Номер 3, страница 130, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Почему мартеновский способ получения стали устарел?

Мартеновский способ получения стали, который был основным в мировой металлургии на протяжении почти ста лет, устарел и был практически полностью вытеснен более современными и эффективными технологиями. Это произошло по комплексу технологических, экономических и экологических причин.

Низкая экономическая эффективность

Это одна из главных причин отказа от мартеновского процесса. Он характеризуется:

• Длительность процесса: Одна плавка в мартеновской печи занимала от 6 до 12 часов. Для сравнения, современная плавка в кислородном конвертере длится 30-50 минут, а в электродуговой печи — 1,5-2 часа. Такая низкая скорость производства делает метод неконкурентоспособным.
• Высокие энергозатраты: Для поддержания необходимой температуры на протяжении длительного времени требовалось сжигать огромное количество топлива (природного газа или мазута). Это приводило к высокой себестоимости стали. В отличие от мартена, кислородно-конвертерный процесс является автогенным — необходимое тепло выделяется за счет экзотермических реакций окисления примесей в чугуне.
• Большие эксплуатационные расходы: Мартеновские печи и цеха имели огромные размеры, требовали большого штата обслуживающего персонала и нуждались в частых и дорогостоящих ремонтах огнеупорной футеровки.

Серьезные экологические проблемы

Мартеновское производство наносило значительный вред окружающей среде:

• Выбросы в атмосферу: Сжигание ископаемого топлива приводило к масштабным выбросам парниковых газов (в первую очередь $CO_2$). Кроме того, в атмосферу попадало большое количество вредных веществ: оксиды серы ($SO_x$), оксиды азота ($NO_x$) и металлургическая пыль.
• Сложность и дороговизна очистки: Огромный объем отходящих газов и их непостоянный состав делали системы газоочистки очень сложными и дорогими в строительстве и эксплуатации. В условиях ужесточения мировых и национальных экологических стандартов использование мартенов стало экономически невозможным.

Появление более совершенных технологий

Технологический прогресс в XX веке предложил металлургам более производительные и рентабельные способы выплавки стали:

• Кислородно-конвертерный процесс: Изобретенный в середине XX века, этот метод произвел революцию в отрасли. Продувка расплава технически чистым кислородом позволила ускорить процесс в десятки раз и значительно снизить затраты. Сегодня это основной способ производства стали из рудного сырья.
• Электросталеплавильный процесс: Производство стали в дуговых электрических печах является основным способом переработки металлолома. Этот метод отличается гибкостью, позволяет производить широкий ассортимент сталей (включая специальные и высоколегированные) и является более экологичным, особенно при использовании электроэнергии из возобновляемых источников.

Управляемость процесса и качество стали

Несмотря на то, что мартеновский процесс позволял получать качественную сталь, он был относительно медленным и трудноуправляемым. Современные методы в сочетании с технологиями внепечной обработки (ковшовой металлургии) позволяют значительно точнее и быстрее контролировать химический состав и температуру металла, удалять вредные примеси и получать сталь с заранее заданными, стабильными характеристиками.

Ответ: Мартеновский способ получения стали устарел, так как он значительно уступает современным методам (кислородно-конвертерному и электросталеплавильному) по всем ключевым показателям: он намного медленнее, требует огромных затрат топлива, наносит серьезный вред экологии и хуже поддается контролю. Новые технологии позволили производить сталь быстрее, дешевле, с меньшим воздействием на окружающую среду и более высокого качества.