Главная / Методические материалы / Преподавание географии
Черная металлургия — разработка комбинированного урока
Автор(ы): Титкина Светлана Николаевна, учитель химии и биологии
Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 278
межпредметный урок по географии и химии
учитель географии Беликова Н.В.
учитель химии Титкина С.Н.
Цель урока: - сформировать понятие о металлургическом комплексе, его составе, форме организации и безотходном производстве;
- рассмотреть химические и экономические особенности металлургического производства;
- рассмотреть производство чугуна, стали и ферросплавов;
- развитие познавательного интереса;
- воспитание экологической культуры.
Изучив материал урока, учащиеся должны
1) знать: - состав отрасли, принципы размещения комплеска и факторы, влияющие на него, проблемы и перспективы развития.
- технологические особенности производства чугуна, стали и ферросплавов, химизм их процессов, сущность безотходной технологии.
2) уметь: - составлять схему процессов;
- записывать уравнения химических реакций;
- работать с картой и атласом;
- анализировать и объяснять влияние различных факторов на принципы размещения предприятий;
- прогнозировать тенденции развития черной металлургии в свете научно-технического прогресса.
Оборудование: Учебник химии 9 кл, учебник географии 9 кл, контурные карты, атлас, учебная карта “Полезные ископаемые России”, графические конспект (см. Приложение), коллекция “Горные породы и минералы”, “Металлы и их сплавы”, компасы, модель машины, столовые приборы из алюминия и нержавеющей стали, магнитная доска, магнитный набор “Черная металлургия”, магнитные значки полезных ископаемых: “каменный уголь”, “железная руда” и “центр черной металлургии”.
Технические средства обучения: Диапроектор “Пеленг”, слайды “Содержание железа в рудах”, “Доменная печь”, “Конвертор”.
Ход урока
| Учитель географии | I. Значение отрасли
Сегодня на уроке вы познакомитесь с наиболее важной отраслью производства – “Черной металлургией”. Получение металлов тесным образом связано с химией. Слово “химия” восходит к древнеегипетскому “хюмейа”, что означает искусство выплавлять металлы.
До 90 % металлов, применяемых в современном производстве, это черные металлы (железо и его сплавы). Сплавы железа – важнейший конструкционный материал. Основной их потребитель – машиностроение (демонстрация модели машины). Россия занимает четвёртое место в мире по выплавке черных металлов после США, Японии и Китая.
Почему же в станах такое внимание уделяется производству металлов?
II Состав отрасли
Что же включает в себя данное производство?
(Работа с картой и атласом. На магнитной доске появляются карточки с изображением условных знаков “железная руда” и “каменный уголь”)
Характеристика сырья
Первая ступень металлургического производства – это добыча сырья. Какое сырье необходимо?
( Каменный уголь, железная руда)
Где же сосредоточены месторождения каменного угля?
(Работа с картой – определение основных месторождений: угольные бассейны – Донецкий, Кузнецкий, Тунгусский, Печорский, Южно-Якутский, Иркутский)
Каково положение с железной рудой?
(Курская магнитная аномалия, Горная Шория, Приангарское, Качканарское, Костамукшское) | | Учитель химии | Мощные залежи железных руд образованы оксидами железа. Промышленное значение имеют железные руды: бурый железняк Fe2O3 nH2O, красный железняк Fe2O3 и магнитный железняк Fe3O4. Железная руда содержит, пустую породу – главным образом кислородные соединения кремния и алюминия. (Демонстрация куска руды)
Посмотрим на диаграмму, в которой указано содержание оксида железа в руде.
(Показ слайда “Содержание железа в рудах”)
У вас на столе находятся образцы руд и вы с помощью компаса определите, где у вас магнитный железняк (стрелка сильно отклоняется), красный железняк (стрелка незначительно отклоняется) и бурый (стрелка не отклоняется, т.к. не обладает магнитными свойствами). (Практическая работа)
Вторым неменее важным компонентом является уголь. Однако, он также содержит примеси табл.1
Таблица 1. Состав каменного угля
Составная часть
Массовая доля, %
Углерод
66
Водород
4
Кислород и азот
10
Вода
3-8
Зола
4-6
Сера
2-3
Выгодно ли использовать в производстве вещества с примесями?
(Нет)
На горнообогатительных фабриках руду измельчают и с помощью электромагнита отделяют от пустой породы.
Уголь подвергают коксованию – нагреванию до 1000 0С без доступа воздуха в течение 14 ч. Полученный кокс содержит до 98 % углерода.
Что мы с вами сделали с сырьем?
(Удалили примеси)
Процесс удаления примесей называется обогащением.
(Прикрепление на магнитную доску карточек “Горнообогатительная фабрика”, “Коксохимическое производство)
Для начала производства необходим ещё один компонент – известняк
(Демонстрация известняка)
Известняк способствует снижению температуры плавления и удалению оставшихся примесей в виде шлака.
Исходное сырье в металлургии называют шихтой. В состав шихты входит руда, кокс и известняк (флюс).
Производство чугуна осуществляется в доменных печах.
(Слайд “Доменная печь”)
Печь представляет собой усеченный конус высотой более 30 м и диаметром 10 м. Внутри печь выложена огнеупорным кирпичом, а снаружи облицована стальными листами.
Получение чугуна сводится к восстановлению железа из оксидов железа и переводу пустой породы в шлак.
Восстановление оксидов железа в доменной печи происходит по стадии: Fe2O3 -> Fe3O4 -> FeO -> Fe.
Сверху в доменную печь загружают руду, кокс и известняк. Снизу подается воздух, обогащенный кислородом. В нижней части печи горит кокс. Шихта постепенно опускается вниз, а навстречу движутся нагретые газы. Тем самым осуществляется принцип теплообмена и противотока реагентов.
Рассмотрим химизм процесса, протекающего в доменной печи. Запишем уравнения реакций.
- C+O2 = CO2 + Q
При горении кокса развивается высокая температура (17000С).
Проходя через раскалённый кокс, CO2 восстанавливается до СО.
- С+CO2 -> 2CO
- 3Fe2O3 + CO -> 2Fe3O4 + CO2
- Fe3O4 +CO -> 3FeO + CO2
- FeO + CO -> Fe + CO2
Образовавшийся оксид углерода (II) восстанавливает при высокой температуре (700 0С ) оксиды железа.
Железо частично реагирует с углеродом с образованием карбида железа Fe3С, которое растворяется в расплавленном железе.
3Fe + C = Fe3С
Также жидкое железо способно растворять в себе до 4 % углерода и другие примеси. Таким образом, чугун – это сплав железа с углеродом, карбидом железа , так же S, P, Si. Примеси ухудшают качество чугуна. Чугун выпускают из печи несколько раз в сутки. Он выливается огненным потоком при температуре 1500 0С.
Для перевода пустой породы в шлак применяется известняк CaCO3. При высокой температуре карбонат кальция разлагается:
CaCO3= CaO+CO2
Образовавшийся основной оксид кальция взаимодействует с кислотными оксидами пустой породы:
CaO + SiO2= CaSiO3
CaO + Al2O3 =Ca(AlO2)2
Образуется жидкий шлак – смесь силикатов и алюминатов кальция. Шлак, как более лёгкий, всплывает над чугуном. Тем самым предохраняет железо от окисления. Жидкий шлак выпускается в нижней части печи. Доменный шлак в основном используют в строительстве.
В верхней части печи удаляется доменный газ. Он содержит СО. Поэтому его применяют в качестве топлива в воздухонагревателях. Доменный процесс стремятся проводить при возможно высокой температуре. Для интенсификации процессов сгорания кокса и поддержания высокой температуры в доменную печь вдувают подогретый воздух, обогащённый кислородом.
(“Кислородное дутьё”)
Доменная печь работает непрерывно при высокой температуре. Поддержание высокой температуры достигается тем, что все реакции идут с выделением тепла. Таким образом соблюдается принцип теплообмена.
Большинство реакций протекающих в печи являются гетерогенными. Для ускорения процесса перед загрузкой компонены шихты дробят и отбирают куски определённых размеров.
Итак, мы, получили чугун.
(Демонстрация образца чугуна)
(К магнитной доске прикрепляется карточка “Выплавка чугуна”)
По применению чугун делится на три группы: 1) литейный; 2) специальный; и 3) передельный. Именно из предельного чугуна и выплавляют сталь. Сущность предела чугуна в сталь сводится к удалению избыточного углерода и вредных примесей (кремния, фосфора и серы) путем их окисления (выжигания). Использование известняка достигается уменьшение содержания кремния фосфора и серы.
Существет несколько способов переработки чугуна в сталь: кислородно - конвертерный и электродуговой.
Конвертор имеет грушевидную форму, его ёмкость достигает 400 т. Изготовлен из стальных листов и выложен изнутри огнеупорным кирпичом. Конвертор загружают в наклонном положении. Для конвертирования чугуна конверто...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
Добавлено: 2011.05.29 | Просмотров: 1304
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!
|
Notice: Undefined variable: r_script in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 340
|
