Нетрадиционный урок «Производство цемента»
методическая разработка по химии (9 класс) на тему

Нетрадиционный урок «Производство цемента»

по теме: «Углерод и кремний»

Стриганова Нина Алексеевна, учитель химии МОБУ Кангаласской СОШ г. Якутска им. П.С. Хромова

ХОД УРОКА:

1. Организационный момент.
2. Сообщение цели и задачи.

Задачи:

1. В занимательной форме изучить тему «производство цемента»
2. Продолжить экономическое воспитание учащихся.
3. Познакомить учащихся с профессиями в силикатной промышленности.

Цели: развивать и познавать интерес, уметь обобщать, выделять главное. Владение различными формами устных и публичных выступлений.

На доске молния!

Получена рекламация с комбината строительных материалов на качество цемента. Кто виноват?

Объявление.

Сегодня 930 состоится оперативное совещание.

Повестка дня:

1. О мерах по повышению качества выпускаемой продукции.
2. Об оснащении очистными установками источника выброса цементной пыли и газа.

Приглашаются: «Главный технолог», «Главный экономист», «Главный энергетик», «Инженер по т/б». Подготовить свои предложения по данным проблемам.

        Слово учителя: Мы начинаем изучать силикатную промышленность знаем, что сырьем для нее являются природные силикаты. В республике породы, пригодные для производства цемента, достаточно широко распространены. В настоящее время имеется лишь одно детально разведанное месторождение сырья – Саасабытское, которое находится в 10 км. к юго-западу от города Покровска. Его промышленное основание началось с 1970 г. Химический состав карбонатной толщи состоит из SIO2 –5.54; AL2O3 – 2.03; F2O3 – 0.86; CaO – 49.32; MgO – 2,19; SO2 – 0.88 %

        Урок наш будет необычным. В ходе его каждый из вас, используя знания по производству цемента, выступит в качестве специалиста одной из профессий данного производства. Вашей задачей является выяснение причин снижения качества цемента. Для этого прошу всех вести протокол совещания, т.е. составлять конспект.

        «Директор»: Цемент – это вяжущий материал, который при смешивании с водой образует пластичную массу, способную постепенно затвердевать. Спрос на цемент постоянно растет. При росте потребностей нельзя допустить снижения качества. А это произошло на нашем заводе. Необходимо найти причину снижения качества нашего цемента. От чего оно может зависеть? Слово предоставляется «главному технологу».

        «Главный технолог»: Основным сырьем для производства цемента являются известняк, мел, глина.  На многих заводах сырьем служит горная порода мергель – природная смесь мельчайших частиц известняка и глинистых материалов. В связи с тем, что цемент получают из твердых веществ, которые с большим трудом реагируют между собой, исходные вещества дробят, затем тонко размалывают. Чем меньшими будут частицы сырьевых материалов, тем легче пройдут между ними химические реакции. Каков же технологический режим производства цемента? Цемент образуется путем прокаливания до начала спекания исходных материалов:

                  СаСО3 = СаО + СО2

  Аl2 O3 х 2 SiO2 х 2 H2O = Al2 O3 + 2 SiO2 + 2 H2O

                  CaO + SiO2 = CaSiO3

           CaO + Al2O3= Ca(AlO2) 2

        Цемент получают в цилиндрических наклонных, медленно вращающих печах. Смесь предварительно измельчают в дробилках, смешивают и размалывают в водной среде в шаровых мельницах. Образовавшиеся шлаки тщательно перемешивают сжатым воздухом. Отсюда шлам подается на обжиг во вращающуюся печь. Современная вращающаяся печь представляет собой стальной барабан длиной 185 м. и диаметром 5 м. Барабан изнутри футерован огнеупорным кирпичом. Печь устанавливается на фундаменте с небольшим наклоном (2-50) в сторону выходного отверстия. Шлам непрерывно подается в печь и нагревается раскаленным топочным газом, который движется ему навстречу. Он образуется при сгорании природного газа в противоположной части печи. В процессе обжига из известняка удаляется углекислый газ, из глины – вода, а оставшиеся оксиды кальция, алюминия и кремния образуют между собой соединения, составляющие цемент. Сама вращающаяся печь и многие из вспомогательных механизмов имеют дистанционное управление. Все контрольно-измерительные приборы выделены на общий щит. Машинист-оператор в тот день, когда произвели некачественный цемент отметил, что в печь было подано 23 м3 природного газа на тонну цемента».

        «Директор»: От чего же зависит качество цемента? Где могли быть нарушения?

        Учащиеся высказывают свои предположения.

        «Директор»: «Мне доложили, что качество исходных материалов отвечает стандартам. Лаборанты, проверьте пробу цемента на содержание карбоната кальция». Итак, анализ показал, что цемент содержит карбонат кальция. Откуда он взялся?

        «Главный экономист»: Сейчас сделаем расчет материального баланса.

        Все работают в таблице.

        Расчет материального баланса:

Таким образом, нарушений в расходе сырья нет.

«Директор»: Может, была низкая температура обжига, так как не хватило топлива? Давайте послушаем «Главного энергетика».

«Главный энергетик»: Предлагаю провести расчет расхода топлива для производства одной тонны цемента.

Задача: Для производства 1 тонны цемента во вращающейся печи необходимо затратить 1162*103 Кдж теплоты. Рассчитайте необходимый расход топлива для получения этого количества теплоты (топливо – метан).

Решение:

 X                                               1162*103

CH4 + 2 O2 = CO2+ 2H2O + 892 KДж

22,4

x= (22.4*1162*103):892=29000 л.=29м3

«Директор»: Итак, одна из причин низкого качество цемента установлена. Было подано недостаточное количество топлива, не весь известняк разложился, поэтому в пробе цемента обнаружен карбонат кальция. Виноват в низком качестве цемента «главный энергетик» и его подразделение.

        По второму вопросу слово имеет «инженер по ТБ». Он рассказывает о загрязнении окружающей среды цементной пылью, об использовании электрического метода для обеспыливания отходящих газов, об опыте использования печей с «кипящим слоем» для производства цемента в связи с чем значительно понизились запыление атмосферы; сообщает о профессиональных заболеваниях- силикозе, астме аллергии.

Учитель подводит итоги урока, оценивает работу всех «специалистов».

Методические учебные материалы:

1. Развернутое тематическое планирование Химия 8-11 кл. Издательство «Учитель» Волгоград 2010 г.
2. «Под знаком углерода» М. Просвещение 1984 г.
3. Книга для чтения по неорганической химии М. Просвещение 1995 г. П.Ф. Буцкуц
4. Справочник по химии М. Центрполиграф 2004 г. Е. Сулейманов.
5. Энциклопедия по химии.