Битумы

Битумы (далее Б) (от лат. bitumen — смола). Первоначально к Б относили только природные образования, в основном нефть и ее естественные производные (чаще всего асфальт). Затем Б стали называть также искусственные асфальтоподобные продукты, получаемые переработкой природных Б, остатков от перегонки нефти, каменноугольной и сланцевой смол (технические Б). Кроме того, название Б распространили на экстракты, извлекаемые органическими растворителями из торфа, бурого угля и др. (Б твердых топлив). Экстракты, извлекаемые из осадков и осадочных пород, называются битумоидами.   Б пользовался человек еще в глубокой древности. Известны сооружения в междуречье Тигра и Евфрата и в Египте, которые возводились с применением Б за 3000 лет до н. э. Б покрывали водохранилища и хранилища для зерна, скрепляли плиты стен и полов во дворцах и храмах; Б использовали для гидроизоляции тоннеля, построенного в начале 1-го тыс. до н. э. под р. Евфратом.   Природные Б подразделяются на нафтиды и нафтоиды. Нафтиды весьма широко распространены в природе — это нефть и ее естественные производные: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты, озокериты и т.д. Мальты представляют собой вязкие сгустившиеся нефти, подвергшиеся выветриванию. Они состоят из масел (40—65%) и асфальтово-смолистых компонентов (не менее 35%). Дальнейшее изменение мальт под влиянием того же фактора приводит к образованию: твердых, но легкоплавких асфальтов, содержащих 60—75% асфальтово-смолистых веществ; асфальтитов — твердых высокоплавких и полностью растворяющихся в и сероуглероде продуктов, содержащих более 75% асфальтово-смолистых веществ; керитов, к которым относят также вещества, характеризующиеся лишь частичной, иногда очень слабой растворимостью в органических растворителях. К Б иногда относят также все углеводородные в своей основе природные газы (газообразные нафтиды). Нафтоиды — нафтидоподобные продукты естественной возгонки органического вещества под влиянием магматического тепла. Они встречаются значительно реже нафтидов, еще очень слабо изучены и не имеют промышленного значения.   Технические Б — продукты, обладающие обычно твердой или вязкой консистенцией и получаемые главным образом из тяжелых нефтяных остатков, богатых асфальтово-смолистыми веществами, следующими методами: глубокой вакуумной перегонкой тяжелых нефтяных остатков — мазутов, гудронов и др. — при 300—350°С (остаточные Б); окислением воздуха тяжелых остатков от перегонки нефти (гудронов и др.) при 260—280°С (окисленные Б); смешением окисленных Б с неокисленными нефтепродуктами (компаундированные Б).   Основные компоненты нефтяных Б — асфальтены, смолы и нефтяные масла. Первые обусловливают твердость Б, вторые — цементацию и эластичность, третьи служат разжижающей средой для смол и асфальтенов. Наиболее важные технические показатели Б: дуктильность, т. е. способность при растягивании давать нить определенной длины (определяется по толщине нити, которая образуется в результате растяжения стандартного образца Б до разрыва), пенетрация, характеризующая вязкость Б (определяется по глубине проникновения в слой Б за 5 сек стальной иглы под нагрузкой 1 н (0,1 кгс)). Кроме того, для характеристики Б обычно определяют температуру размягчения, температуру вспышки и плотность. Промышленность изготовляет твердые, полутвердые (см таблицу) и жидкие Б   Некоторые свойства твердых и полутвердых битумов Б Дуктильность, мм (при 25°С) Пенетрация, мм (при 25°С) Температура размягчения (°С) Температура вспышки (°С) Твердые 1,0-3,0 0,5-4,0 60-90 230 Полутвердые 40-60 4,1-20,0 25—50 180—200   Жидкие Б характеризуются (в зависимости от сорта) следующими данными: пенетрация остатка (после отбора фракций до 360°С) 10—30 мм (25°С); вязкость при истечении через отверстие диаметром 5 мм 5—200 сек (60°С); температура вспышки 65—120°С; до 225° должно перегоняться не более 10%, до 360°С — не более 50%. Твердые нефтяные Б применяют для получения рулонных кровельных материалов (руберойдов) и битумных мастик; полутвердые — в производстве гидроизоляционных материалов (гидроизол, борулин, битуминированные ткани и др.) и обмазок, строительных асфальтовых растворов, асфальтов, битумных пластиков и др.; жидкие — для дорожного строительства.   Заменителями нефтяных Б могут быть продукты термической переработки твердых топлив: высококипящие фракции смол, получаемых при коксовании и полукоксовании каменных углей, каменноугольные пеки, продукты сухой перегонки каменных углей, горючих сланцев и др.   Из общего количества Б, потребляемых в различных отраслях промышленности, свыше 90% падает на долю искусственных Б, получаемых из нефти; их мировое производство составляет десятки млн. т.   Б твердых топлив — продукты, извлекаемые из торфа и бурых углей органическими растворителями. Главные составные части Б твердых топлив — воски и смолы. Наиболее ценны из экстрагируемых продуктов воски; их характерные свойства — высокие температуры плавления, низкая электропроводность, высокая влагостойкость и способность при небольших добавках к другим веществам повышать температуру плавления. Содержание Б в битуминозных торфах составляет: при извлечении бензолом 10—15%, бензином 6—9%. В битуминозных бурых углях (александрийские угли УССР) содержание продуктов, извлекаемых бензолом, достигает 14—16%. Выход Б твердых топлив в производственных условиях обычно составляет 80—85% от их аналитического содержания в топливе. Минимальное содержанке Б в твердом топливе, необходимое для рентабельности процесса, 8—10%.   Получение Б твердых топлив состоит из следующих этапов: подготовка топлива к экстрагированию; экстракция органическими растворителями; отгонка от экстракта основной массы растворителя; освобождение Б от остатков растворителя и воды; сплавлене и разливка Б в форму. Б из твердого топлива извлекают преимущественно в периодически действующих экстракторах, объединенных в батареи.   Б твердого топлива применяют в различных отраслях народного хозяйства: в литейном деле — как один из компонентов модельных составов при прецизионном литье (литье по выплавленным моделям), в электротехнической промышленности как электроизоляционный материал, а также для отделки различных изделий из кожи, дерева, бумаги и др.   Лит.: Крейцер Г. Д., Асфальты, битумы и пеки, 3 изд., М., 1952; Наметкин С. С., Собрание трудов, т. 3, М., 1955; Технология нефти, ч. 3 — Черножуков Н. И., Очистка нефтепродуктов и производство специальных продуктов, М.— Л., 1948; Успенский В. А. (и др.), Основы генетической классификации битумов, Л., 1964; čelak ., Chemie und Technologie des Montanwachses, Praha, 1959.   Н. Б Вассоевич, А. М. Кунин.