岩盐溶解机理

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第792页（1639字）

(一)注水速度对岩盐溶解速度的影响

淡水用泵注入岩盐溶腔，淡水流速直接影响岩盐溶解速度及溶腔形状，这是因为溶腔中存在着不同含盐量的体积液。只要属于层流的流态，却又与溶腔内的流速无直接关系。若溶腔内已充满淡水，而注水速度很慢，返出卤水带走的盐量小于溶腔中溶解的盐量，则溶腔中水的盐度将相应增高，溶盐速度相应减慢，直到返出卤水的浓度等于溶腔内的溶盐速度为止；反之，若返出卤水带走的盐量大于溶腔中溶解的盐量，溶腔中水的盐度将相应降低，溶盐速度相应加快，直至达到新的平衡。

(二)岩盐溶解时的浓度、速度分布特征

岩盐溶解时，与岩盐表面接触的水密度增大，并沿岩盐表面向下流动。此边界层的流速是该层卤水密度与主体水密度之差以及企图阻止其流动的粘性剪力的函数，其浓度、速度分布曲线见图3－3－1、3—3－2。

图3－3－1 浓度分布曲线

图3－3－2 速度分布曲线

(三)岩盐的质量传递

在同一温度下，岩盐在水中的质量传递速率随氯化钠的扩散常数和运动粘度的增加而增大，见图3－3－3、3—3－4。

图3－3－3 氯化钠水溶液在18℃时的扩散常数D

图3－3－4 氯化钠水溶液在20℃时的运动粘度v

(四)岩盐表面层扩散传递特征

当岩盐从一固体表面进入一流体边界层并被传递至溶液中时，必须通过与岩盐接触的静止水膜进行扩散。扩散的质量传递速率应等于扩散系数与浓度梯度的乘积；扩散传递的方向与盐度减少的方向一致。岩盐一经进入边界层，便在分子扩散及对流的共同作用下进行传递。对流传递又通过改变岩面的浓度梯度，影响其溶解速率。

(五)自然对流时的岩盐溶解速率

可通过理论计算或实际测定来确定。初始光滑表面的实测值和计算值相近似，见图3—3－5所示美国几个矿床的实例；但由于岩盐表面不平整，其最终平均速率的计算值却比测定值小得多，见图3－3－6、表3－3－1。

图3－3－5 岩盐的对流溶解－初始速率

图3－3－6 岩盐的对流溶解－最终速率

1－光滑表面的理论溶化速率曲线 2－调整速率曲线

表3－3－1 对流溶解数据

注：①最终平均速率实验值与其计算值之比。

(六)强制对流与岩盐的溶解路径

淡水一进入盐水区，因重力分异作用立即向溶腔顶部上升，在静止的盐水中形成高速的运动，从而波及盐水中所有质点。边界层盐水的运动本来是沿岩盐层表面进行的，但注入淡水造成的运动会干扰边界层速度，使边界层中某些流动质点改变运动路径，沿着与原有流动方向成90度的方向继续运动。

溶腔壁面的粗糙或凹陷使边界层的盐水沿着许多弯曲路径运动，惯性力又可使它偏向新的路径。但盐水具有分层的特点，故其运动主流方向仍继续沿着分层方向(水平方向)进行。当盐水浓度分布曲线已达到稳定状态时，出口盐水浓度也保持恒定。