Открыть сервис
Главная → Блог → Природные битумы: классификация и свойства

Природные битумы: классификация и свойства

Природные битумы — это твёрдые, вязкие или вязкопластичные природные образования, представляющие собой смеси высокомолекулярных углеводородов (преимущественно метанового, нафтенового и ароматического рядов) и их неметаллических производных (кислородных, сернистых, азотистых соединений). Они относятся к классу природных горючих ископаемых, образуются в результате естественных процессов дегазации, окисления и полимеризации нефти при её выходе на земную поверхность или в приповерхностные зоны земной коры. Ключевые отличительные свойства — растворимость в органических растворителях (хлороформе, сероуглероде, бензоле), плавкость при нагревании и гидрофобность.

Классификация природных битумов

В зависимости от консистенции, степени окисленности и условий залегания выделяют несколько основных классов природных битумов.

Мальты

Вязкие жидкости или полужидкие массы. Содержат значительное количество лёгких и средних фракций (до 40–60 % масел), поэтому обладают повышенной текучестью. Залегают обычно в виде жил, гнезд или пропитывают трещины в горных породах. Переходный тип между нефтью и более твёрдыми битумами.

Асфальты

Твёрдые или вязкопластичные вещества чёрного или тёмно-коричневого цвета. Содержат меньше масел (20–40 %) и больше асфальтенов и смол. Обладают характерным раковистым изломом и блеском. Типичный пример — асфальт из месторождения Тринидад (озеро Пич-Лейк) и асфальтиты.

Асфальтиты

Наиболее твёрдые и высокоплавкие разновидности (температура плавления выше 100 °C). Практически не содержат маслянистых фракций, состоят преимущественно из асфальтенов. Характерны для зон интенсивного окисления нефти. Представители — гильсонит (уинтаит) в США, асфальтиты месторождений Охинского района на Сахалине.

Кериты

Высокоокисленные, неплавкие и нерастворимые в обычных растворителях битумы. Образуются на конечной стадии преобразования нефти. Встречаются реже, часто связаны с зонами тектонических нарушений.

Озокериты (горный воск)

Отдельный класс, отличающийся парафиновым составом. Это твёрдые, воскоподобные вещества от светло-жёлтого до тёмно-коричневого цвета, состоящие преимущественно из твёрдых высокомолекулярных парафинов (церезинов). Образуются при испарении лёгких фракций нефти в трещиноватых зонах. Крупнейшие месторождения — на Украине (Бориславское) и в Средней Азии.

Физико-химические свойства

Элементный состав

В среднем природные битумы содержат 80–88 % углерода, 8–12 % водорода, до 6–8 % серы, а также кислород и азот. Содержание серы варьирует в широких пределах: в асфальтах Тринидада — до 6 %, в озокеритах — менее 1 %.

Групповой состав

Определяется соотношением трёх основных групп:

Физические показатели

  • Плотность: от 0,9 г/см³ (озокериты) до 1,2 г/см³ (асфальтиты).
  • Температура размягчения (по методу КиШ): от 30 °C у мальт до 150 °C и выше у асфальтитов.
  • Пенетрация (глубина проникновения иглы) — характеризует твёрдость; у асфальтитов близка к нулю, у мальт достигает сотен десятых долей миллиметра.
  • Растворимость: полная или частичная растворимость в сероуглероде, хлороформе, бензоле; нерастворимость в воде и низших спиртах.

Происхождение и залегание

Природные битумы образуются двумя основными путями:

  1. Окислительный — при испарении лёгких фракций и окислении нефти кислородом воздуха в зонах её естественного выхода на поверхность (нефтяные озёра, выходы по трещинам).
  2. Катагенетический — при метаморфизме нефти в глубинных условиях под воздействием температуры и давления.

Формы залегания разнообразны: жилы (асфальтиты), пластовые пропитанные зоны (песчаники, известняки), озёра и покровы (асфальты), гнезда и линзы (озокериты). Крупнейшие скопления природных битумов находятся в Канаде (битуминозные пески Атабаски), Венесуэле (пояс Ориноко), России (месторождения Татарстана, Самарской области, Якутии).

Применение

Исторически природные битумы использовались с древнейших времён: в Месопотамии и Египте — как строительный и гидроизоляционный материал, для мумификации. В современной промышленности сферы применения включают:

Критика и ограничения

Основные ограничения применения природных битумов связаны с их неоднородностью, высоким содержанием серы и металлов (ванадия, никеля), что требует дополнительной очистки и усложняет переработку. Разработка битуминозных песков (например, в Канаде) подвергается критике экологов из-за высокой водоёмкости, энергоёмкости и значительных выбросов парниковых газов при добыче и переработке.

Источники

  • Успенский В. А., Радченко О. А. «К геохимии природных битумов». — Л.: Гостоптехиздат, 1947.
  • Клубов Б. А. «Природные битумы и их промышленное использование». — М.: Недра, 1983.
  • Гольдберг И. С. «Природные битумы СССР». — М.: Недра, 1981.
  • Большая российская энциклопедия, статьи «Битумы природные», «Асфальтиты», «Озокерит».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы