Номер 7, страница 350 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

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

Условие.

7. Почему мартеновский способ производства стали постепенно уступает место кислородно-конвертерному?

Решение.

Решение 2.

Решение

Мартеновский способ производства стали, доминировавший в первой половине XX века, был постепенно вытеснен кислородно-конвертерным процессом по ряду ключевых экономических, технологических и экологических причин. Кислородно-конвертерный способ оказался значительно более эффективным. Рассмотрим основные преимущества, которые и обусловили этот переход.

1. Производительность. Это одно из главных преимуществ. Продолжительность одной плавки в мартеновской печи составляет 6–10 часов. В то же время, плавка в кислородном конвертере занимает всего 30–50 минут. Такая разница в скорости (более чем в 10 раз) позволяет достичь несравнимо большей производительности на тех же производственных площадях.
2. Энергоэффективность и отсутствие внешнего топлива. Мартеновские печи требуют для своей работы огромного количества внешнего топлива (природного газа, мазута) для плавления шихты и поддержания высокой температуры. Кислородно-конвертерный процесс является автогенным, то есть не требует подвода тепла извне. Необходимая теплота генерируется за счет экзотермических реакций окисления примесей, содержащихся в жидком чугуне (углерода, кремния, марганца), технически чистым кислородом:
   $C + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow CO + Q$
   $Si + O_2 \rightarrow SiO_2 + Q$
   $2Mn + O_2 \rightarrow 2MnO + Q$
   Это приводит к колоссальной экономии энергоресурсов и снижению себестоимости стали.
3. Капитальные и эксплуатационные затраты. Конвертерный цех при той же производительности значительно компактнее мартеновского. Это снижает первоначальные капитальные вложения в строительство. В совокупности с отсутствием затрат на топливо и меньшими трудозатратами (из-за высокой степени автоматизации и скорости процесса) эксплуатационные расходы кислородно-конвертерного производства оказываются существенно ниже.
4. Качество стали. При продувке чугуна чистым кислородом, в отличие от использования воздуха или продуктов сгорания топлива в мартеновском процессе, в металл попадает значительно меньше вредных примесей, в частности азота. Низкое содержание растворенных газов в конвертерной стали улучшает ее механические свойства, особенно пластичность и ударную вязкость.
5. Экологичность. Несмотря на то, что конвертерный процесс сопровождается выделением большого количества запыленных газов, их сбор и очистка организованы более эффективно, чем в случае мартеновских печей. Отходящий конвертерный газ, богатый оксидом углерода ($CO$), может быть утилизирован в качестве вторичного энергетического ресурса на самом предприятии, что также повышает общую эффективность производства и снижает вредные выбросы в атмосферу по сравнению с мартеновским процессом, где выбросы рассредоточены и сложнее поддаются контролю.

Ответ: Мартеновский способ производства стали уступил место кислородно-конвертерному из-за его подавляющего превосходства по ключевым показателям: значительно более высокой производительности (плавка за 30-50 минут против 6-10 часов), более низкой себестоимости (процесс не требует внешнего топлива и имеет меньшие эксплуатационные затраты), возможности получения более качественной стали (с низким содержанием газов), а также более высокой экологической эффективности при организации систем газоочистки.