Характеристика битумов. 
Битумы, их характеристика и практическое использование

Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). Элементарный состав битумов примерно следующий (в вес.%): углерода 80—85; водорода 8—11,5; кислорода 0,2—4; серы 0,5—7; азота 0,2— 0,5. Характерно, что с увеличением содержания серы в битуме повышаются его плотность (рис. 1) и коэффициент рефракции его масляного компонента (рис. 2).

Битумы на поверхности Земли могут встречаться в виде:

• 1. всякого рода высачивания;
• 2. проявлений, связанных с источниками, грязевыми вулканами;
• 3. пропитанных битумом отложений, выветривавшихся скоплений, даек и жил, заполненных твердым битумом;
• 4. заполненных битумом полостей и каверн в породе;
• 5. горючих сланцев.

Битумы в природе встречаются в твердом состоянии — это гудрон, асфальт, озокерит и пиробитум. Для разделения битумов на группы разработано большое число методов. Наиболее характерными и широко применяемыми в практике являются методы Маркуссона, Н. Фурби, Н. И. Черножукова и Г. А. Тилюпо, С. Р. Сергиенко, А. Бестужева и Д. Баргмана. Применяя различные методы разделения битумов и растворители, получают различные результаты по числу групп, их содержанию и структуре. По методу Маркуссона битумы разделяют на масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды. Часто пользуются делением битума на асфальтены и мальтены, представляющие собой сумму масел и смол. По содержанию масляных фракций битумы делятся на мальту — 40−65%, асфальты — 25−40%, асфальтиты — менее 25%.

Мальты образуются в результате окислительного перерождения нефти в местах ее выхода на поверхность или неглубокого залегания, а также на контакте нефти с водой они представляют собой густую черную нефть, пахнущую сероводородом, обычно с высоким содержанием серы до 9%.Содержит не меньше 35% асфальтово-смолистых компонентов. Плотность около 1,0 г/смі. Считается, что мальта — продукт полимеризации нефти и является промежуточным звеном между органическим веществом, из которого образуется нефть, и самой нефтью.

Природные нефтяные асфальты — это образования, состоящие из продуктов выветривания и полимеризации нефтей. Цвет темный до черного, удельный вес больше 1 до 1,2. При обычной температуре они тверды, вязки, текучи. Размягчаются при температуре 70 °C, а плавятся при температуре выше 100 °C.

Асфальтиты встречаются в природе в чистом виде в форме жил, выполняющих трещины и пластовых залежей. Элементный состав (%): С — 76−86, Н — 8−12, S — 0,25−9, N — 0,3−1,8, О — 2−9. Характерно высокое содержание асфальтенов (до 70%) и относительно невысокое содержание масел (до 30%). Представителями пород, входящих в асфальтиты являются гильсонит, менджек (горная смола), грэгамит. Эти породы являются признаком, указывающим на возможную нефтеносность отложений, вмещающих их жилы.

Асфальтовые пиробитумы — название природных битуминозных веществ, состоящих из неплавких и плохорастворимых в сероуглероде углеводородов и сравнительно свободных от окислений соединений. Среди них различают элатерит, вурцилит, альбертит и имп-сонит. Все четыре происходят от метаморфоза нефти. Асфальтовые пиробитумы по внешности и физическим свойствам совершенно схожи с каменными углями. Они горючи, но не плавки. Часто образуют жилы.

Озокерит является смесью высокомолекулярных твёрдых насыщенных углеводородов (обычно состоит из 85−87% углерода и 13−14% водорода), по консистенции напоминает пчелиный воск, имеет запах керосина. Озокерит светлого цвета, хрупкий, температура плавления — 100 °C, удельный вес меньше 1. Озокерит является продуктом вещественной сепарации нефти и хорошо растворяется в органических растворителях. Озокерит добывается в тридцати различных странах, самые известные месторождения находятся в Нортумберленде, Уэльсе, Шотландии, на полуострове Челекен и в Юте (хотя последний источник уже почти полностью истощён). Залежи озокерита располагаются по обе стороны Карпат, однако единственными местами добычи озокерита здесь являются города Борислав (Львовская область, Украина), Старуня. Считается, что залежи озокерита образуются подобно минеральным жилам, благодаря постепенному испарению и окислению нефти и образующемуся при этом расплавленному парафину, который застывает в расщелинах, где раньше находилась жидкость. В природе озокерит может встречаться в различных формах — от мягкого воскообразного вещества до чёрной массы, твёрдой, как гипс. Озокерит является ценным сырьём для медицинских целей. Так, его использование лежит в основе одного из видов физиотерапии — озокеритотерапии. Благодаря высокой температуре плавления и низкой теплопроводности, озокерит широко используется в реабилитационных целях в виде наружного (аппликационного) лечения воспалительных и дистрофических заболеваний опорно-двигательного аппарата (артриты, артрозы, остеохондроз, миозиты, последствия травм) и нервной системы (невриты, радикулиты).