Битумы

Битумы, общее название природных или искусственно полученных веществ, состоящих из углеводородов и их производных в газообразном, жидком, полутвердом и твердом состояниях. Первоначально, еще с древних времен, термин Б. относился к природному асфальту, но постепенно распространился на чрезвычайно обширную группу весьма разнообразных но фпзич. и химич. свойствам природных и полученных перегонкой веществ. Особенно широко термин Б. стал применяться за последние десятилетия с распространением в промышленности и быту продуктов переработки нефтей, ископаемых углей, торфа, сланцев, са-пропелей и т. д. Битумы, или битуминозные вещества, подразделяются на три класса: 1) природные Б., как они встречаются в природе, 2) ииробитумы, то есть вещества, которые при нагревании дают продукты и отгоны, более или менее подобные чистым природным Б., и 9) остаточные Б., получаемые как продукты отгона чистых Б. и ппробитумов, и их побочные продукты от других химических процессов.

К классу природных Б. относятся: 1) г а з о о б р а 8 н ы е Б., то есть естественные горючие газы, 2) ж и д к и е Б.— нефти, горный деготь, или мальта, и гудрон и 3) твердые и вязкие Б. — горный воск (смотрите Озокерит), асфальты и асфальтиты (грагампт, альбертит, гильсонит и др.). К природным Б. относятся и Б., пропитывающие различные горные породы, частью с сохранением за последними названия самих Б. Природные битумы—жидкие, вязкие и твердые—все растворимы в летучих органических растворителях, каковыми в первую очередь являются бензол, сероуглерод, четыреххлористый углерод и др.

К классу пиробитумов относятся битуминозные сланцы, частью или совершенно нерастворимые в указанных растворителях. К нерастворимым пиробиту-мам относятся битуминозные сланцы Сев.-здн. области и Эстонии (кукерсит!,i), австралийские и шотландские и нерастворимые части сланцев нашего Поволжья, Вюртемберга и Бадена в Германии и Отена во Франции, которые частью все же растворимы. Растворимые Б. сланцев, сапронолей (ила гниения), торфа, бурого и каменного углей представляют переходные формы к природным Б., например нефтям.

Остаточные Б., получаемые при переработке природных Б. и пиробитумов, по растворимости аналогичны природным Б.

Нерастворимые Б. считаются продуктами медленной дезоксидации и полимеризации соединений переходного характера, возникающих из лсиров, смол и восков (основных исходных органических материалов) при сильном давлении. После нагревания такие нерастворимые Б. становятся растворимыми, то есть деполимернзуются, что и подтверждено опытным получением таких нерастворимых Б. По Зиглеру, процесс битуминизации, то есть превращения растительных и жи-вотных ВОСКОВ и яснров в Б., для которых они являются исходным материалом, дается в следующем подразделении фаз.

1. А н а б и т у м ы — Б. в стадии образования. Сюда относятся сапропелевые вос-кн, воски водорослей, адппоцнр (трупный воск) и, предположительно, озокерит. Все эти вещества состоят из восковых эфиров, отчасти из свободных жирных кислот и углеводородов. Эти вещества растворимы в бензоле, сероуглероде и других органических растворителях.

2. Полибитумы — конечные продукты метаморфоза Б., ставшие нерастворимыми вследствие процессов полимеризации и конденсации. Сюда относятся Б. большинства битуминозных пород, например высокомолекулярные, полимеризованные, нерастворимые в бензоле Б. богхедов и некоторых перечисленных выше сланцев. Однако, если эти битумы подвергнуть нагреву, то они приобретают способность растворяться, отчасти или полностью, в бензоле.

3. Катабитум ы—продукты разложения полибитумов, получившие способность растворяться после воздействия повышенной ί°. Могут происходить и непосредственно из анабитумов. В большинстве случаев—вязки или текучи; при нагревании, вследствие деполимеризации или расщепления, превращаются в вещества с более низким молекулярным весом, то есть в углеводороды нефти. Они образуют растворимую в бензоле часть богхедов, сланцев, а равно твердые черные смолы и некоторые другие сорта мальты.

4. Э к г о н о б и т у м ы, или нефти, состоят главн. образом из углеводородов, содержащих еще остатки высокомолекулярных легко разлагающихся катабитумов, иногда анабитумов (жирные кислоты и их сложные эфиры). При крекинге (смотрите Крекинг-процесс) катабитумы дают в результате расщепления углеводороды нефти.

δ. О к с и б и т у м ы, или а с ф а л ь-т ы, происходят из экгонобитумов вследствие окисления и полимеризации. Возможно и непосредственное образование их из одной из предыдущих фаз. Сюда относятся асфальты, блестящая смола, грагамит, альбертит, гильсонит.

Отдельные фазы этого цикла перекрещиваются и перекрывают друг друга, а потому один какой-нибудь Б. может содержать примесь не только генетически соседних Б., но и более отдаленных фаз. Процессы превращения могут совершаться и минуя промежуточные фазы, например из анабитумов в катабитумы, минуя фазу иолибитумов. Каждая промежуточная форма, не исключая и первой и полибитумов, может превращаться в конечном счете в нефть и асфальт. Факторами в этом случае являются геологические деформации — сбросы, сдвиги, выбросы магмы и другие явления, сопровождающиеся значительным выделением тепла. Не исключено также влияние контактовых процессов в связи с окружающими горными породами.

В промышленности, технике и быту термину Б., или б и т у м е н, придают нередко узкий и специфический характер, имея в виду Б. асфальтов, асфальтитов и тому подобное. При большом разнообразии ходовых номенклатур для так пазыв. битуминозных и асфальтовых материалов в разных странах и в пределах даже каждой из них, ныне и в этой более узкой области битуминозных веществ получает права гражданства установленная на конгрессе в Милане в 192G году номенклатура Международного общества дорог. Во всех остальных областях, однако, вся номенклатура, и техническая и даже научная, еще далеко не может считаться окончательно установленной в связи с недостаточной изученностью битумов в целом во всем их разнообразии. II. Э. Шпильман в своей работе посвящает главу номенклатуре битуминозных веществ, принятой разными авторами с 1908 г., приводя определения асфальтов, асфальтовых пород, асфальтенов, асфальтитов, битумов, природных битумов, битуминозных веществ, карбенов, карбоидов, диасфальтенов, мальты, маль-тенов, смол, ппробитумов, пеков, или вара,

восков и давая ряд схем для указанных Б. в их связи между собой, и в том числе вышеприведенную схему Энглера. Абрагам также посвящает в обширной работе отдельную главу терминологии и классификации битуминозных веществ, предлагая свою систему классификации, опирающуюся на 4 основных признака: происхождение, физические свойства, растворимость и хим. состав, характеризуя с помощью их главнейшие типы битуминозных веществ. По происхожде н и ю он делит Б. на: 1) природные — минеральные, растительные и животные и 2) пирогенетические, полученные фракционированной дистилляцией, дистилляцией с разложением, нагреванием в закрытых котлах и с продувкой воздухом. В отношении физ. свойств он отмечает: 1) цвет в массе — светлый (белый, желтый или коричневый) и темный (черный); 2) консистенци ю, или тверд ост ь,—жидкую, вязкую, полутвердую, твердую; 3) излом — неровный или раковистый, 4) блеск — восковой, смолистый, тусклый; 5)на о щ у п ь— липкий, нелипкий и жирный; 0) з а-п ах — нефтяной, смолистый; 7) летучесть— летучие и нелетучие; 8) п л а в-кость — легкую, трудную, неплавкость (или только плавкость с разложением);

9) раствор и мост ь—неминеральных компонентов в сероуглероде и дистиллятов от 300 до 350° в серной кислоте. II о х и м. составу Б. представляют собою: 1) углеводороды, 2) окисленные соединения (углерод, водород и кислород), 3) кристаллизующийся при низких t° парафин, 4) минеральные примеси (неорганические вещества). На основе этой классификации Абрагам и характеризует по четырем указанным признакам битуминозные вещества, имеющие наибольшее значение: нефти, минеральные воски, аефальты, асфальтиты, асфальтовые пиробитумы, смолы, или дегти, и пеки, или вары.

Б. получили широчайшее применение в жизни, в промышленности, технике, обороне, быту, но привлекали к себе совершенно неодинаковое внимание и во всем мире и у нас. Из природных битумов наибольшее внимание и наиболее обширную литературу вызвала нефть и ее производные; значительно меньшее—природные горючие газы, аефальты и асфальтовые породы; еще меньшее ·—· пиробитумы в виде сланцев и сапро-пелей; совершенно ничтожное внимание уделено минеральным воскам (озокериту), вся литература о которых ограничивается несколькими книгами и небольшим числом статей. Все растущее применение и значение искусственно получаемых Б. усиливает и значение природных Б., приобретающих еще ббльшую ценность при совместном использовании с первыми. В условиях экономического развития СССР как природные, так и искусственно получаемые битумы играют очень большую роль в самых разнообразных отраслях промышленности, техники, обороны и в быту; поэтому изучение Б., их месторождений, методов добычи, переработки и использования, вместе с дальнейшим развитием выработки искусствен ных Б., является одной из важных задач народного хозяйства.

Лит.: М а р и у сс о н И., Асфальт, М.—Л., 1926; Богданович К. И., Очерк месторождений нефти п других битумов. Курс лекций, PIIO ВСПХ, Петроград, ι92 I; Spiel m a η n I‘. Ε., Bituminous Substances London, 1955; Abraham 11. Asphalts and Allied Substances London, 19.0; Richardson C. Tli. Modern Asphalt Pavements. New York .908; Engler C. und Hiller H., Das IirdOl, B. 2, Leipzig 1909; Engler C., «Chemiker Zeitung>, 19.2 8, 10. П. Пальчинский.