Номер 5, страница 350 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 73. Производство стали. Глава 7. Химическая технология - номер 5, страница 350.

Условие.

5. Дайте характеристику сталеплавильного производства. Объясните, почему во время работы конвертер разогревается без введения топлива.

Решение.

Решение 2.

Дайте характеристику сталеплавильного производства.

Сталеплавильное производство — это процесс получения стали из чугуна и стального лома путем снижения в них содержания углерода и других примесей (кремния, марганца, серы, фосфора) до требуемых пределов. Это второй основной передел в черной металлургии после доменного производства (выплавки чугуна).

Основные современные способы производства стали:

• Кислородно-конвертерный способ: является доминирующим в мировом производстве стали. В качестве сырья используется преимущественно жидкий чугун. В агрегате, называемом конвертером, расплав продувают технически чистым кислородом. Кислород окисляет примеси, превращая чугун в сталь.
• Электросталеплавильный способ: основан на плавлении сырья (в основном, стального лома) в электрических печах, чаще всего дуговых. Этот метод отличается гибкостью, позволяет производить высококачественные и легированные стали и считается более экологически чистым при использовании "зеленой" электроэнергии.
• Мартеновский способ: устаревший процесс, который в настоящее время практически не используется из-за низкой производительности и плохой экологии.

Объясните, почему во время работы конвертер разогревается без введения топлива.

Конвертер во время плавки разогревается до температур 1600–1700 °C и выше без сжигания какого-либо внешнего топлива (газа, мазута). Источником огромного количества тепла являются экзотермические реакции окисления примесей, содержащихся в залитом в конвертер жидком чугуне. Фактически, сами примеси выступают в роли топлива.

Когда через расплавленный чугун продувают кислород, происходят следующие основные химические реакции, сопровождающиеся выделением тепла ($Q$):

• Окисление кремния: $Si + O_2 \rightarrow SiO_2 + Q$
• Окисление марганца: $2Mn + O_2 \rightarrow 2MnO + Q$
• Окисление углерода (основной процесс): $2C + O_2 \rightarrow 2CO + Q$
• Окисление фосфора: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5 + Q$
• Окисление части железа: $2Fe + O_2 \rightarrow 2FeO + Q$

Тепла, выделяющегося в результате этих реакций, достаточно не только для поддержания высокой температуры, но и для повышения ее с ~1350 °C (температура жидкого чугуна) до рабочей температуры стали, а также для расплавления добавляемого в конвертер для охлаждения стального лома и флюсов (извести). Таким образом, конвертерный процесс является автогенным, то есть обеспечивающим себя теплом самостоятельно.

Ответ:

Сталеплавильное производство — это технологический процесс получения стали из чугуна и/или стального лома. Его суть заключается в удалении из исходного сырья избыточного углерода и вредных примесей (серы, фосфора, кремния) до заданных концентраций. Основными современными методами являются кислородно-конвертерный и электросталеплавильный.

Конвертер в процессе работы разогревается без подвода внешнего топлива, так как источником тепла служат экзотермические (с выделением тепла) реакции окисления примесей, содержащихся в жидком чугуне. Кислород, продуваемый через расплав, вступает в реакцию с углеродом, кремнием, марганцем и другими элементами. Выделившегося тепла достаточно для нагрева металла до 1600–1700 °C и расплавления холодных добавок (лома, флюсов).