Optimization of salt crystallization process by solar energy with the use of mirror reflection, case of Chott Merouane El-Oued (South East of Algeria)

Abstract

Purpose. This paper aims to improve the harvesting conditions of the crystallized salt layer of the Salins Merouane El Meghaier (SME) – South East of Algeria, by creating favorable conditions for means of harvesting (harvesters), thanks to the acceleration of evaporation-crystallization process of salt by using an installation of flat mirrors, which reflect solar radiation towards the evaporating surface. Methods. To achieve the objectives, a stall installation contains pans equipped with different mirror surfaces. Compared with other designs, this test unit is installed near the Chott during the months of December and January. Findings. The optimization rate of salt evaporation-crystallization process depends on the surface of the reflection mirror used, which allows obtaining a layer of soft salt easy to harvest during the winter months. Originality. The use of mirrors reflecting solar radiation in salt pans of the unit in Salins Merouane El Meghaier enables to improve the salt exploitation conditions in quantitative, qualitative and economic terms, and to minimize the occupation of agriculture area. Practical implications. The exploitation of solar energy for salt production at the unit in Salins Merouane El Meghaier represents a free source, which is inexhaustible and produces no harmful impact on the environment.

Мета. Оптимізація умов збору шару кристалізованої солі на солончаках озер Меруан і Мельгир у південно-східному Алжирі на основі прискорення процесів її випаровування й кристалізації із використанням системи плоских дзеркал, відбиваючих сонячну радіацію на поверхню, що випаровується. Методика. Для досягнення поставленої мети було виконано моніторинг змін кліматичних параметрів з 1975 по 2010 роки. Розроблено дослідну установку поблизу озера Меруан, що складається з чанів, заповнених розсолом товщиною 120 мм кожен, розміщених у землі та оснащених плоскими простими дзеркалами і дзеркалами, що захоплюють сонячні промені й відбивають їх до поверхні розсолу. Випробування проводилися в період з 12.12.2016 по 1.02.2017. З 09:00 ранку до 16:00 вечора дзеркала рухались за сонцем за допомогою регулювання кутів до положення сонця (азимут і висота). Щодня реєструвалася швидкість вітру, вологість і особливо випаровування, що було зроблено з використанням лінійки, закріпленої у стінці кожного чану. Результати. Встановлено, що для утворення кристалізованого сольового шару завтовшки 40 мм, що підходить для збору, в чанах P1 і P2, оснащених плоскими простими дзеркалами (SM), потрібно 52 дні, а в чанах з дзеркалами P0, що захоплюють сонячні промені й відбивають їх до поверхні розсолу (GM1) – 41 і 43 дня відповідно. Приріст у 9 днів отриманий завдяки використанню SM і 11 днів – GM1, а швидкість оптимізації процесу кристалізації склала 17%, якщо поверхня дзеркала становить 31.49% поверхні розсолу в чані (P2) і 21%, якщо поверхня дзеркала становить 77% поверхні розсолу в чані (P2). Визначено, що майже всі хімічні аналізи солі в чанах ідентичні, вміст галіту становить 95.80 – 95.97%, тобто сонячна радіація не впливає на якість солі. Наукова новизна. Доведено, що процес випаровування та кристалізації солі залежать від розміру поверхні відбиваючого дзеркала, що дозволяє отримати шар м’якої солі, легковидобувної у зимовий період. Практична значимість. Використання дзеркал, що відбивають сонячну радіацію в солезбірних чанах установки на солончаках озер Меруан і Мельгір, покращує кількісні, якісні та економічні показники, а також дозволяє звести до мінімуму задіяні сільськогосподарські території.

Цель. Оптимизация условий сбора слоя кристаллизованной соли на солончаках озер Меруан и Мельгир в юго-восточном Алжире на основе ускорения процессов ее испарения и кристаллизации с использованием системы плоских зеркал, отражающих солнечную радиацию на испаряющуюся поверхность. Методика. Для достижения поставленной цели был выполнен мониторинг за изменениями климатических параметров с 1975 по 2010 годы. Смонтирована опытная установка вблизи Chott Merouane, состоящая из чанов, заполненных рассолом толщиной 120 мм каждый, размещенных в земле, оснащенных плоскими простыми зеркалами и зеркалами, захватывающими солнечные лучи и отражающими их к поверхности рассола. Испытание проводилось в период с 12.12.2016 по 1.02.2017. С 09:00 утра до 16:00 вечера зеркала следовали за движением солнца с помощью регулировки углов к положению солнца (азимут и высота). Ежедневно регистрировалась скорость ветра, влажность и особенно испарение, что было сделано с использованием линейки, закрепленной в стенке каждого чана. Результаты. Установлено, что для образования кристаллизованного солевого слоя толщиной 40 мм, подходящего для сбора, в чанах P1 и P2, оснащенных плоскими простыми зеркалами (SM), потребовалось 52 дня, а в чанах с зеркалами P0, захватывающими солнечные лучи и отражающими их к поверхности рассола (GM1) – 41 и 43 дня соответственно. Прирост в 9 дней получен благодаря использованию SM и 11 дней – GM1, а скорость оптимизации процесса кристаллизации составила 17%, если поверхность зеркала представляет собой 31.49% поверхности рассола в чане (P2) и 21%, если поверхность зеркала составляет 77% поверхности рассола в чане (P2). Определено, что почти все химические анализы соли в чанах идентичны, содержание галита составляет 95.80 – 95.97%, то есть, что что солнечная радиация не влияет на качество соли. Научная новизна. Доказано, что процесс испарения и кристаллизации соли зависит от размера поверхности отражающего зеркала, что позволяет получить слой мягкой соли, легкодобываемый в зимний период. Практическая значимость. Использование зеркал, отражающих солнечную радиацию в солесборных чанах установки на солончаках озер Меруан и Мельгир, улучшает количественные, качественные и экономические показатели, а также позволяет свести к минимуму задействованные сельскохозяйственные территории.