К природным топливам органического происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть и природный газ. Эти материалы часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

Природный газ. Природный газ является смесью углеводородов, состоящей главным образом из представителей метанового ряда и содержащей небольшие добавки других газов, таких, как азот, двуокись углерода, сероводород и иногда гелий. Обычно основным в природном газе является метан, однако иногда имеются значительные примеси этана и, в меньшей степени, более тяжелых углеводородов. В природе встречаются газы, почти целиком состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают свойством горючести. Различают два типа природных горючих газов - сухие и влажные. Сухие газы состоят в основном из метана и иногда содержат также этан и пропан, однако они не содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться при сжатии. Влажные горючие газы содержат различные количества природного газолина, пропана и бутана, которые можно извлечь посредством сжатия или экстрагирования.

Продукты нефти. Нефть является природной смесью углеводородов, которая при обычном давлении находится в жидком состоянии, однако она содержит растворенные летучие углеводороды, которые высвобождаются и образуют скопления (шапки) в верхней (ближней к поверхности земли) части залежи. При переработке нефти получают лигроин, смазочные масла, мазут и нефтяной кокс.

Мазут. Мазут представляет собой смесь тяжелых жидких углеводородов, остающихся после перегонки нефти. Его состав зависит от состава сырой нефти и технологии ее перегонки. Наряду с каменным углем и природным газом мазут используется в качестве топлива как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности, и вытеснил каменный уголь как топливо для морских и речных судов.

Нефтяной кокс. Твердая компонента, остающаяся после перегонки нефти, называется нефтяным коксом. Эта твердая масса обычно содержит от 5 до 20% летучих веществ, от 80 до 90% связанного углерода, около 1% золы и немного серы. Хотя нефтяной кокс находит применение в ряде отраслей промышленного производства (например, как сырье для изготовления угольных электродов и пигментов для красителей), он представляет большую ценность как источник тепла (имеет высокую теплотворную способность) и используется в больших количествах как асфальтовый гудрон.

Газоконденсаты. Эти продукты состоят в основном из пропана и бутана, которые извлекаются из природного газа в отстойниках. Их получают также на нефтеперерабатывающих заводах, где они называются сжиженными очистными газами. Газы любого происхождения, обладающие высокой летучей способностью, легко преобразовать в жидкое состояние, повышая давление. Затем эти конденсаты можно транспортировать через трубопроводы и в железнодорожных и автоцистернах. Их можно хранить под землей в искусственных или естественных резервуарах или на поверхности земли в специальных резервуарах. См. также НЕФТЬ И ГАЗ
.

Торф. Торф является продуктом отмирания и неполного распада остатков болотных растений под воздействием грибков и бактерий в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа воздуха. Залежи торфа распространены по всему миру, и торф используют в качестве топлива там, где отсутствуют другие, более эффективные виды топлива (с более высокой теплотворной способностью).

Каменный уголь. Каменный уголь представляет собой смесь углеродсодержащей массы, воды и некоторых минералов. Он образуется из торфа в результате длительного воздействия бактериологических и биохимических процессов. В превращении торфа в различные виды каменного угля большую роль играют температура и давление. Действие проточных вод приводит к появлению в пластах каменного угля большего или меньшего количества инородных минералов, которые перемешиваются с углеродсодержащей массой. Эта масса защищена от воздействия воздуха накрывающим ее пластом породы.

Существуют два способа разработки месторождений каменного угля. При разработке открытым способом пласт каменного угля очищается от слоя настилающей породы с помощью экскаваторов, которые используются затем для погрузки угля на транспортные средства. При разработке каменного угля подземным способом сооружается вертикальная шахта или горизонтальная выработка (штольня) в склоне горы, ведущие к пласту каменного угля. При этом каменный уголь извлекается из пласта посредством взрывной отбойки или с помощью механических рыхлителей и затем перегружается в вагонетки или на транспортеры. См. также УГОЛЬ ИСКОПАЕМЫЙ
.

горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в др. виды энергии. Для сжигания Т. служат различные технические устройства - Топки, печи (См. Печь), камеры сгорания (См. Камера сгорания). Существует много горючих веществ, однако к Т. относят только те, которые достаточно широко распространены в природе, причём добыча их не связана с большими затратами, а продукты сгорания практически безвредны. Таким требованиям отвечают вещества, основная составная часть которых - углерод. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения - бурый уголь, горючие газы, горючие сланцы, каменный уголь, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы (солома, лузга и др.). Исключение составляет Т. для ракетных двигателей (см. Ракетное топливо, Металлсодержащее топливо).

В ядерной энергетике применяется понятие ядерного Т.- вещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов (см. Ядерное топливо). Поэтому обычное химическое Т., в отличие от ядерного, называется органическим. Природное органическое Т. - основной источник теплоты, используемой человечеством (70-е гг. 20 в.). На сырье из природного Т. почти полностью базируется нефтехимическая промышленность (см. Основной органический синтез), производство смазочных материалов и т. д. (см. Нефтепродукты).

Первоначально для получения теплоты (огня) пользовались главным образом растительным Т. (дровами и т. д.). Ископаемые Т. - уголь и нефть известны с древнейших времён, но лишь с середины 19 в. эти виды Т. стали вытеснять менее калорийные растительные Т., что имело большое значение для сохранения лесов (см. Охрана природы).

Свойства Т. в значит, степени определяются их химическим составом (в \% по массе). Содержащиеся в Т. химические элементы обозначаются соответствующими символами - С, Н, О, N, S; Зола и вода - соответственно А и W. Влажность и зольность Т. даже в пределах одного его сорта подвержены значительным колебаниям, поэтому для уточнения характеристик часто используют составы Т., отнесённые не только к рабочей массе, то есть подаваемой в топку (обозначается индексом р), но и к сухой массе (с), горючей (г), органической (о). Например, обозначение С ^г‑91 показывает, что горючая масса данного Т. содержит углерода 91\% (по массе). Важнейшая характеристика практической ценности Т. - Теплота сгорания. Для сравнительных расчётов используется понятие топлива условного (См. Топливо условное) с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29308 кдж/кг). Качество каменных углей характеризуется выходом летучих веществ V_л, переходящих в газо- или парообразное состояние при нагревании угля без доступа воздуха. При этом образуется нелетучий остаток, по свойствам которого судят о спекаемости данного угля, то есть его пригодности для коксования. Окисляемость Т. при обычных температурах определяет способы и сроки хранения Т.; при высокой окисляемости Т. могут самовоспламеняться. Способность Т. к самовоспламенению (См. Самовоспламенение) определяют температурой воспламенения. Жидкие Т., кроме того, характеризуются температурой вспышки (способностью смеси паров Т. с воздухом воспламеняться без загорания самой жидкости). Эта характеристика имеет определяющее значение при сжигании Т. в двигателях внутреннего сгорания. Возможность получения высоких температур при сжигании Т. зависит от жаропроизводительности T_a - максимальной температуры, теоретически достигаемой при полном сгорании Т. в воздухе, причём выделяемая теплота полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания. Механическая прочность твёрдого Т. имеет большое значение при перевозках его на дальние расстояния и многократных перегрузках. При сжигании Т. в виде пыли затрата энергии на Пылеприготовление характеризуется размолоспособностью Т. При слоевом сжигании Т. большое значение имеет также его гранулометрический состав, т.е. содержание в Т. частиц различной крупности. В таблице приведены основные характеристики некоторых Т.

Основные характеристики некоторых топлив

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Вид топлива | Состав, \% (по массе) | Выход | Жаропроиз- | Теплота |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| летучих V_л | водительность, | сгорания Q^р_н |

| | W^р | A^р | C^р | H^р | S^р | N^р | O^р | ,\% | Т_а,⁰С | , Мдж/кг |

| | | | | | | | | (по массе) | | |

| | | | | | | | | | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Дрова | 40 | 0,6 | 30,3 | 3,6 | -0,1 | 0,4 | 25,1 | 85 | 1600 | 10,2 |

| Фрезерный торф | 50 | 6,3 | 24,7 | 2,6 | 0,2 | 1,1 | 15,2 | 70 | 1500 | 8,1 |

| Бурый уголь (канско- | 33 | 6 | 43,7 | 3 | 3,2 | 0,6 | 13,5 | 48 | 1800 | 15,7 |

| ачинский) | 8 | 23 | 55,2 | 3,8 | 1,6 | 1,0 | 5,8 | 40 | 2050 | 22 |

| Каменный уголь | 0,5 | 23 | 63,8 | 1,2 | 2,8 | 0,6 | 1,3 | 3,5 | 2150 | 22,6 |

| (газовый донецкий) | 3 | 0,1 | 83 | 10,4 | 0,05 | - | 0,7 | - | 2100 | 39,2 |

| Антрацитовый штыб | - | - | 85 | 14,9 | - | - | 0,05 | - | 2100 | 44 |

| Мазут | - | - | 74 | 25 | | 1,0 | - | - | 2000 | 35,6* |

| (высокосернистый) | | | | | | | | | | |

| Бензин | | | | | | | | | | |

| Природный газ | | | | | | | | | | |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* Теплота сгорания природного газа дана в Мдж/м³.

Т. по агрегатному состоянию подразделяют на твёрдые, жидкие, газообразные; по происхождению - на природные (уголь, нефть и др.) и искусственные, получаемые в результате переработки природных Т. Например, качество твёрдого Т. может повышаться (без изменения его химического состава) Брикетированием, обогащением, пылеприготовлением. Применяемый в доменном процессе кокс изготовляют нагреванием Т. (главным образом каменного угля) до 950-1050 °C без доступа воздуха (см. Коксование, Коксохимия). Из жидкого природного Т. (нефти) нефтепродукты вырабатывают дистилляцией (См. Дистилляция) (см. Перегонка нефти), Крекингом, Пиролизом. Последний - один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза (См. Нефтехимический синтез). Газообразное искусственное Т. получают из твёрдого и жидкого газификацией топлив (См. Газификация топлив) (см. также Подземная газификация углей, Газы нефтепереработки). О биохимической переработке раститительного Т. см. в ст. Гидролиз растительных материалов.

При современном уровне добычи (1975) разведанных запасов угля хватит на тысячи лет, прогнозных запасов нефти и газа при существующем уровне добычи - лишь на 100-150 лет, а с учётом роста темпов добычи эти запасы могут быть исчерпаны за 50-60 лет. Ограниченность ресурсов газа и нефти и значительное повышение их стоимости вызвали стремление к экономии ископаемого Т. и использованию для получения энергии др. источников (см. Теплоэнергетика, Гелиотехника, Ядерная энергетика, Энергетический кризис).

Так как почти всё добываемое Т. сжигается (лишь около 10\% нефти и газа потребляется в виде сырья), ежегодный выброс в атмосферу Земли веществ, образующихся при сжигании Т., достигает огромных количеств: золы около 150 млн. т, окислов серы около 100 млн. т, окислов азота около 60 млн. т, двуокиси углерода около 20 млрд. т. Для защиты окружающей среды разрабатываются различные методы улавливания вредных веществ из продуктов сжигания, а также такие способы сжигания, при которых эти вещества (окислы азота и CO) не образуются.

Лит. см. при статьях об отд. видах Т.

И. Н. Розенгауз.