Химияны оќытудыњ жања технологиялары
жүктеу/скачать 1.6 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Көрнекілік
| Сабақтың мақсаты:
Қара металлургия еліміз өнеркәсібінің жетекші саласы екендігіне,болат пен шойынның халық шаруашылығындағы маңызына оқушылар назарын аудару. Домналық өндіріс, шойын өндірудің химизмі мен тиімді жолдары жайлы білімдерін жетілдіру. Адамзаттың қазіргі заманғы өндірістегі маңызды рөлін көрсету, коммуникативті дағдылардың пайда болуы. Оқушыларды ұжымдық жұмыс жасай білуге баулу және көпшілік алдында сөйлеу дағдысын қалыптастыру. Көрнекілік: Кодоскоп, суреттер, схемалар, таблицалар, Қазақстанның экономикалық картасы. Ойын ережесі:Металлургия саласында қызмет ететін мамандар арасында өндірістік жиналыс өткізу. Ө н д і р і с т і к ж и н а л ы с. Жиналысқа қатысатындар: зауыттың директоры, бас инженер, технология бөлімінің және қамтамасыз ету бөлімінің қызметкерлері,экономистер,ғылыми-зерттеу лабораториясының жетекшілері, тарихшы, эколог. Өндірістік жиналысты бас инженер жүргізеді. Ж и н а л ы с т а қ а р а л а т ы н м ә с е л е л е р : Шойын алудың тиімді жолдарын қарастыру, химизмімен танысу және шойынды қолдану аясы жөнінде түсінік беру. Модельдеу негізінде өндірістік проблемаларды шешу жолдарына тоқталу және мүмкін болатын нұсқауларын қабылдау, өндірістегі экологиялық сипаттағы проблемаларды шешу жолдарын қарастыру. Т а р и х ш ы : Өркениет пен мәдениет адамзаттың темірді игеріп, өз пайдасына жаратуына байланысты болды. Шойын б.з.д. 4,6 ғасырда белгілі болған.Аристотельдің темір өндіру әдістері туралы еңбегінде Жерорта теңізі жағалауындағы елдерде темір өндіру кең таралғаны айтылған. Олар шағын шахталық пеште ағаш көмірінің қызуымен кен орындарынан темір мен болат алуды үйренген. Темір металын Қазақстан жерінде ертеде б.з. дейінгі VІІ ғасыр мен 204 жылға дейін өмір сүрген сақтар мен ғұндар пайдаланған. Ғұннан тарайтын Ашина руы Жу-Жаньдарға темір өндіруші болған. 546 жылы Жу-Жань ханы түркілерді «Менің басты байлығым − темір қорытушыларым» деп атаған. Олар найза, қылыш, семсер және тұрмыстық бұйымдар жасаған, темірден қару соғылып, кәсіптік құралдар жасаған. Олар темірді темір бөлгіш от ошақтарын пайдалану арқылы бөліп алған. Домна пешінің шығу тарихы сол от ошақтардан басталып, осы күнгі домна пештеріне дейін жетілдірілген. Бас инженер қазіргі заманғы домна пешінің құрылысы мен оның пайдалы көлемі жайлы инженер - технологқа сұрақ береді. И н ж е н е р - т е х н о л о г: Қазіргі заманғы домна пеші − металлургия өндірісіндегі ең ірі әрі жоғары дәрежеде механикаландырылған агрегат. Ол шихтаны тиеу, ауаны қыздыру,оны пешке үрлеу, қорыту процесінің өнімдерін жинау және тасымалдау үшін қажетті өте күрделі механизмдермен, автоматты құралдармен жабдықталған. Домна пешінде жүзеге асатын процестер үздіксіз жүреді. Ең үлкен домна пешінің пайдалы көлемі 2700 м3.Теміртауда осындай пеш жұмыс істеуде. Домна пешінің өнімділігі 0,70-0,85т /м3 ,тәуліктік пайда көлемдері 2000-3000 м3. Домна пешіне темір-бетонды фундамент орнатылған, көлденең қимасы дөңгелек биік шахта түрінде жасалады. Пештің негізгі бөліктері: колошник (1), шахта, пеш күймесі, пеш иіні және көрік. Өндіріске қажетті шикізат базасы туралы бас инженер қамтамасыз ету бөліміне сұрақ қояды. Ш и к і з а т п е н қ а м т а м а с ы з е т у б ө л і м і н і ң қ ы з м е т к е р і: Домна өндірісінде шихта агломераттан, темір рудасынан (магнетит, гематит т.б.), отыннан және флюстен тұрады. Агломерат пен опатыш ұнтақталған темір рудасын пісіру арқылы, ал отындық кокс жоғары температурада көмірді кокстеу пештерінде құрғақ айдау арқылы алынады. Флюс − шихта құрамындағы бос жыныс,отын күлі мен зиянды қоспаларды шлакка айналдыру мақсатымен домна пешінің шихтасына қосылатын асбест тас. Шихта материалдары 5-10 минутта жеке порциялар түрінде пешке тиеліп отырады. Колошникте кен, флюс, отын қабаттары белгілі ретпен орналасады. Еліміздегі қара металлургияның ең ірі кәсіпорындарына Теміртау комбинаты және Ақтөбе ферроқұйма заводы, Соколов-Сарыбай мен Лисаковск тау-кен комбинаттары жатады. Қамтамасыз ету бөліміне және экономистерге қоятын директордың сұрағы: Тасымалдаудың қандай үнемді әдісі бар және тасымалдау құнын қоса есептегенде шикізаттың бағасы қандай? Э к о н о м и с т е р өз есептеулерін келтіреді,шикізат қорының алыс-жақындығына қарай бағаның әр түрлі болатынынын мысалдар арқылы дәлелдейді.Темір кеніне бай өлкеде металлургиялық пешпен қатар кен байыту комбинатының болуы да шығынды азайтуы сөзсіз. Кен байыту комбинаттарында қандай жұмыстар жүргізілетіні жөнінде қамтамасыз ету бөлімінің қызметкері айтып берсін. Ш и к і з а т п е н қ а м т а м а с ы з ету б ө л і м і н і ң қ ы з м е т к е р і: Жер қыртысынан өндірілген пайдалы қазбаларды бірден металлургиялық пештерге жіберуге болмайды. Көмір, құм, әктас және сазбен ластанған кендер әр түрлі заттар минералдарының қоспасы болып табылады. Тіпті темірге бай кеннің құрамында таза темір 50%-дан артық болатындары өте сирек кездеседі. Пайдалы қазбаларды әр түрлі бөгде заттардан тазартып, бағалы компоненттердің үлесін арттыру арқылы кенді байытады. Темір кенін байытуда ұнтақтау, тығыздығы бойынша әр түрлі кендерді центрифугада бөлу, темірдің магнитке тартылу қасиетіне байланысты магниттік сепарация әдістері қолданылады. Өте ұсатылған кен газ жолдарын жауып қалмас үшін кенді белгілі мөлшерде жентектеп, ірілейді. Мұны агломерация деп атайды. Б а с и н ж е н е р шойынды алудың химиялық жолдары туралы сұрақ көтереді. И н ж е н е р – т е х н о л о г : Домна процесі пештің түрлі бөліктерінде жүретін мынадай процестерден тұрады: кокстың жануы, шихтаның ыдырауы мен газдардың бөлінуі, темірдің тотықсыздануынан өзге тотықсыздану реакциялары, темірдің көміртектенуі және шлактың түрленуі. Сырттан үрленген қыздырылған ауада кокс жанады да, СО, Н2 газдары түзіледі.Олар шихтамен әрекеттесіп, оны ыдыратады. Шихта ыдырауы 50-360 ºС колошникте жүреді. 200-800 ºС арасында темірдің жанама тотықсыздану процесі жүреді.Бұл процесс СО газының көмегімен іске асырылады да темірдің жоғарғы тотықтары төменгі тотықтарына (ҒеО) өтеді және СО2 газы түзіледі. 800ºС жоғары жанама тотықсыздану реакциялары баяулап, темірдің шала тотығы ҒеО көміртектің көмегімен таза темірге дейін тікелей тотықсызданады.Көрікте жиналған шойынды арнаулы канал арқылы құйып алады Х и м и к – т е х н о л о г негізгі химиялық үрдістерін ұсынады : Кокс көміртек (ІV) оксидіне дейін жанады, бұл кезде темірді балқытуға және реакция жүруіне қажетті жылу бөлінеді: С + O2 = CO2↑ Көміртек диоксиді көміртек монооксидіне дейін тотықсызданады: CO2 + C = 2CO↑ Кен құрамындағы темір (ІІІ) оксиді көміртек (ІІ) оксидімен тотықсызданады: Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe. 3Fe2O3 +CO = 2Fe3O4 + CO2↑ Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2↑ FeO + CO = Fe + CO2↑ Темірдің тотықсыздануына байланысты қосымша карбид түзілу процесі жүреді: 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2↑ 3Fe + C = Fe3C Тотықсызданған темір өзінде темір карбиді мен көміртекті ерітеді. Бір уақыттың ішінде өтетін процесте кокс пен көміртек (II) окcиді тотықсызданып, басқа элементтің оксидтерін тотықсыздандырады: MnO2 + 2CO = Mn + 2CO2↑ MnO + C = Mn + CO↑ SiO2 + 2CO =Si + 2CO2↑ P2O5 + 5C = 2P + 5CO Темір кенінде жиналған мына элементтер: Fe, C, Fe3C, Si, Mn, P, S, бар құйма шойын деп аталады. Шойынның құрамында кездесетін элементтер мөлшері мына кестеде көрсетілген «Шойынның құрамы».
Темір кенінде қиын балқитын оксидтер бар, оларды балқыту немесе жою үшін пешке флюс немесе балқымалар салады. Олар қоспалармен әрекеттесіп, қож түзеді: CaCO3 CaO + CO2↑ CaO + SiO2 = CaSiO3 3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2 Қождар жеңіл және оңай балқитын болып бөлінеді. Домна пешінде олар шойынның бетіне, ал шойын ауыр болғандықтан астына жиналады. Бас инженер шойынды пайдалану аясы мен Қазақстанда шойын өндіру қандай жолға қойылғандығы жөнінде инженер-технологқа сөз кезегін береді. И н ж е н е р – т е х н о л о г: Шойын автомобиль, вагон, станок өндірісі, ауылшаруашылық машиналарын жасауда кеңінен қолданылады. Шойынның ең басты кемшілігі морт сынғыштығы, сондықтан оны болатқа қайта өңдейді. Қазақстанда қара металлургия өнеркәсіптері ТМД-да алдыңғы қатарда және осы саланың дүниежүзілік даму деңгейіне сәйкес келеді. Елімізден сыртқа 35%-тен артық прокат және 50 % ферроқұйма шығарылады. Ферроқұймалы өнеркәсіп Ақсуда ферросилиций, Ақтөбе ферроқұйма зауыттарында феррохром шығарылады. Қазақстан ТМД елдерінің металлургиялық және отқа төзімді өнеркәсіптерін хромитпен қамтамасыз етеді. Д и р е к т о р: Домна процесінде тек кокстелетін көмір қолданылады, ол біздің планетамызда азайып бара жатыр, қоры шектеулі. Сондықтан отынның тапшы емес түрлерін қарастыру қалай жүзеге асырылып отырғаны жөнінде экономистерге сөз беріледі. Э к о н о м и с т : Кокс − өте қымбат отын. Оның шығынын азайту үшін пешке қыздырылған ауа,табиғи газ, кейде мазут және көмір шоғын үрлейтін қондырғы − домна ауа қондырғысы пайдаланылады. Ауа қыздыруды ең алғаш 1829 жылы Дж.Нилсон Шотландияның Клайд зауытында қолданған. Қазіргі зауыттарда үрленетін ауаның температурасын 1150-12000С қыздыру және шойынның әрбір тоннасына 90 м3 табиғи газ жұмсау кокстың шығынын 480-500 кг-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді. Бір домна пеші үшін 3-4 ауа қыздырғышы орнатылады. Домна ауа қыздырғышында домна газының жылуы пайдаланылады. Ауаны 10000С-тан жоғары температураға дейін қыздыру үшін домна газына не кокс газын, не табиғи газ қосады. Домна газы үш қатарлы қондырғыларды қыздырады. Ал қондырғылармен пешке үрленетін ауа жүреді. Соңғы кезде ауа 10000-12000С-қа қызады. Бұл отынның шығынын 10-15%-ке азайтуға, оны ішінара табиғи газбен алмастыруға және ауаны оттекпен байытуға, домна пешінің өнімділігін көп мөлшерде арттыруға мүмкіндік береді. Теміртаудағы домна пешінің ауа қыздырғысы 13850С-дейін қызады. Б а с и н ж е н е р: Металлургиялық өндірісте энергетикалық шығынды азайту үшін, отынды үнемдеу және пештің пайдалы әсер коэффициентін арттыру үшін қандай шараларды жүзеге асыру керек? Э к о н о м и с т : Домна газы − домна пештерінде көміртектің толық жанбауынан және басқа химиялық рееакциялар нәтижесінде пайда болған газдар. Домна газының құрамында 12-20% СО2, 20-30%СО, 0,5% СН4 ,1-4% Н2,55-58% N2 болады. Жылу шығарғыштығы 3,6-4,6 МДж/м3 . Шойын қорыту процесіне керекті жылудың біраз мөлшері домна газымен бірге сыртқа шығып кетеді. Сондықтан оның жылуы ауа қыздырғылары көмегімен бу қондырғыларын жылытуға т.б. мақсаттарға пайдаланады (Каупер әдісі). Газдың жылуы ауаға немесе жанғыш газдарға беріледі де, домна пешінің жұмыс кеңістігіне қайта оралады. Бұл пештің пайдалы әсер коэффициентін арттырады, отынды үнемдеуге және жану температурасын жоғарылатуға мүмкіндік береді. Б а с и н ж е н е р: Қазіргі уақытта дүние жүзі бойынша бірінші кезекте тұрған проблема − қоршаған ортаның ластануы. Металлургиялық өндіріс үлкен көлемде суды қолданады және ластайды. Сонымен қатар ауаны да ластайды. Қоршаған ортаны ластауды мейлінше азайту үшін қандай шаралар қолданылуда? Осы мәселеге байланысты қоршаған ортаны қорғау бөлімінің өкілдеріне сөз беріледі. Э к о л о г: Металлургиялық зауыттар ауа бассейнін едәуір жоғары дәрежеде ластайтыны белгілі. Бұған кокс өндірісі де кіреді. Тікелей тотықсыздандырған кезде конвертирленген табиғи газ қолданылады, яғни коксты өндіру сатысы болмайды да, қазіргі кезде адамзатты толғандырып отырған маңызды экологиялық проблема оңтайлы шешіледі. Бұл темір кендерін тікелей тотықсыздандырудың домна өндірісімен салыстырғанда үлкен жетістігі немесе артықшылығы болып табылады. Қоршаған ортаны қорғау бөлімінің өкілдері суды үнемдеу, ластанған суларды су қорларына жіберудің алдын алу үшін жабық су айналым жүйесін ойлап табу керектігі жөнінде мәселе көтереді. Үлкен көлемдегі түтінді газдарды және қатты қалдықтарды пайдаға асыру мәселелерін қарастырады. Мысалы, қожды құрылыста қолдану − косымша кіріс көзі болып табылады. Жиналысты қорытындылай келе бас инженер домналық өндіріс үшін төмендегідей тиімді ғылыми принциптерді пайдалануды ұсынады: процестің үздіксіздігі, домна пешінің ұзақ жылдар бойы жұмыс істеуі; әрекеттесуші заттардың қарама - қайшылығы; жылу алмасу, регенератордағы ауаны қыздыру үшін қолдану; техникалық процестердің механизациясы және автоматизациясы; шикізатты кешенді қолдану және қоршаған ортаны қорғау. Қалдықсыз технологиялық принциптерге сүйене отырып, аймақтық өндірістік кешенді ұсынады. Әдебиеттер 1.Сериков В.В. Образование и личность. Теория и практика интегрирования образовательных систем. М.,1999. 2.Кулинич Г.С., Николина В.В. Географические игры в обучении и воспитании учащихся. Горький, 1990. 3.Обучающие игры по химии и методика их проведения. М.,1980. 4.Кавтарадзе Д.Н. Обучение и игра. Введение в активные методы обучения. М.,1998. жүктеу/скачать 1.6 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||