"Конспект уроку з хімії для10-го класу (академічний рівень) на тему": Виробництво чавуну і сталі. Короткі відомості з історії розвитку чорної металургії в Україні." "

 Конспект уроку з хімії   10 клас (академічний рівень)

Тема: Виробництво чавуну і сталі. Короткі відомості з історії розвитку чорної металургії в   Україні .

Мета:  навчальна -

• ознайомити учнів з особливостями виробництва чавуну і сталі;
• охарактеризувати хімізм процесів одержання чавуну і сталі та їх використання;
• ознайомити учнів з історією розвитку чорної металургії в Україні;
• сформувати розуміння принципів розміщення комбінатів чорної металургії в Україні через ознайомлення з виробничими процесами галузі та хімічними перетвореннями;

розвиваюча –

• розвивати логічне мислення на основі причинно-наслідкових зв’язків у процесах, пам'ять, увагу;
• розвивати інтерес до природничих наук (хімії та географії), використовуючи інтегровану форму організації вивчення теми;
• розвивати вміння порівнювати;

виховна –

• сприяти екологічному вихованню школярів на основі аналізу проблеми забруднення довкілля підприємствами галузі чорної металургії;
• виховувати почуття гордості за свою державу, її багатства, відчуття вправного господаря своєї землі та відповідальність за її майбутнє на основі існування перспектив розвитку даної галузі.

Тип уроку: комбінований

Обладнання і матеріали:мультимедійна дошка, проектор, авторська презентація до уроку,ПК, таблиці «Схема будови доменної печі», «Схема будови мартенівської печі», «Модель електронної печі».

Хід уроку

І. Організація учнів до уроку (1 хв.)

ІІ. Актуалізація опорних знань(2хв.)

Хімічний тренінг

-Пригадайте ,що таке розчини? Які ознаки вони мають?

 

(Розчини – це однорідні суміші з двох або кількох речовин,в яких молекули (або йони) однієї речовини рівномірно розподілені між молекулами іншої речовини.)

-Чи можна сплави вважати  розчинами, якщо так , то  якими?

( Так ,сплави  належать  до  твердих  розчинів .)

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (1 хв.)

Проблемне завдання

-Пригадайте рядки з вірша Лесі Українки:

«…Слово! Чому ти не твердая криця,

Що серед бою так ясно іскриться?..»

В українській мові слова «криця» і «сталь» мають однакове значення. Але чи однакові ці слова з точки зору хіміка? Відповідь на це питання ми постараємося знайти на сьогоднішньому уроці.

ІV. Оголошення теми і мети уроку (1 хв.)

На мультимедійній дошці висвітлюється

 

 слайд 1

 

слайд 2

V. Вивчення нового матеріалу (33 хв.)

 1.Вступне слово вчителя

-Рівень розвитку хімічної промисловості тієї чи іншої країни є важливим показником її індустріального розвитку та економічної незалежності. Що стосується України, то хімічна промисловість є однією з провідних галузей її народногосподарського комплексу,галуззю її спеціалізації у міжнародному поділі праці. Хімічний комплекс – один з провідних у структурі сучасної економіки.

Чорна металургія України — галузь народного господарства . Україна є одним із лідерів країн-виробників металів у світі і займала до 2008 року 7 місце за обсягом виробництва сталі і 3 місце — за обсягом експорту металопродукції. Країна входить до десятка найбільших виробників і експортерів металу. Частина продукції, яку виробляють металургійні підприємства, становить 30 % загалом у промисловому виробництві і 42 % від загальних обсягів експорту України. Понад 80 % металопродукції експортується до країн Європи, Азії, Близького Сходу, Південної Америки.

2.Коротка історія розвитку чорної металургії в Україні- репортер з довідкового бюро

 -А зараз репортер з довідкового бюро коротко розповість про історію розвитку чорної металургії в Україні.

(Учень коротко розповідає історію розвитку чорної металургії в Україні (наперед підготовлене завдання))

-Початком виробництва заліза в Україні прийнято вважати 4-5 ст. до н. е.

За доби Київської Русі було досягнуто доволі високого для свого часу рівня виробництва і обробки заліза. У XIV-XVIII ст. на Поліссі, Галичині і Прикарпатській Україні розвиненим було виробництво заліза у руднях, горнах і невеличких  домницях. У 1830 р. в Україні нараховувалося 153 кустарні підприємства, які виплавляли чавун з місцевих болотяних руд на деревному вугіллі. Однак, у зв'язку з виснаженням мінерально-сировинних ресурсів наприкінці XIX - поч. ХХ століть всі ці домни було закрито. 

Намагання розвинути чорну металургію з кінця XVIII ст. на Донбасі на місцевих рудах і антрацитах не дали бажаних наслідків, хоч збудовано ряд металургійних заводів, наприклад, Луганський (1795—1796), Петровський (1858—1861), Лисичанський (1869—1870) та ін. Розвиток чорної  металургії на Донбасі стримували технологічні труднощі виплаву чавуну на антрациті, а також брак робітничих кадрів тощо.

Після реформи 1861р. змінилися умови розвитку цієї галузі в Україні й актуальною стала справа створення її  на коксівному вугіллі. Металургія Уралу з її відсталою технікою не задовольняла тоді існуючих господарських потреб Російської Імперії, тому розпочато розбудову чорної металургії на півдні, зокрема в Україні.

Заводське виробництво чорних металів почало швидко розвиватись на території України в останні 30 років XIX століття разом з промисловою розробкою покладів кам'яного вугілля в Донбасі і залізних

руд у Криворізькому та Керченському басейнах. 1872р. збудовано великі заводи чорної металургії в Юзівці й Суліні. На цих заводах ще використовували місцеві руди Донбасу. При кін. 1870-х pp. виявлено великі поклади високоякісних залізних руд на Криворіжжі, згодом побудовано залізниці, що сполучали Донбас з Криворіжжям, Нікополем та портами Чорного й Азовського морів. Разом з цим в Україні почала швидко розвиватися чорна металургія; збудовано нові заводи: Олександрійський у Катеринославі (1887), Дніпровський у Кам'янському (1889), Петровський у Єнакієвому (1897), трубопрокатні у Катеринославі (1896), Маріуполі (1897),Макіївці (1899) та ін. У 1900р. в Україні вже нараховувалося 15 великих заводів з річною продукцією близько 1,5 млн. т металу.

Після швидкого піднесення у 1890-х pp. чорна металургія України на поч. XX ст. почала частково занепадати. На тлі світової економічної кризи в 1900—1903 pp. багато підприємств збанкрутувало, припинився в  деякій мірі і приплив чужоземних капіталів, які доти майже повністю фінансували чорну металургію України. На поч. XX ст. помітний наростаючий процес концентрації капіталу; тоді виник великий промисловий синдикат «Продамет», що об'єднував 12 найбільших підприємств  та зосереджував майже 80 % продажу металу. Однак, незважаючи на деяке сповільнення розвитку і повторні економічні кризи, чорна металургія України й далі розвивалася; розбудовано ще кращі залізничні сполучення між Донбасом і Кривбасом; швидким темпом розвивалася також сировинна база, збільшувалася експлуатація покладів залізних руд у Криворіжжі, коксівного вугілля на Донбасі, марганцевої руди у Нікополі, вапняків і доломітів на Донбасі та Придніпров'ї. Станом на 1913 рік в Україні діяв 21 великий металургійний завод, на яких знаходилося у експлуатації 42 доменні, 72 мартенівських печі, 28 конверторів та близько 70 прокатних трубних станів. Продукція металургійних заводів України становила 68 % загальноросійського виробництва чавуну, 58% сталі, 57 % прокату.

За Першої світової війни більшість підприємств в Україні зруйновано, і з 1920р. вироблялося порівняно з 1917р. тільки 0,5 % чавуну, 1,7 % сталі та 1,8 % прокату. Передвоєнного рівня досягнуто лише у 1928—1929 pp. З введенням п'ятирічок радянська влада надавала великого значення розвитку чорної металургії як основної бази для всієї промисловості. Держплан СССР вважав обов'язковим якнайшвидше розвинути металургійну базу на Сході СРСР (Магнітогорський і Кузнецький комплекси) коштом розвитку чорної металургії України. Проти таких настанов протестував український  Держплан і деякі українські економісти . Дискусія закінчилася деяким компромісом: вирішено підсилити розвиток цієї галузі України, але одночасно ще швидше розбудовувати російські  осередки.

За цим планом за першої п'ятирічки розпочато будову ряду великих підприємств, наприклад Макіївський , Харцизький і Нікопольський трубні заводи. У 1928—1940 рр. введено в дію 28 доменних і 42 мартенівські печі, 12 електропечей, 6 конверторів та 32 трубопрокатні стани. У 1940р. Україна давала 64,7 % чавуну, 48,6 % сталі та 49,6 % прокату СРСР .

За Другої світової війни чорна металургія України була в значній мірі зруйнована. Велику частину устаткування вивезено на Схід, решту знищили радянські та німецькі війська. Відбудова після війни відбувалася повільно, і тільки з 1950 року частково досягнено передвоєнного рівня. За перших повоєнних п'ятирічок галузь користувалася досить значними капіталовкладеннями, що уможливило деякі реконструкції давніших підприємств на новій технічній базі та будову нових заводів. Так, у 1945—1950 pp. введено в дію 10 потужних доменних печей, 27 мартенівських печей, на зміну 30-40-тонним прийшли нові, потужністю 150 — 200, а навіть 300-тонні. За 1950—1970 pp. приблизно 30 % всесоюзних капіталовкладень одержувала українська чорна металургія. У прокатних цехах на станах всіх типів значно збільшено продуктивність шляхом удосконалення нагрівання металу. Питома вага України у загальносоюзному виробництві становила 48 % чавуну, 40 % сталі, 41 % готового прокату і 36 % сталевих труб.

слайд 3

3. Виробництво чавуну - технолог з металургійного заводу

-  Технолог з металургійного заводу ознайомить вас з особливостями процесу виробництва чавуну.

(Учень презентує наперед підготовлене питання.)

 -Чаву́н — сплав заліза з вуглецем, який може містити від 2,14 до 4,3% вуглецю і більше.

Чисте залізо має обмежене застосування. В техніці зазвичай використовують сплави заліза з вуглецем, які поділяють на сталі і чавуни. Сталі містять до 2% вуглецю, а чавуни — від 2,14 до 4% вуглецю і навіть більше.

Чавун одержують із залізної руди в спеціальних вертикальних печах, які називають доменними печами, або домнами. Доменні печі — це складні споруди з вогнетривкого матеріалу із зовнішньою сталевою обшивкою. Висота сучасних доменних печей сягає 30 м, а внутрішній діаметр — до 6 м. Перша згадка про чавун зустрічається у китайському літописі «Цзочжуань» у записі, що стосується 513 р. до Різдва Христового.

Перший європейський чавун виплавляли на теренах Священної Римської імперії наприкінці XIV ст., майже одночасно в австрійській Штирії та Північній Італії. З 1500 р. до 1700 р. світова виплавка чавуну зросла приблизно з 60 тис. т до 104 тис. т. (в 1,7 разів), а за все XVII ст. з 104 тис. т до 278 тис. т (1790), тобто в 2,67 разів. А за наступні 80 років з 1790р. по 1870р. виплавка чавуну склала 12 млн.т, що в 43 рази більше ніж у 1790р .На частку Англії припадало в 60 роках XIX ст. понад 50% всього виплавленого чавуну. Але в другій половині XIX ст. Англію за темпами розвитку чорної металургії  обігнали США та Німеччина. Світове виробництво чавуну в 2009 склало 898 261 000 тонн. 

 

слайд 6                                                                      слайд 7

 

 

слайд 8

4.Виробництво  сталі

-Інший технолог розповість про особливості виробництва сталі.

(Учень демонструє презентацію,супроводжуючи розповіддю про виробництво сталі.)

-Ста́ль чи кри́ця — сплав заліза з вуглецем, який містить до 2,14 % вуглецю і домішками (кремній, марганець, сірка, фосфор та гази).

За вмістом вуглецю сталі поділяють на дві групи:

 

 

• м'яка сталь, або технічне залізо (містить до 0,3 % вуглецю)
• тверда сталь (містить від 0,3 до 2,14 % вуглецю).

Суть процесу переробки чавуну на сталь полягає у зменшуванні до потрібної концентрації вмісту вуглецю і шкідливих домішок — фосфору і сірки, які роблять сталь крихкою і ламкою.

Залежно від способу окиснювання вуглецю є різні способи переробки чавуну на сталь: конверторний, мартенівський і електротермічний. До фінансової кризи в 2008 році Україна залишалася однією з небагатьох країн, де широко використовували мартенівський спосіб виплавляння сталі, що є досить енергозатратним та екологічно шкідливим. Наразі більшість мартенівських печей в Україні виведено з експлуатації, а ті що лишилися, невдовзі також будуть закриті. Мартенівський спосіб виплавляння сталі не витримує конкуренції, що загострилася на світових ринках після 2008 р. Таким чином, зараз в Україні, як і в усьому світі, переважну більшість сталевої продукції виробляють конвертерним способом. Україна станом на 2008 р. займає п’яте місце у світі за обсягами експорту сталі, 76,46 % сталі, що її виробляють на світовому ринку, припадає на десять провідних країн.

 

 

слайд 9                                                                      слайд 10

    

 

 

 

 

 

 

cлайд 11                                                                         слайд 12

Електротермічний спосіб має перед мартенівським і особливо конверторним цілий ряд переваг. Цей спосіб дозволяє одержувати сталь дуже високої якості і точно регулювати її хімічний склад. Доступ повітря в електропіч незначний, тому значно менше утворюється ферум (ІІ) оксиду FeO, що забруднює сталь і знижує її властивості. Температура в електропечі — не нижче 2000 °C. Це дозволяє проводити плавку сталі на сильно основних шлаках (які важко плавляться), при яких повніше видаляється фосфор і сірка.

4. Металургійні райони України

 

слайд 13                                                                             слайд 14

      

 

 

 

 

    слайд 15

  

5.Екологічні аспекти проблеми утворення твердих промислових відходів та шляхи її вирішення

-Одним із найбільших забруднювачів біосфери в багатьох країнах світу є металургійний комплекс. В Україні його розвиток зумовив різке загострення екологічної ситуації в трьох районах — Донбасі, Придніпров’ї та Приазов’ї. Проблеми з накопиченням та утилізацією твердих промислових відходів виникають і потребують свого вирішення в кожній цивілізованій країні. Не являється виключенням і Україна. Металургійні комбінати з повним циклом — це фактично міста, простерті на десятки кілометрів. Копальні й підприємства чор­ної металургії охоплюють величезні площі земельних угідь, використовують мільярди кубометрів кисню. На сьогоднішній день в нашій державі накопичено 25 млрд. тон твердих промислових відходів,які займають площу 1600 км² або рівну п’ятій частині площі Чернівецької області. На підприємства чорної металургії припадає близько 15 % всіх промислових викидів в атмосферу пилу, 8—10% — викидів сульфур(ІV) оксиду, 10—15 % — загального обсягу споживання води. До цього слід додати величезну кількість твердих відходів (шлаків, шламів тощо).

Сучасний металургійний завод на 1 млн. т виплавленої сталі викидає в навколишнє середовище: 800 тис. т шлаків, 100 т — пилу, 30 т — карбон(ІV) оксиду , 8 т — сульфур (ІV) оксиду, 50 т — фтороводню, 3 т — нітроген оксидів.

Інвентаризація та статистична звітність за останні 10 років свідчить, що на підприємствах України щороку утворюється  мільярди тонн твердих промислових відходів. Із них 100 млн. тон токсичних, а 2,5-3,5 млн. тонн високотоксичних, які за європейськими стандартами відносяться до першого класу небезпеки. Кількість підприємств, на яких фіксують токсичні відходи перевищує 2500. Загальний обсяг накопичення токсичних відходів становить 4,5 млрд. тонн, а поточні витрати на їх утримання становлять щорічно більше 25% від вартості виробленої продукції.

Нині найважливішим напрямом науково-технологічного прогресу є створення і впровадження маловідходних технологій, які дозволяють не лише зменшити забруднення довкілля, а й підвищити ефективність металургійного виробництва. Так, флотаційні відходи збагачення вугілля можуть бути використані для виробництва силікатної цегли. Основним споживачем доменних шлаків є цементна промисловість. Крім того, вони служать сировиною для виробництва бетону, в будівництві автошляхів, для залізничного насипу тощо.

VI. Узагальнення і систематизація знань (4 хв.)

На слайдах розміщено тестові завдання, за допомогою яких можна перевірити рівень засвоєння знань учнів.

слайд 16                                                                       слайд 17

             

слайд 18

 

VІІ. Підсумок уроку (2 хв.)

-Отже,Україна є одним з світових лідерів виробників металів. Як ви думаєте,які напрямки металургії в Україні є пріоритетними?

-  Звертаючись до початку уроку,давайте спробуємо відповісти чи однакове значення слів «сталь» і «криця»?

Учні пропонують варіанти своїх відповідей.

Учитель проводить оцінювання учнів.

VІІІ. Домашнє завдання (1 хв.)

Вивчити відповідний параграф підручника; творче завдання : проаналізувати матеріали підручників,довідників або Інтернету і побудувати графіки або діаграми з питання темпів виробництва чавуну,сталі та сплавів (за вибором) за роки незалежності України.

Підказка:поспілкуйтесь з вчителем географії,подивіться довідник «Україна в цифрах».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури:

1.Розміщення продуктивних сил: Підр./За ред. Є.П.Качана – К.: Вища школа, 1998.- С.149-159

2. Шляхи розвитку гірнично-металургійного комплексу України:        В.Мазур,О.Смірнова:ЕкономікаУкраїни.–2000.-№4.–С.4. 
3. Деякі підсумки і перспективи розвитку регіонів України : В.Пила,В.Абрамов//ЕкономікаУкраїни.–1999.-№1.–С.40. 
4. Розміщення продуктивних сил : Підр./ За ред. В.В. Ковалевського, О.Л. Міхайлюк, В.Ф. Семенова – К.: 2000

5.Хімія.Шкільний світ: №2- 2008.-С.2-6

6.Хімія.Шкільний світ:№5 – 2008.-С.2

7.Інтернет- ресурс.