Урок по теме: «Обогащение медной руды. Получение меди»

Вид материала

Урок

Содержание Тип урока Задачи урока Ход урока Учитель географии Учитель химии Учитель географии

Подобный материал:

• Углубленное изучение географии в 10 – 11 классах, 132.5kb.
• Доц., к э. н. Потапова, 79.08kb.
• Статуэтки Хозяйки Медной горы (по «Сказам П. П. Бажова»). Индивидуальные и групповые, 52.09kb.
• Опыт эксплуатации реактора рбт-6, 194.27kb.
• Урок в 8-м классе по теме: "Тепловой баланс. Решение задач", 94.3kb.
• Цена дипломной работы с чертежом 500 рублей, 25.79kb.
• Викторина по творчеству П. П. Бажова, 21.67kb.
• Биография П. П. Бажова, 292.23kb.
• Определение ионов меди в природных водах Павловского района, 162.37kb.
• Программа дисциплины по кафедре «Строительные и дорожные машины» Обогащение полезных, 211.66kb.

Интегрированный урок по теме:

«Обогащение медной руды. Получение меди».

МОБУ СОШ №1 села Бурибай

муниципального района Хайбуллинский район

Республики Башкортостан.

Акбулатова Марина Анатольевна, учитель химии.

Саитова Гульнара Тагировна, учитель географии.


Наша школа находится в селе Бурибай, где основным заказчиком и работодателем является ЗАО Бурибаевский горно–обогатительный комбинат. В поселке находится шахта, где добывают медно-колчеданные руды и горно-обогатительная фабрика, где проводится обогащение руды. Наши выпускники выбирают профессии, связанные с горным производством. В целях профориентации мы проводим экскурсии на комбинат. Чтобы учащиеся лучше поняли процесс во время экскурсии на предприятие, предварительно мы даем теоретический материал по данной теме.

Предметы география и химия взаимосвязаны, и чтобы показать эту связь проводятся интегрированные уроки и мероприятия. Предлагаем вашему вниманию разработку интегрированного урока по теме «Обогащение медной руды. Получение меди».

Тип урока: Изучение нового материала. Урок-лекция.

Цель урока: Использование информационно-коммуникационных технологий для развития познавательных способностей учащихся.

Задачи урока:

Обобщить и систематизировать знания учащихся об особенностях получении меди и географии; научных принципах обогащения руды, производства меди и сплавов.

Углубить знания учащихся, полученные из курсов химии и географии в целом, об обогащении руды, о комплексном использовании сырья, о продукции предприятий металлургического комплекса; о защите окружающей среды от отходов предприятий металлургической промышленности.

В целях профориентации ознакомить на материале урока о работе шахты, горно-обогатительной фабрики. Развивать познавательную активность учащихся, способствовать выработке навыков наблюдения, умения делать выводы.

Оборудование: Компьютер, мультимедийный проектор. Коллекции “Горные породы”, “Металлы”, карты-атласы, набор химических элементов, экономическая карта России.

Ход урока

Вводное слово учителя химии:

Основное предприятие нашего поселка ЗАО «Бурибаевский горно-обогатительный комбинат» у многих на нем трудятся родители, поэтому урок мы решили посвятить добычи и обогащению медной руды медной руды. Вероятно первый металл, с которым познакомился человек еще во времена нового каменного века была медь. Она встречается в природе в самородном состоянии в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, а также кристаллов. Однако самородная медь встречается редко, и ее было недостаточно, чтобы удовлетворить стремительно растущие потребности в этом металле. На следующем этапе человек начал получать медь восстановительной плавкой ее руды.

Учитель географии:

Значение цветной металлургии очень велико. В первую очередь это относится к алюминиевой и медной промышленности. Размещение предприятий отрасли складывается из того что металлургия тяжелых, цветных, легирующих и благородных металлов в руде, которых обычно тяготеет к странам и районам их добычи. Этим в частности, объясняется и то, что в ряде стран Азии, Африки, Латинской Америки цветная металлургия возникла еще в колониальный период. Правда в этих странах сложилась в основном, нижние стадии производственного процесса, а верхние – в США, Западной Европе, Японии.

Один из крупнейших в мире районов медной промышленности сложился в Центральной Африке. Это так называемый Медный пояс, он протягивается по территории Заира и Замбии на 500 км вдоль береговой линии древнего моря, где залежи меди образовались 600 млн. лет назад. Здесь добывается медная руда и производится выплавка черновой и рафинированной меди. (слайд)

По размерам добычи меди выделяются: США, Канада, Чили, Замбия, Перу, Австралия, Польша, Индонезия, Россия. Рафинирование меди требует больших затрат электроэнергии, поэтому часть черновой меди вывозится в развитые страны. Однако в последнее время производство рафинированной меди растет в развивающихся странах: Чили, Замбия, Перу, Индонезия.

Крупнейшие производители рафинированной меди это США, Россия, Япония, ФРГ. Мировая выплавка меди составляет 10 млн.т.

В России крупнейшие медеплавильные заводы находятся на Урале: в Карабаше, Медногорске, Ревде, Пышме и т.д.

В Башкортостане довольно высокая концентрация медноколчеданных руд

Медные руды – природные минералы, агрегаты, содержащие медь в таких количествах и соединениях, при которых извлечение металла экономически выгодно. В настоящее время известно свыше 170 медьсодержащих минералов, из них только 10-15 имеют практическое значение. К важнейшим минералам относятся : халькопирит CuFeS₂ (30% меди), ковелин CuS (65% меди), малахит CuCO₃·Cu(OH)₂ (57% меди _, куприт Cu₂O(82% меди). (Слайд) Руды современных промышленных месторождений почти никогда не бывают сложены только одними минералами меди. Обычно медьсодержащие минералы срастаются с нерудными минералами (кварц, барит и другие). Со многими образцами минералов можно ознакомиться в нашем школьном геологическом музее.

Ученик:

Сообщение о цветной металлургии.

Цветная металлургия Российской Федерации производит разнообразные по физическим и химическим свойствам конструкционные материалы. В состав этой отрасли тяжелой промышленности входят медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титано-магниевая, вольфрамо-молибденовая, а также благородных и редких металлов. По стадиям технологических процессов цветная металлургия делится на добычу и обогащение сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов. Низкое содержание металла в рудах цветных металлов требует обязательного их обогащения (флотационным способом). Так как руды цветных металлов содержат много различных компонентов, последовательно выделяют каждый компонент (многостадийный процесс). Обогащенная руда плавится в специальных печах и превращается в так называемый черновой металл, который подвергается затем очистке от вредных примесей (рафинирование). Полученный рафинированный металл используется в виде проката разного профиля в разных отраслях промышленности. Цветные металлы подразделяются на тяжелые (медь, олово, свинец, цинк и др.), легкие (алюминий, титан, магний), драгоценные (золото, серебро, платина), редкие (вольфрам, молибден, германий). Области использования цветных металлов: медь машиностроение, электроэнергетика и других отраслях промышленности как в чистом виде, так и в сплавах с оловом (бронза), алюминием (дюралюминий), цинком (латунь), никелем (мельхиор); свинец идет на производство аккумуляторов, кабеля, используется в атомной промышленности; олово используется для изготовления белой жести, подшипников; никель – тугоплавкий металл, получают много сплавов никеля с другими металлами; алюминий применяется в разных отраслях машиностроения: самолетостроение, электротехнике, строительстве, в производстве товаров народного потребления; магний применяется в радиотехнике, авиационной, химической, полиграфической и других отраслях; титан применяется в судостроении, а также при изготовлении реактивных двигателей, ядерных реакторов.

Велико значение благородных металлов – золота, серебра, платины. По запасам золота Россия занимает третье место в мире (по добыче Россия занимает шестое место в мире). Размещение предприятий цветной металлургии происходит под влиянием многих природных и экономических факторов, среди которых особую роль играет сырьевой фактор. Другая особенность руд тяжелых цветных металлов – их комплексность. Большое значение имеет комплексное производство сырья. Особый интерес представляет комбинирование предприятий металлургии тяжелых металлов и основной химии, например, при использовании сернистых газов в процессе производства цинка и меди. Очень важную роль в размещении предприятий по выплавке легких цветных металлов играет топливно-энергетический фактор. Сырьевой и энергетический фактор по-разному влияют на размещение предприятий отдельных отраслей цветной металлургии.

Медная промышленность – основные месторождения медных руд находятся на Урале; здесь преобладают заводы металлургического передела над предприятиями по добыче и обогащению медных руд.

Учитель химии:

Из сульфидных руд медь добывается, главным образом, пирометаллургическим способом. Этот способ основан на частичнм окислении сернистых руд до оксидов меди, которые восстанавливаются избытком сульфида до металлической меди:

2Cu₂O + Cu₂S = 6Cu + SO₂

Малая концентрация меди в рудах, естественно, затрудняет ее извлечение. Поэтому перед тем, как добытую руду пускают на переплавку, ее обогащают-искусственно увеличивают процентное содержание меди. Для того чтобы провести обогащение, руду измельчают до тех размеров, которые позволяют выделить зерна с процентным содержанием меди, большим, чем в исходной руде. Затем такие «богатые» зерна отделяют от остальных, используя то обстоятельство, что зерна различного состава обладают различными свойствами. К числу таких свойств относятся: цвет, блеск, масса, электрическая и магнитная восприимчивость, смачиваемость.

Самым распространенным сейчас способом обогащения является флотация. В металлургии флотация применяется, в основном, для отделения сульфидных минералов от пустой породы, а также для разделения частиц руд различных металлов. Метод основан на различии адсорбционных свойств поверхности частиц сернистых металлов и пустой породы силикатного типа. Флотация медных руд осуществляется следующим образом. К суспензии тонкоизмельченной руды в воде, называемой пульпой, добавляют какое-нибудь полярное органическое вещество с длинной углеродной цепью-собиратель. (Слайд)

Собиратель обладает способностью полярными концами избирательно сорбироваться на поверхности частиц медной руды. При этом его углеводородный конец остается в водной фазе. Таким образом, в результате сорбции поверхность частицы оказывается покрытой и углеводородной «щеткой», что резко уменьшает её смачиваемость. Частицы пустой породы, обладающие полярной поверхностью, смачиваются хорошо. (Слайд)

Далее пульпу при интенсивном перемешивании продувают воздухом, который образует пузырьки. Известно, что неполярные молекулы, помещенные в воду, в первую очередь стремятся расположится на границе раздела вода – воздух. Точно также ведут себя неполярные концы собирателя, покрывающие частицу руды. Для них самой доступной границей раздела вода – воздух является поверхность пузырьков. В результате частицы руды прилипают к пузырькам и вместе с ними всплывают на поверхность в виде пены. (Слайд)

Пустая же порода – «хвосты» - остается в пульпе. Пену снимают обезвоживают и получают концентрат, а «хвосты» сбрасывают в отвал. Полученный концентрат содержит уже до 55% меди. Это верхний предел. В большинстве случаев после флотации содержание меди в концентрате находится в пределах 11-35 %. Наряду с медью там имеются сера, железо, цинк, оксиды кремния, алюминия, кальция, а также в небольших количествах благородные металлы – золото, серебро, платина. (Слайд)

Вопрос. На нашей обогатительной фабрике содержание меди в концентрате колеблется от 15-20 %. Как вы думаете от чего зависит такое разное содержание меди в концентрате?

Чтобы получить чистую медь, от примесей нужно избавится. Первым из них является обжиг концентрата. Концентрат подвергают обжигу для того, чтобы снизить в нем содержание серы. Кроме того, в результате обжига получается оксид серы (IV), в таких концентрациях, что его можно использовать для производства серной кислоты.

1. Cu₂S + O₂ = Cu₂O + SO₂

2. Cu₂S + Cu₂O = Cu + SO₂ (Слайд)

Учитель географии:

Металлургия – крупный загрязнитель окружающей среды. На ее долю приходится 20% всех промышленных выбросов в атмосферу и сточных вод. Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу 10 млн. тонн вредных веществ, среди которых гигантское количество разнообразных металлов, только один медеплавильный завод, производящий в год 125 тыс. тонн меди, выбрасывает в атмосферу 2 млрд. м 3 газов и 43 тыс. тонн пыли. При этом теряются 6 тыс. тонн меди и сера, которой хватило бы для приготовления 650 тыс. тонн серной кислоты. При открытой добыче руд из хозяйственного оборота изымаются десятки тысяч гектаров земли. Суммарный ущерб, наносимый металлургическим комплексом природе, оценивается 500 млрд. рублей в год. Огромные средства расходуются на строительство очистных сооружений и рекультивацию нарушенных земель. Металлургические центры составляют 30% всех российских городов с загрязненной атмосферой. Можно добывать руду, не нарушая ландшафт, с помощью био- или геотехнологий. С помощью биометодов в США добывают в год 300 тыс. тонн меди, в России около 2,5 тыс. тонн.

Домашнее задание. Приготовить сообщение о профессиях родителей, работающих на ЗАО «Бурибаевский ГОК», и отметить на контурной карте страны «медного пояса».