逐年減少，至20世紀(jì)80年代后期鹽關(guān)井鹽停產(chǎn)。

2 鹽關(guān)井鹽的生產(chǎn)工藝

2.1 打井

生產(chǎn)井鹽的第一步是打井。

鹽關(guān)鎮(zhèn)的鹽井是冒水泉，水滿自流，和四川等地同時期的深達(dá)幾百米的井鹽相比較，打井比較方便。鹽井用鋤頭和十字鎬等工具靠人工挖鑿而成，是典型的大口淺井。鹽井的大小和深度不一，井徑大的有2～4米，小的僅1米；井的深度一般在幾米至幾十米，多數(shù)井深度在20米以下。井口用石料加固并砌高，距離地面80厘米以上，以防止下雨天地面雜物落入。井口的形狀大多為六邊形，上面覆蓋鐵網(wǎng)作為井蓋。由于井的深度為20米以下的淺井，除非地震等自然災(zāi)害發(fā)生，鹽井使用壽命較長，也少有垮塌等事故的發(fā)生。井水含氯化鈉大約5%，由于人不能直接飲用含鹽量高于0.15%的鹽水，所以井鹽水僅作為制鹽的原料。

鹽井周圍還要建設(shè)鹽臺和鹽鍋房，用于濾鹽土吸附鹽水和曬鹽、熬鹽。

2.2制取吸附鹽水的載體——濾鹽土

采用以前淋漏過食鹽的舊泥土，適當(dāng)增加一些干凈無污染的新土。新土選用含硅酸鹽較多吸附力較強(qiáng)的干土，一般取懸崖邊的生土為佳。將土堆放在鹽土臺邊角，用镢頭挖開，用刨子仔細(xì)打碎，拿鐵锨翻動，再用耙子耙平，晾曬。以上過程反復(fù)多次，直至生土變細(xì)變均勻，沒有明顯的粗大顆粒，即成為“濾鹽土”，儲存?zhèn)溆谩?/p>

2.3 用濾鹽土富集氯化鈉——澆灌鹽水

用木質(zhì)馬勺將從井里取出的鹽水潑灑到濾鹽土上，盡量潑灑均勻至飽和，曬干后氯化鈉就吸附在濾鹽土上。一次吸收的量太少，要反復(fù)多次潑ef356482286caa1556cbcc2b6f9dffb57ad8ea259f97a2a1ed02d5f49c00e99d灑和晾曬。晚上為了防雨淋（淋雨會使食鹽損耗，濃度下降），用木锨攢起來，苫上帆布；白天重新鋪開晾曬和澆鹽水。反復(fù)潑灑、晾曬7至8天，濾鹽土吸附大量的鹽允變成“熟土”。把熟土搬回鹽房存放，以備淋取濃鹽水用。

2.4 洗脫濾鹽土上的井鹽——淋水

先將熟土用竹簍裝成“鳥窩狀”，上大下小，高度大約為20厘米，然后將裝好的“簍子”整齊地碼放在槽板上。一鍋鹽大約需要30～40個簍70再將井鹽水直接緩慢地添加在簍子里濾鹽土上部中間的小窩中，讓其慢慢滲出，槽板下置大桶承接流出的鹽水。大約10小時，一排簍子的鹽水可全部淋完。此濃鹽水水色發(fā)黃，味咸略苦。第一次的鹽水淋完后，要繼續(xù)加井鹽水淋洗三次，淋出的溶液依次稱為頭淋、二淋、三淋和末淋水，除末淋水外，其余的都是熬制井鹽的溶液。而末淋水（當(dāng)?shù)厝朔Q“繼鍋水”）含鹽量比較低，常用于生產(chǎn)者自家食用。

2.5 熬鹽

將淋濾出來的鹽水加滿一鍋，用木柴點火加熱，先用大火，待其沸騰后改成文火，慢慢持續(xù)加熱，水分不斷被蒸發(fā)出來。當(dāng)溶液量明顯減少時，需添加新的濃鹽水，又用大火加熱至沸騰，再改為文火煮沸。如此反復(fù)，當(dāng)鍋中開始大量“起泡”時，加進(jìn)大約50克玉米面，攪拌，鍋中水分蒸發(fā)后成泥沙狀，很快就有白色氯化鈉固體析出。然后用粗瓷碗撈出固體，冷卻后盛入木桶或陶罐中儲存。制出的食鹽含氯化鈉在93.8～97.7%之間，為粗鹽。

3 鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝中的化學(xué)原理

3.1 濾鹽土

濾鹽土是耐腐蝕、耐高溫、多孔的粘土，不與井鹽中的物質(zhì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。濾鹽土主要成分是硅藻土，為多孔、吸附性較強(qiáng)的物質(zhì)，起到承載食鹽的載體作用，相當(dāng)于現(xiàn)代化學(xué)分析上用的固體吸附劑。因多次使用過，其含有的其它雜質(zhì)較少，特別是多年的實踐證明對人體有害的物質(zhì)比較少。這些吸附劑需要反復(fù)晾曬、打碎、翻動、耙細(xì)，以增大吸附面積，增強(qiáng)吸附能力。因為固體吸附劑的吸附能力與吸附劑的粒度關(guān)系最大，粒度越小表面積越大，吸附力越強(qiáng)。所以在預(yù)處理階段要反復(fù)加工，使濾鹽土粒度越細(xì)越好。

濾鹽土作為吸附劑既吸附氯化鈉等溶質(zhì)，又吸附溶劑水。所以一次吸附中含有的氯化鈉并不多，根據(jù)氯化鈉在水中的溶解度隨溫度的變化不是很大的特點，古人發(fā)明了在濾鹽土上反復(fù)潑灑、晾曬井鹽水的方法，使濾鹽土最大限度地吸附氯化鈉。這一過程深刻體現(xiàn)了古代勞動人民的聰明才智，是極富創(chuàng)造性的手工技術(shù)，實際上應(yīng)用了表面吸附的化學(xué)知識。

3.2 淋水

這個過程是用井鹽水洗脫濾鹽土吸附的溶質(zhì)氯化鈉，收集成濃鹽水的過程。將洗出的頭淋、二淋、三淋水混合，使原來自然狀態(tài)下的井鹽水濃度由5.18%提高到了11.14%，濃度提高了一倍。這一操作過程，相當(dāng)于現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)上從離子交換樹脂中洗脫鈉離子的過程。將熟土用竹簍裝成上大下小的梯形，是為了增大鹽水洗脫時的接觸面，通過重力作用加快洗脫速度和效率。一次用30～40個竹簍，相當(dāng)于幾十個離子交換柱聯(lián)用，比用一個的速度和效率大大提高，為大規(guī)模食鹽生產(chǎn)創(chuàng)造了必要的技術(shù)條件。

3.3 熬鹽

熬鹽就是蒸發(fā)水分析出氯化鈉的過程。熬鹽過程中待鍋中起泡時，加玉米面，從晶體學(xué)的角度來說，是加入少量能促進(jìn)晶體形成的晶種，有利于食鹽形成大晶體，而玉米面不但有利于晶體迅速形成，且作為食物對人體無害，也不會影響食鹽的品質(zhì)。這也是古代勞動人民反復(fù)實踐中得出的晶體學(xué)知識。

4 鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝的文化和教育價值

由于國家強(qiáng)制使用加碘有機(jī)精鹽的規(guī)定，鹽關(guān)手工制作的井鹽不再具有市場競爭力，這項傳統(tǒng)手工業(yè)技術(shù)后繼無人，瀕臨失傳的危險。系統(tǒng)研究和整理記錄鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝過程，是甘肅省文化大發(fā)展的需要，具有重要的人文和科學(xué)技術(shù)教育價值。

4.1 厚重的歷史文化價值

大量考古資料證明，秦帝國建立之前，曾把甘肅省禮縣作為發(fā)跡之地經(jīng)營了幾千年。鹽關(guān)作為禮縣的交通要道，其生產(chǎn)的井鹽質(zhì)優(yōu)價廉，是周邊商品流通的重要戰(zhàn)略資源，為秦帝國的建立和統(tǒng)一全t3Ewl35xb66txT6ZLHoOC6CC8DCfg9E/PgCVeh14Zqw=國提供了強(qiáng)大的財力支持，是其立國之本。鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝是先秦時期古代勞動人民智慧的結(jié)晶，應(yīng)當(dāng)作為秦文化遺產(chǎn)的一部分加大保護(hù)力度，使井鹽文化得以傳承。目前，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)把鹽關(guān)鎮(zhèn)鹽井列成為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)（編號為61-Ⅷ-7）予以保護(hù)，建有保持原貌的鹽井祠，為井鹽文化的研究提供了必要的條件，但目前面臨研究人員和經(jīng)費的不足，需要我們加大投入力度。

4.2 豐富的科學(xué)教育價值

鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝將自然狀態(tài)下濃度較稀的鹽水加工成濃鹽水制鹽，節(jié)約了燃料，降低了成本，提高了鹽的產(chǎn)出率，集中體現(xiàn)了古代勞動人民豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗和高超的科學(xué)技術(shù)手段，其過程蘊含了大量的現(xiàn)代化學(xué)知識，具有極高的科學(xué)技術(shù)史教育價值。

總之，鹽關(guān)井鹽生產(chǎn)工藝是獨具地域特色的寶貴文化遺產(chǎn)，其系統(tǒng)研究還處于起步階段，許多問題還有待于我們作進(jìn)一步的深入研究。隴南師范高等專科學(xué)校作為地方高校，應(yīng)當(dāng)在這一領(lǐng)域發(fā)揮出自己的社會服務(wù)功能，占領(lǐng)這一文化高地，為甘肅的文化強(qiáng)省建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。