Состав растворимого органического вещества горючего сланца Дмитриевского месторождения Кузбасса

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения информации о химической природе органического вещества горючих сланцев Дмитриевского месторождения Кузбасса для определения их энергетического и химического потенциала. Цель работы: охарактеризовать состав углеводородных и гетероорганических соединений растворимого органического вещества горючего сланца Дмитриевского месторождения Кузбасса. Методы исследования: экстракция, жидкостно-адсорбционная хроматография, ИК спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия, двумерная газовая хроматография с времяпролетным масс-спектрометрическим детектором. Результаты. С использованием комплекса современных физико-химических методов анализа детально исследована химическая природа растворимого органического вещества горючего сланца Дмитриевского месторождения Кузбасса. Установлено, что исследуемый битумоид является сложной смесью углеводородных и гетероорганических соединений, в составе которых присутствуют нормальные и изопреноидные алканы, моноциклоалканы, стераны и гопаны, триароматические стероиды, моно-, би-, три-, тетра-, пента- и гексациклические ароматические углеводороды, в том числе фенил- и нафтенозамещенные, и гетероароматические компоненты, содержащие в структуре атом азота, серы и кислорода. Преобладают структуры с повышенной степенью ароматичности. Среди сернистых соединений установлены бензопроизводные тиофена, среди азотистых - карбазолы, фенилхинолины и акридиноны. Кислородорганические соединения представлены более широким набором структур. В их составе идентифицированы алифатические кислоты, ароматические кетоны, бензопроизводные фурана, гидроксипроизводные фенантрена, фенантридина и флуоренона, образование которых может быть обусловлено суммарным действием микробиологических и химических процессов. Полученные результаты позволяют рассматривать исследуемый сланец как сырье для производства ценных химических продуктов, в частности концентратов алифатических кислот - заменителей дорогостоящих индивидуальных аналогов.

The relevance of this work is caused by the need to obtain information on chemical nature of organic matter of oil shale from the Dmitrievskoye deposit of Kuzbass for determining its energy and chemical potential. The aim of the work is to characterize the composition of hydrocarbon and heteroorganic compounds of soluble organic matter in oil shale from the Dmitrievskoye deposit of Kuzbass. Methods of investigation: extraction, liquid-adsorption chromatography, IR spectroscopy, chromatography-mass spectrometry, two-dimensional gas chromatography with a time-of-flight mass spectrometric detection. Results. Using the complex of modern physicochemical methods of analysis, the authors have studied the chemical nature of soluble organic matter of oil shale from the Dmitrievskoye deposit of Kuzbass. It was found out that the bitumoid under study is a complex mixture of hydrocarbon and heteroorganic compounds containing normal and isoprenoid alkanes, monocycloalkanes, steranes, gopans, triaromatic steroids, mono-, bi-, tri-, tetra-, penta- and hexacyclic aromatic hydrocarbons, including phenyl- and naphthene-substituted, and heteroaromatic components having nitrogen, sulfur, and oxygen atoms in their structures. The structures with the increased degree of aromaticity prevail. Benzo-derivatives of thiophene were identified among the sulfur compounds, while carbazoles, phenylquinolines and acridinones were found out among the nitrogenous ones. Organic oxygen compounds were represented by a broader set of structures. They contain aliphatic acids, aromatic ketones, benzo-derivatives of furan, hydroxyl-derivatives of phenanthrene, phenanthridine and fluorenone, which formation may be caused by the combined effect of microbiological and chemical processes. The results obtained allow considering the investigated oil shale as a raw material for production of valuable chemical products, in particular concentrates of aliphatic acids, which could be alternatives to expensive individual analogs.