Урок по теме: Состав, значение металлургический

Урок по теме: Состав, значение металлургический комплекса. Черная металлургия.
Связь с другими науками.
Цель урока: Познакомить учащихся с понятием «Металлургия», показать географическое
расположение данной отрасли народного хозяйства и её сырьевой базы, дать
представление о производстве чугуна и о химических процессах , происходящих при
этом.
Задачи:
1. Дать представление о технологии производства чугуна и стали, рассмотреть
размещение металлургических предприятий разного типа;
2. Развивать умения анализировать, сравнивать, выделять главное во время работы с
географическими картами;
3. Воспитание патриотических чувств и подготовка учащихся к активному труду на благо
Родины. Воспитание сотворчества, взаимопомощи, конструктивного взаимодействия;
4.Показать, что науки химия и география тесно связаны друг с другом.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Методы: проблемное обучение.
Оборудование: учебник географии, контурные карты, атлас, настенная карта «Полезные
ископаемые России» и «Черная металлургия», электронный учебник.
Ход урока
1. Организационный момент
2. Изучение нового материала.
-Ребята, хочу обратить ваше внимание на одну из задач нашего урока это связь географии
с другими предметами. Внимательно следите за ходом урока а в конце урока мы обсудим
эту задачу.
Значение отрасли
Учитель.
-Металлургический комплекс – это совокупность отраслей, производящих разнообразные
металлы.
- Ребята скажите, пожалуйста, какова, по вашему мнению, значение металлургического
комплекса.
Учитель дополняет.
- Сегодня вы познакомитесь с одной из старейших отраслей мировой и российской
промышленности – черной металлургией. Без ее продукции – чугуна и стали –
невозможно изготовить плуг или трактор, станок или локомотив, сеялку или автомобиль.
Особенно велико значение стали, из этого конструкционного материала производят самые
разные виды промышленной продукции.
- Давайте попробуем на минуту представить себе, что из нашего современного мира
исчезла сталь. Разрушились бы заводы и трубопроводы, бытовая и сельскохозяйственная
техника. Сталь можно сравнить с кальцием в организма человека, без кальция невозможна
жизнь человека, без стали – промышленности.
Состав комплекса
Учитель на доске вычерчивает схему, ученики в тетради.
Металлургия как отрасль промышленности включает
Чёрную металлургию Получение
железа и его
сплавов ( 90% всех
металлов, применяемых в
современном производстве)
Цветную металлургию Получение более 70 металлов с
более ценными свойствами (Сu,
Sn, Mg, Ti и др.)
- Ребята, как видно из темы урока сегодня мы будем говорить о черной металлургии.
Ввод новых понятий
- Металлургия включает в себя не только производство металлов, к ней относятся и
другие производства, связанные с получением металлов: добыча и подготовка руды,
топлива, вспомогательных материалов (огнеупоров, кислорода, цемента и т.д.) Поэтому
основная часть черных металлов производится на так называемых комбинатах.
- Комбинаты – это предприятия, на которых осуществляются не только все стадии
собственно металлургического процесса, но также и технологически связанные с ними
производства других отраслей.
- Такая форма организации производства называется комбинированием.
Энергопроизводственный цикл черной металлургии
-Давайте рассмотрим комбинирование в металлургии на основе энергопроизводственных
циклов.
Технологический цикл (презентация)
прокатный цех
сталь
сталеплавильный цех
чугун
Доменный цех
(в доменной печи идет реакция восстановления железа из оксида, а восстановителем
является кокс)
Агломерация руды
Коксование угля (Кокс – пористое, Обогащение руды
высокопрочное вещество с малым
содержанием золы и серы.)
Обогащение угля
Добыча руды (железный колчедан,
магнитный железняк, где полезным
компонентом является оксид Fe)
Учитель выстраивает на доске Энергопроизводственный цикл на доске. Дети
прослеживают по рисунку в учебнике стр. 98.
-Ребята хочу обратить ваше внимание на доменный и сталеплавильный цехах. Антон и
Лиина подготовили нам сообщение о том, что происходит в этих цехах.
Учитель
- Ребята, какой вывод мы может сделать?
1.Наука география тесно связана с наукой химией.
2. Производство чугуна и стали очень материалоемкий, энергоемкий, наукоемкий
процесс.
Учитель. Да ребята, вы совершенно правы. Давайте подробнее рассмотрим факторы
размещения металлургических комбинатов.
Демонстрация анимации электронного учебника.
Факторы размещения металлургических комбинатов
( ученики записывают факторы размещения в тетрадь)
- Ребята внимательно прослушивают текст электронного учебника и делают вывод.
Вывод: На размещение металлургических заводов влияют следующие факторы:
1.Близость к сырью (для производства 1 тонны чугуна требуется 6 тонн сырья)
2.Транспортный фактор (перевозка сырья)
3.Энергетический фактор ( бездоменная металлургия)
4.Водный ( для производства 1 тонны чугуна используется до 20 тонн воды)
5.Экологический ( в последние годы его значение возрастает, на долю предприятий
черной металлургии приходится до четверти всего объема выбросов пыли, и окиси
углерода, более половины окислов серы, существенно загрязняются поверхностные воды,
ведь отрасль является крупнейшим потребителем воды в промышленности).
Металлургические базы
А сейчас мы поработаем с картами атласа, учебником.
Задание. На основе карт атласа и текста учебника стр 101-103 коротко охарактеризуйте
основные металлургические районы по плану: название, каменноугольный бассейн
(бассейны), обеспечивающий район коксующимся углем, месторождения железной руды,
крупнейшие центры. Задание делится на три варианта – каждому соответствует один
район.
Сводная таблица
№
Название
базы
Каменноугольный
бассейн
Месторождение железной
руды
Центры
п/п
1
Уральская
Кузбасс, Кизел
(Пермская область)
Кушва, Качканар,
Магнитогорск, КМА,
Кольский полуостров
2
Центральная
Воркута, Кузбасс
КМА, Костомукша
(Карелия), Ковдор
(Кольский полуостров),
Оленегорек (Кольский
полуостров)
3
Сибирская
Кузбасс, ЮжноЯкутский бассейн
Темиртау (Казахстан),
Таштагол (Кемеровская
область), Рудногорск
(Иркутская область),
Ирбинское месторождение
(Красноярский край)
Магнитогорск,
Челябинск,
Екатеринбург,
Нижний Тагил,
Чусовой
Липецк,
Череповец,
Старый Оскол,
Тула,
Волгоград,
Электросталь
Новокузнецк,
Красноярск,
Новосибирск.
Возможность анализа таблицы дается группе №4 (желтый лист)
Вывод: Проблемой черной металлургии России является удаленность ряда
сырьевых баз от потребителя. Так значительная часть топливно-энергетических и
рудных ресурсов сосредоточена в восточных районах страны, тогда как крупнейшие
потребители находятся в европейской части России. Нередко обогащенную железную
руду и коксующийся уголь приходится везти за многие сотни километров от мест их
добычи.
Учитель
Следующим этапом урока мы должны рассмотреть типы предприятий в составе черной
металлургии. Но это будет ваша самостоятельная работа на закрепление пройденного
материала. Работа в группах.
Типы предприятий заводов в составе черной металлургии
- В зависимости от сочетании технологических процессов в металлургическом комплексе
выделяются различные типы предприятий (производств)
Задание на основе полученных знаний заполните таблицу с помощью раздаточного
материала.
Результаты таблицы
Тип
предприятия
Заводы
передельной
металлургии
Особенности
технологии и виды
производимой
продукции
Выплавка
производится из
металлолома, отходов
производства
машиностроения
Принципы
размещения
Транспортный
Наиболее
целесообразные
районы (города) для
размещения
Вблизи потребителя.
Крупные
машиностроительные
центры
Завод полного Действуют все стадии
цикла
технологического
процесса: подготовка
сырья к переработке,
получение сначала
чугуна, затем стали,
проката черных
металлов, труб.
Переработка отходов
Зависит от сырья и Вблизи источников
топлива, на
сырья и топлива.
которые
Урал, Сибирь
приходится
большая часть
затрат по выплавке
чугуна, важен
транспортный,
экологический и
трудовой факторы
Электрометалл Завод, в котором
ургический
осуществляются не все
завод
стадии
технологического
процесса(например,
только производство
стали и проката)
Зависит от сырья и
источников
электроэнергии,
важны
потребительский,
транспортный и
трудовой факторы
Вблизи источников
сырья,
электроэнергии и
потребителя.
Европейская часть
Заводы малой
металлургии
Размещаются там,
где находятся
машиностроительн
ые заводы, важны
потребительский,
транспортный и
трудовой факторы
Вблизи потребителя.
Крупные
машиностроительные
центры
Предприятие
неполного цикла,
обычно представлено в
виде отдельных
подразделений по
производству чугуна,
стали или проката в
составе крупных
машиностроительных
предприятий.
Итоги урока
- Ребята на этом уроке мы познакомились с производством чугуна и стали. В начале урока
я обратила ваше внимание на одну из задач нашего урока, а именно связь географии с
другими предметами.
- Ребята как вы считаете, какие науки нам помогали разобраться в сложной теме нашего
урока?
Учитель, на примере шара переворачивая его части, открывает обратную сторону, на
которой подписаны науки.
Домашнее задание
На контурную карту нанести основные металлургические районы с крупнейшими
металлургическими центрами: Уральский, Центральный, Сибирский металлургические
районы. По карте-схеме: «Экономика и проблемы экологии в России, на форзаце учебника
определить промышленную специализацию городов со значительным загрязнением
воздуха.
Учебная литература:
1. Дронов В.П., Ром В.Я. «География. Население и хозяйство России» – 9 класс, изд.
Дрофа.
2. Стадник А.Г. «География», изд. «Учитель» – Волгоград.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Сообщение Антона
Чугун – это сплав железа с углеродом, содержащим примеси кремния, серы, фосфора,
марганца. Это твердый и хрупкий металл, который при затвердении не сжимается, а
расширяется.
Чугун получают в результате доменного процесса. Исходным сырьем служит шихта – это
специально подготовленные железорудный агломерат, кокс и флюсы, которые
необходимы для образования шлаков. Сущность доменного процесса заключается в
ступенчатом восстановлении железа, удалении вредных примесей с помощью флюсов и
насыщении железа углеродом.
Выплавки чугуна производится в огромных доменных печах высотой с десятиэтажный
дом. Их сначала загружают коксом, а затем послойно спеченной с флюсом железной
рудой. Горение поддерживается вдуванием подогретого воздуха или кислорода.
Сначала горит кокс с образованием оксида углерода С + О2 = СO2.
Образовавшееся вещество проходит через раскаленный кокс (температура до 1700°С) и
восстанавливается до оксида углерода СO2 + С = 2СО.
В условиях высокой температуры оксид углерода восстанавливает железо. Этот процесс
происходит главным образом в верхней части домны. Его можно выразить следующим
суммарным уравнением: Fе2О3 + 3СО = 2Fе + 3СO2.
Таким образом, образуется металлическое железо в твердом состоянии. Постепенно
железо опускается в более горячую часть печи – распар, при этом оно растворяет углерод
и другие элементы, образуя чугун.
Большую часть пустой породы составляет диоксид кремния – SiO2. Это – тугоплавкое
вещество, для его превращения в более легкоплавкие соединения к руде добавляется
флюс. Обычно в качестве флюса используют известняк – СаСОз, который под
воздействием высокой температуры разлагается: СаСО3=СаСО + СO2.
При взаимодействии образовавшегося оксида кальция (СаСО) с SiO2 образуется СаSiO2,
легко отделяющийся в виде шлака.
Чугун плавится и постепенно стекает в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются
на его поверхности, защищая чугун от окисления (шлаки более легкие). Эти продукты
плавки периодически выпускаются через отверстия (летки) в нижней части доменной
печи.
Раньше шлак был отходом, в настоящее время он используется для производства
строительных материалов, например гравия или шлакобетона.
Доменная печь работает непрерывно в течение нескольких лет. Для поддержания
процесса, по мере того как верхние слои шихты опускаются, в нее добавляют новые.
Через несколько лет работы печь требует капитального ремонта. Объем наиболее крупной
в России доменной печи превышает 5500 м3.
Сообщение Лины
Сталь – это железо с содержанием углерода до 2% и возможным наличием легирующих
добавок. По сравнению с чугуном в стали содержится меньше углерода, кремния, серы,
фосфора. Для получения данного металла необходимо снизить концентрацию этих
веществ путем окислительной планки при этом происходят сложные процессы.
В современной металлургической промышленности сталь выплавляют в основном в трех
агрегатах: в мартеновских печах, конвертерах и электрических печах.
При мартеновском способе производства стали источником тепла служит газ,
сжигаемый в печи в присутствии обогащенного кислородом воздуха. Сырьем для
получения стали является чугун и стальной скрап (измельченный металлолом); железная
руда служит окислителем. В качестве легирующих добавок используются различные
элементы, изменяющие свойства стали (медь, никель, вольфрам, алюминий, хром,
кобальт, титан.
Если говорить об отрасли в целом, то современный метод кислородно-конвертерного
производства стали составляет более 60% общего объема, а производство проката
методом непрерывного литья превышает 52%. В 2007 г. в России было произведено 72,4
млн т стали, в том числе кислородно-конвертерным методом – 41,2 млн т. Около
половины производимой в стране стали идет на экспорт (Россия занимает второе место в
мире по продаже этого металла на мировом рынке). Кислородно-конвертерный метод
передела чугуна в сталь является более прогрессивным. В нем используется кислородный
конвертер, который имеет кувшино-видную форму и способен наклоняться с помощью
поворотного механизма. Конвертер имеет горловину, через которую загружают шихту и
опускают приспособление для вдувания кислорода, а также летку для выпуска стали и
шлака.
Перед началом процесса конвертер наклоняют, заливают расплавленный чугун, засыпают
скрап и флюсы. Затем его переводят в вертикальное положение и начинают вдувать
кислород. Достигая температуры плавления, железо чугуна реагирует с кислородом,
образуя оксид железа с выделением большого количества тепла: Fе+О2 = 2FеО.
Образовавшийся оксид железа растворяется в шихте и реагирует с избытком углерода и
других примесей:
FeО + С = Fe + СО;
2FеO + Si = 2Fе + SiO2;
FеО + Мn = Fе + МnО;
5FеО + 2Р = 5Fе + Р2О5.
Образовавшиеся оксиды взаимодействуют с флюсами и образую шлаки. Затем подачу
кислорода прекращают и проводят раскисление. Его цель – удалить образовавшийся
избыток FеО, которым ухудшает качество стали. Раскисление проводят, добавляя
ферромарганец, ванадий, титан, которые реагируют с FеО: FеO + Мn = Fе + МnО.
Без традиционных печей работают электрометаллургические заводы. Они используют
электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные).
Более широкое применение получили дуговые печи. В них можно создавать очень
высокие температуры, расплавлять металл с высокой концентрацией тугоплавких
компонентов, хорошо очищать сталь от примесей. Данным методом можно производить
любые виды жаростойкой и легированной стали, за исключением низкоуглеродистой.
Сырьем служит стальной скрап и передельный чугун, а окислителем является железная
руда. К недостатку метода относятся большие затраты на электроэнергию при разогреве и
расплавлении шихты. Одно из крупнейших предприятий – Оскольский комбинат, он
находится в городе Старый Оскол Белгородской области (показывает на настенной карте,
школьники подписывают объект на контурной карте).