Битум
| Битум | |
|---|---|
 Естественный выход на земную поверхность битума на нефтеносном месторождении McKittrick в Калифорнии | |
| Сделано из | асфальт |
| Продуцируется | нефть |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Би́тумы(отлат.bitūmen—горная смола,«асфальтовый») — продуктвыветриваниянефти[1].Твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесьуглеводородови ихазотистых,кислородистых,сернистыхиметаллосодержащихпроизводных.
Свойства
[править|править код]Битумы нерастворимы вводе;полностью или частично растворимы вбензоле,хлороформе,сероуглеродеи другихорганических растворителях.Плотностьбитума 0,95—1,50 г/см3,его свойства зависят от качества входящих в смесь нефтей, главным образом, их окислённости и насыщенности серой. Бо́льшая часть запасов природного битума содержится в породах с низким (1—3 %) или средним (3—5 %) содержанием[уточнить];лишь 13 % изведанных запасов залегают в породах, содержащих свыше 5 %. Причём, большинство этих богатых битумом месторождений находятся вКанаде(71 %) иВенесуэле(27 %)[2].
Битум являетсяаморфным веществом,то есть в твёрдом состоянии проявляет свойства жидкости. Чтобы доказать это, в 1927 году профессорКвинслендского университетаТомас Парнелл поместил битум в воронку и стал ждать, когда он вытечет.Экспериментподтвердил его теорию — первая капля упала через восемь лет. Специалисты университета продолжали наблюдения и после смерти учёного, установив за 80 лет, что битум истекает по одной капле каждые девять лет, за что в 2005 году университет удостоилсяШнобелевской премии[3].
Классификация
[править|править код]
Природные битумы— полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой. К ним относятся естественные производныенефти,образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления или тектонических процессов[2].Их добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом (битуминозные пески).
По составу, зависящему от состава исходных нефтей и условий их преобразования, условно подразделяются на несколько классов:
Искусственные битумы(технические битумы) — это остаточные продукты переработки нефти,каменного угляи сланцев. По составу близки с природными битумами.
История
[править|править код]Битум — древнейший строительный и отделочный материал. Как показали раскопки в сирийском урочищеУмм-аль-Тлель,о клеящих свойствах природного битума было известно ещенеандертальцамв эпохунеолита,применявшим разогретый битум для прикрепления каменных наконечников к древкам копий[5].Битумная посуда предшествовала глиняной. Битум использовали в строительстве для изоляции достаточно редкого дляМесопотамиидерева. Природный битум часто использовался как связующее вещество при создании мозаик изполудрагоценных камнейи раковин (Урский штандарт,мозаичноепанноиз аль-Убейда).
В древнем мире монополия на природный битум изначально принадлежала Месопотамии и составляла значительную часть экспорта. ВДревнем Египтебитумом пользовались длябальзамированияимумификации.ВДревнем Шумере[6]эту субстанцию называли «эсир», аккадцы — «идду», арабы, проживавшие на территории Ирака, дали ей много имён: «сайали», «зифт» и «кар». В древности битум использовался также для строительства ассирийских и вавилонских домов, дорог, каналов и систем орошения. Здесь он проявлял свои гидроизоляционные свойства. Существует гипотеза о том, что при строительстве Висячих садов Семирамиды также использовали битум[источник не указан 168 дней].
Добыча и переработка природных битумов
[править|править код]
Процесс добычи и комплексной переработки природных битумов производится в следующей последовательности:
- добыча битумосодержащей породы;
- разделение битумосодержащей породы на органическую и минеральные части;
- транспортировка битума;
- переработка битума.
В зависимости от условий залегания и физических свойств сырья разработка месторождений природных битумов осуществляется следующими способами:
- карьерным и шахтным очистным, при которых породу извлекают на поверхность, где из неё экстрагируют битум растворителем или горячей водой с добавкойэмульгирующихсоставов;
- шахтным дренажным, при котором природные битумы добываются в шахте самотёком через систему восходящих дренажных скважин, пробурённых из горных выработок;
- скважинным внутрипластовым, при котором природные битумы добываются путём термического или иного воздействия на битумонасыщенные породы через скважины, пробурённые с поверхности.
Рудничными (карьерным и шахтным) способами разрабатываются месторождения с битумонасыщенностью вмещающих пород не менее 10 % и глубиной залегания 60 — 90 метров. Коэффициент извлечения битума при этом до 85 — 90 %. Примером такой добычи являетсяЯрегское нефтяное месторождениевРеспублике Коми.
Скважинными способами разрабатываются месторождения жидких природных битумов (битуминозная нефть) с глубиной залегания, как правило, более 100 метров. При скважинных способах коэффициент нефтеотдачи достигает в среднем 30 %. ВТатарстанебитуминозную сверхвязкую нефть в экспериментально-показательном и пока убыточном проекте добывают на Ашальчинском месторождении. Здесь пробурено несколько пар дугообразных с выходом на дневную поверхность скважин. В паре скважины располагаются параллельно друг над другом на расстоянии несколько метров. Одна скважина предназначена для закачки пара, прогревающего пласт, другая — для откачки нефти, ставшей менее вязкой под воздействием прогрева.
Природные битумы не являются сами по себе товарным продуктом, как нефть или газ. Для получения из них товарного продукта нужны дополнительные технологические процессы. В качестве товарного продукта переработки природных битумов может рассматриваться «синтетическая нефть» — вид сырья, альтернативный природной нефти. Кроме того, являясь многокомпонентным полезным ископаемым, природные битумы помимо углеводородов нередко содержат нафтеновые кислоты,сульфокислоты,простыеисложные эфиры,серу,редкие цветные металлы(ванадий,никель,рений) в кондиционных концентрациях. Минимальная концентрация ванадия в природных битумах, при которой выгодна его промышленная добыча составляет 120 г/т, а никеля — 50 г/т[7].
Применение
[править|править код]Битумы — широко распространённый и известный инженерно-строительный материал, используемый в разных сферах:
- для устройства гидроизоляции встроительстве дорог,зданий и сооружений, прокладке трубопроводов;
- в производствеасфальтобетона;
- при изготовлениикровельных материалов;
- влакокрасочнойи кабельной промышленности;
- для заливочных аккумуляторных мастик и др.
Битумы обладают недостатками при использовании их в дорожном строительстве. К ним относятся:
- высокая термическая чувствительность (размягчение при высоких температурах и хрупкость при низких);
- плохие механические характеристики и низкая упругость;
- склонность к старению (высыхание).
Для решения этой проблемы в дорожном строительстве используют «модифицированный битум»[источник не указан 2379 дней].
См. также
[править|править код]
- Атабаска(месторождение битуминозных песков)
- Асфальтобетон
- Битумизация грунтов
- Битуминозные пески
- Битумная черепица
- Битумный раствор
- Гудрон
- Ихтиол
- Метод кольца и шара
- Смоляная яма
- Патчер
Примечания
[править|править код]- ↑Лисичкин С. М. Очерки по истории развития отечественной нефтяной промышленности: дореволюционный период. М., Л.: Гостопиздат, 1954. С. 13.
- ↑12БИТУМЫ//Большая российская энциклопедия:[в 35 т.]/ гл. ред.Ю. С. Осипов.—М.:Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
- ↑Шнобелевская премия 2005.Шнобелевская премия.Дата обращения: 1 марта 2021.Архивировано12 мая 2021 года.
- ↑Каширцев В. А.Органическая геохимия нафтидов востока Сибирской платформы. Якутск: ЯФ СО РАН, 2003. 160 с.
- ↑Хайэм, 2024,с. 59.
- ↑Битум-древнейший строительный и отделочный материал.Дата обращения: 10 октября 2011. Архивировано изоригинала8 августа 2014 года.
- ↑Искрицкая Н. И.«Экономические показатели освоения месторождений природных битумов»Архивная копияот 15 августа 2014 наWayback Machine
Литература
[править|править код]- Химическая энциклопедияНИ «Большая российская энциклопедия»,М.,1988.
- Битумы природные —Горная энциклопедия.
- Битумы. Получение и способы модификации/Д. А. Розенталь,А. В. Березников, И. Н. Кудрявцева и др.; [Под ред. Д. А. Розенталя]. Ленинград: ЛТИ, 1979.
 | |
|---|---|
| В библиографических каталогах |
- Том Хайэм.Мир до нас. Новый взгляд на происхождение человека = Tom Higham. The World Before Us: How Science is Revealing a New Story of Our Human Origins. —М.:Альпина нон-фикшн, 2024. — С. 396. —ISBN 978-5-00139-672-7.