География 9 класс pdf

4)количеством транспортных средств и темпами их роста. Чем больше транспортных средств, тем выше потребление энергоносителей;

5)уровнем энергоемкости применяемых техники и технологий. При масштабном внедрении новых видов энергосберегающих техники и технологий существенно сокращается удельное энергопотребление;

6)осуществлением мероприятий по энергосбережению и сокращению энергоемкости производства и сервисной сферы, созданием новых и выбытием действующих организаций-энергопотребителей;

7)эффективностью использования энергоносителей, сокращением их абсолютных потерь;

8)возможностями импорта необходимых энергоресурсов. Несмотря на постоянную разработку и внедрение энергосберега-

ющих технологий, мировое производство и потребление первичных энергоносителей постоянно увеличивается. Так, в 1900 г. оно оценивалось примерно в 1,3 млрд т у. т., в 1990 г. – 10 т у. т., в 2000 г. – 12,1 т у. т., в 2005 г. – 15 млрд т у. т. На протяжении XX в. объем мирового энергопотребления возрос в 9,3 раза при росте численности населения в3,7раза.Этосвидетельствуетосущественномростеэнергопотребления на одного жителя планеты.

Вопросы и задания по топливно-энергетическому балансу

1. Что такое условное топливо? Для каких целей используется данный показатель?

2. Для каких целей составляют топливно-энергетический баланс?

3. Рассчитайте коэффициент теплотворной способности торфа, если теплотворная способность каменного угля – 7000 ккал/кг, торфа – 2700 ккал/кг.

4. Используя данные таблицы, рассчитайте темпы роста численности населения и производства нефти, угля, природного газа, электроэнергии в

5. Зависит ли уровень потребления энергии одним жителем только от эффективности управления или является следствием влияния и других факторов?

6. Какие способы экономии энергоресурсов вам известны? Какой вклад в этом можете внести вы и ваши близкие?

241

Краткий словарь понятий, выделенных в тексте курсивом

Биоэнергетика – вид деятельности, включающий биоэнергетические установки, использующие принцип биохимической трансформации биомассы в топливо.

Блок электростанции – это совокупность машин и агрегатов, способных производить электроэнергию за счет использования первичных энергоресурсов.

Газгольдеры – специальные резервуары, используемые для хранения горючего газа.

Генератор – устройство, производящее какие-либо продукты (например, газогенератор), вырабатывающий электрическую энергию (электромашинный генератор).

Гидрогенизация (ожижение) – процесс получения нефти и нефтепродуктов из угля.

Деривационные ГЭС. Турбины этих станций установлены не в русле реки, а в специальных деривационных каналах или трубах, построенных для создания большего перепада высот. Деривационные электростанции создаются на горных реках (Ирганайская ГЭС в поселке Светогорск в Дагестане, Россия). Их мощность невелика.

Объект двойного назначения – хозяйственная единица, способная производить материальные ценности, которые могут быть использованы как для гражданских, так и для военных целей. Например, АЭС производят электроэнергию и оружейный плутоний.

Пиковая потребность – наибольший, максимальный спрос на электроэнергию.

Плотина – гидротехническое водосливное сооружение. Строится поперек реки и создает перепад в уровнях воды, увеличивая тем самым энергию падающей воды. У плотины есть водопропускные отверстия, через которые вода с верхнего уровня сбрасывается в нижний. Энергия, вырабатываемая ГЭС, зависит не только от количества пропускаемой плотиной воды, но и от высоты, с которой она сбрасывается. Высота плотины Ингурской ГЭС (Грузия) составляет 271,5 м, Токтогульской ГЭС (Таджикистан) – 215 м, СаяноШушенской ГЭС (Россия) – 240 м.

Рекультивация – процесс восстановления земель в пределах отработанных месторождений, карьеров.

Рыбоходы – специальные сооружения, обеспечивающие проход рыбы во время нереста вверх и вниз по реке с плотинной ГЭС.

Трансформатор – аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Трубопроводы – сооружения, которые используются для транспортировки нефти, нефтепродуктов и горючих газов от места добычи до пункта потребления по трубам с помощью разницы давления, создаваемого насосными станциями.

Турбины – первичные двигатели, в которых энергия воды, пара или газа преобразуется в механическую энергию. Выделяют гидро-, паровые и газовые турбины.

242

Удельное энергопотребление – количество энергии, потраченное для выпуска определенного объема продукции (количество электрической энергии, затраченное для выпуска 1 т алюминия), выполнения определенной работы (например, бензина для обеспечения 100 км пробега автомобиля).

Шахта – горное предприятие для подземной добычи твердых полезных ископаемых (угля, руд, нерудных ископаемых).

Шлюзы – специальные сооружения для пропуска судов, которые строятся на судоходных реках при ГЭС.

Электровооруженность труда – расход электрической энергии в расчете на одного работающего.

Электроемкость продукции – расход электрической энергии на единицу производимой продукции.

Энерговооруженность труда – расход энергии в расчете на одного работающего.

Энергоемкость производства – расход энергии (в кВт·ч или Дж) на единицу получаемой продукции (например, на 1 т стали) или на единицу выполненной работы (например, пробег автомобиля на расстояние 100 км). Энергоемкие отрасли выпускают товары, в себестоимости которых высока доля топлива (топливоемкие) и электричества (электроемкие). К топливоемким отраслям относится тепловая электроэнергетика, к электроемким – произ-

водство алюминия, магния, титана.

Тестовые задания

Распределите виды топлива (нефть, бурый уголь, торф, природный газ, каменный уголь) по мере убывания их теплотворной способности:

1) 2) 3) 4) 5)

Используя карту атласа, перечислите 5 стран крупнейших экспортеров

Выделите страны, обладающие наибольшими разведанными запасами нефти:

1)Кувейт;2)Россия;3)США;4)Монголия;5)Беларусь;6)Ирак;7)Латвия.

Найдите ошибку в списке районов морской добычи нефти:

а) Северное море; б) Каспийское море; в) Бискайский залив; г) Мексикан-

Группа электростанций разных типов, объединенных высоковольтными линиямиэлектропередачи,называется_________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________.

Расположите перечисленные типы электростанций (АЭС, ГЭС, ТЭС) по мере уменьшения их доли в мировом производстве электроэнергии:

1)2) 3)

Перечислите три вида отрицательного влияния топливно-энергетичес- кого комплекса на окружающую среду:

1) 2) 3)

243

Это интересно знать

►Торфяная промышленность. Торф используется как низкокалорийное топливо, в качестве удобрения, подстилки скоту и для химической переработки. Общие мировые запасы торфа на начало XXI в. превышали 2 трлн т, из которых в странах СНГ – около 770 млрд т, в Канаде – 510 млрд т, в США – 110 млрд т. По запасам торфа выделяются также Польша, Франция, ФРГ, Ирландия. Мировая добыча торфа составляет около 30 млн тонн.

►Самый крупный угольный бассейн (2200 млрд т) – Алта-Амазона

(Бразилия). Самый мощный угольный пласт (475 м) – месторождение ХатКрик (Канада).

►Впервые в мире добыча нефти промышленным способом была осу-

ществлена в 1848 г. на Апшероне (Азербайджан).

►Крупнейшие нефтяные месторождениями (млрд т): Гавар – 12,0;

Сафания – 4,2 (Саудовская Аравия); Ага-Джари (Иран) –10,0; Большой Бурган (Кувейт) – 9,2; Боливар – 4,3 (Венесуэла); Самотлор – 3,3; Ромашкинское (Россия) – 3,0; Меджнун (Ирак) – 3,0.

►Венесуэла – первый в мире экспортер «черного золота». В 1539 г. в Мадрид была отправлена бочка нефти.

►В России запасы и добычу нефти измеряют в тоннах, в зарубежной статистике – в баррелях. Точный пересчет баррелей в тонны требует сведений о

средней плотности нефти, добываемой в каждой стране (баррель – объемный показатель, равный 159 л, а тонна – мера массы). При грубых расчетах принимают, что 1 т соответствует 7,3 баррелям.

►Самая глубокая нефтяная скважина (9583 м) – США, штат Оклахома. Самая глубоководная скважина при глубине моря 2972 м (США). Самый глубокий нефтяной горизонт (6700 м) – Аляска.

►Среди крупнейших газовых месторождений выделяются «Север-

ное» (Катар) – 10,6 трлн м³, «Южный Парс» (Иран) – 2,8, «Гронингенское» (Нидерланды) – 2,7 трлн м³.

► Самый глубокий газовый горизонт (8094 м) – США, штат Техас. Самое глубокое газовое месторождение (7200 м) – Гомес (США, штат Техас). Самое крупное морское месторождение (2,7 трлн м3) – Штокмановское

(Россия, Баренцево море).

► Марсель Депре, французский академик, в 1882 г. осуществил передачу электрического тока на расстояние 57 км от Мисбаха к Мюнхену (в Германии).

► Самой крупной электростанцией в мире, работающей на угле,

мощностью в 4 млн кВт, является Экибастузская ГРЭС-1 (1982 г.). Самая мощная тепловая электростанция, работающая на мазуте, – «Кашима»

(«Касима»), построена в Японии в 1975 г. (4,4 млн кВт). Одной из самых крупных электростанций, работающих на природном газе, является японская «Содегаура» (3,6 млн кВт).

► Самая мощная ГЭС в мире (установленная мощность в 2010 г. – 18,2 млн кВт; проектная мощность – 24,2 млн кВт) – «Санься» («Три порога»), созданная на реке Янцзы. Самая мощная гидротурбина (815 МВт) установлена на ГЭС Гранд-Кули (США). Плотина Нурекской ГЭС (Узбекистан), перегора-

244

живающая р. Вахш, самая высокая в мире – 310 м (при длине 730 м). Самая длинная плотина в мире на Братской ГЭС – 1430 м.

► 27 июня 1954 г. в Обнинске (Калужская область, Россия) вступила в строй первая в мире АЭС (мощность 5 МВт), созданная под руководством И. В. Курчатова. Реактор для станции был создан под руководством академика Н. А. Доллежаль. Он также является конструктором атомных реакторов дляподводныхлодок.Станциязакрытав2002г.В1956г.пущенаперваяАЭС во Франции, в 1956 г. – в Великобритании, в 1957 г. – в США.

►Лидером в производстве биотоплива является Бразилия, обеспечивающая 40% своих потребностей в топливе за счет спирта, получаемого из сахарного тростника.

►Многие месторождения топливных ресурсов обусловили те или иные топонимические названия. Например, город Сланцы Ленинградской облас-

ти, города Углегорск (Донецкой обл., Украина), Шахты (Ростовской области, Россия), специализирующиеся на добыче угля в рамках Донецкого бассейна.

Тема 4. Металлургическая промышленность

Вопросы для повторения

1.Вспомните, какие элементы таблицы Менделеева относятся к металлам.

2.Какие особые свойства металлов вам известны?

3.В каких видах деятельности наиболее широко применяются металлы?

Вам предстоит узнать:

–состав металлургии;

–сырьевую базу металлургии и ее географию;

–состав и основные стадии производства черных и цветных металлов;

–типы предприятий в черной и цветной металлургии;

–особенности территориальной организации черной и цветной металлургии;

–динамику производства черных и цветных металлов;

–особенностимежгосударственнойторговличернымиицветнымиметаллами;

–экологические проблемы металлургии.

4.1.Общие сведения о металлургической промышленности

Состав металлургической промышленности. Металлургия – от-

расль промышленности, охватывающая получение металлов из руд или вторичного сырья (металлолома), а также производство сплавов. В зависимости от химического состава и физических свойств, все металлы делят на черные (железо, хром, марганец) и цветные (все остальные металлы и их сплавы). Металлы также делят на первичные и

вторичные.

245

Металлургическийкомплексвключаетдобычуиобогащениеруд

черных и цветных металлов, производство металлических концентратов, черных и цветных металлов, металлических сплавов и проката.

Основную часть черных и цветных металлов получают из руд. Рудой называют горную породу, в которой содержание металла достаточно для того, чтобы при данном уровне развития техники добыча его была возможна и экономически рентабельна. Месторождения руд делятся на два типа: коренные (первичные – в виде монолитных горных пород, рудных массивов) и россыпные (вторичные – продукты распада и разрушения коренных горных пород). Руды делятся на монометаллические, из которых извлекают один металл (Fe из магнетита, Al из бокситов), биметаллические, из которых извлекают два металла (Pb и Zn из свинцово-цинковых руд) и полиметаллические, из которых извлекают несколько металлов (Pb, Zn, Cu из алтайских колчеданов). Биметаллические и полиметаллические руды называют

комплексным металлургическим сырьем. Некоторые металлы (Ag, Au) встречаются в природе в самородном состоянии.

Наличие в руде нескольких металлов предполагает их комплексную переработку, сущность которой состоит в последовательном выделении отдельных металлов. Некоторые металлы (индий, кадмий, германий, селен, теллур, торий) не образуют самостоятельных месторождений.Ихможноизвлекатьпопутноприкомплекснойпереработке полиметаллических руд.

Роль металлургической промышленности. Металлургическая промышленность обеспечивает человечество черными и цветными металлами, необходимыми, прежде всего, в машиностроении и строительстве. Металл – «тело» машин, каркас зданий и сооружений. Несмотря на создание множества новых материалов (пластических масс, композитов), металлы продолжают оставаться основными конструкционными материалами. Это обусловлено разнообразными свойствами, которыми обладают металлы. Одни являются сверхпрочными (титан), другие тугоплавкими (вольфрам плавится при температуре свыше 3000ºC).

Являясь крупнейшим потребителем электрической энергии, каменного угля, природного газа, известняка, огнеупоров, металлургия оказывает существенное влияние на объем производства этих продуктов. Она влияет на работу транспорта, так как концентраты металлических руд, металлы и металлический прокат составляют значительную долю межрайонного и межгосударственного товарооборота.

Металлургические предприятия являются ядром разнообразных промышленных комплексов. Вокруг металлургических предприятий создаются производства, основанные на утилизации разного рода вторичных ресурсов (сернокислотное производство, выпуск продуктов органического синтеза, азотных удобрений, строительных материа-

246

лов). Такие комплексы возникли на Урале (Россия), в Запорожской и Донецкой областях Украины, в районе Великих озер (США).

Металлургия отличается высокой материалоемкостью производства. Металлургические предприятия являются крупными потребителями водных ресурсов, поэтому строятся вблизи крупных рек, озер, прудов.

Металлургия – «грязная» отрасль. Экологически опасными являются практически все стадии металлургического производства – добыча руд, производство концентратов и их обжиг, металлургический передел.

4.2. Черная металлургия

Состав черной металлургии. Черная металлургия включает добычу и обогащение железных руд, производство железорудных концентратов, сплавов железа и изделий из них (отливок, проката). К черной металлургии относят также добычу марганцевых руд и хромитов, производство марганца, хрома.

Железо в чистом виде не используется. Практическое применение получили сплавы железа. Выделяют сплавы железа с углеродом (чу-

гун, сталь) и ферросплавы.

Чугун и сталь отличаются друг от друга по содержанию углерода и физическим свойствам. В чугуне обычно содержится от 2 до 6% углерода. Как следствие, он отличается хрупкостью. В состав стали входит менее 2% углерода, что обусловливает такое ее свойство, как

ковкость.

К ферросплавам относят сплавы железа с легирующими металлами – металлами, которые придают сплавам особые свойства – антикоррозионные (нержавеющие), способность выдерживать высокие температуры, большую прочность и твердость, устойчивость к химическому воздействию: никель (Ni), вольфрам (W), марганец (Mn), хром (Cr), ванадий (V), молибден (Mo). Добавляя их к железу, получают ферроникель, ферромарганец, феррохром.

Сырьевая база черной металлургии. К важнейшим минералам,

из которых извлекается железо, относятся магнетит, гематит, лимонит, сидерит, железистые кварциты. Мировые доказанные запасы желез- ныхрудпревышают–200млрдт.СредистранвыделяютсяАвстралия, Бразилия, Индия, Казахстан, Канада, Китай, Россия, США, Украина. Значительными ресурсами железных руд располагают Ливия, Перу, Франция, Швеция, ЮАР (см. карту атласа).

Более ⅔ добываемой железной руды приходится на Китай, Бразилию и Австралию. Значительных размеров добыча железных руд достигает в Индии, России, Украине, США, ЮАР, Канаде, Швеции, Казахстане (табл. 1).

247

* В 2008 г. было добыто 824 млн т железных руд.

В качестве сырья в черной металлургии широко используется металлический лом, из которого производится около 40% стали.

Металлургический цикл черных металлов. Включает добы-

чу железной руды и вспомогательных материалов, обогащение руды, производство чугуна, стали, выпуск проката, производство сплавов (рис. 1). Он также включает утилизацию отходов основного производства и получение из них химических продуктов, строительных материалов.

Доменное, сталелитейное и прокатное производства могут осуществляться на отдельных специализированных предприятиях (чугунолитейных, сталелитейных, прокатных заводах). Все перечисленные производства могут быть сосредоточены и на одном предприя-

тии – металлургическом комбинате с полным циклом.

Производствочугунаосуществляетсявдоменныхпечах.Вкачестве топлива используют кокс. В процессе производства чугуна образуются шлак и доменные газы. Шлак является сырьем для производства строительных материалов – кирпича, цемента, бетона. Доменный газ может быть использован в качестве топлива, а также сырья для производства соединений азота и продуктов органического синтеза.

В2008 г. в мире было произведено 928 млн т чугуна, в том числе

вКитае – 471 млн т, Японии – 86 млн т, России – 48 млн т, Бразилии – 35 млн т, США – 34 млн т.

Сущность передела чугуна в сталь сводится к удалению избыточ-

ного углерода и вредных примесей (кремния, фосфора, серы) путем их окисления (выжигания). Сталь получают из чугуна в мартеновских печах, кислородных конвертерах, электродуговых печах.

Изобретение мартеновской печи позволило получать сталь не только из жидкого, но и из твердого чугуна, а также из отходов металлообработки и лома. Производство стали в мартеновских печах отличается большой продолжительностью и значительными затратами. Сталь, получаемая мартеновским способом, имеет невысокое качест-

248

Рис. 1. Технологическая схема производства черных металлов

во. Мартеновский способ преобладал в течение XX в. К концу века его вытеснили более передовые способы – кислородно-конвертерный и электродуговой.

Кислородный конвертер представляет собой громадный кувшин, сваренный из толстых стальных листов. В него загружают жидкий чугун и добавляют металлический лом. После загрузки специальные насосы продувают жидкий чугун кислородом. При этом выгорает часть углерода. Хрупкий чугун постепенно превращается в прочную сталь.

Наиболее высококачественные стали можно получить в электрических печах. Здесь между угольными электродами и металлом возникает мощная электрическая дуга, создающая в печи высокую температуру (более 2000ºC).

Во всех высокоразвитых странах еще в первой половине 80-х гг. XX в. мартеновский способ был исключен или сведен к минимуму. В мире в 2007 г. в мартеновских печах производилось лишь 2,4% стали. Мартеновские печи продолжают действовать в Украине (44,8% производства стали в 2007 г.), России (8,6% в 2009 г.), Индии (1,9%), Узбе-

кистане (16,0%).

249

Наиболее распространенным в мире способом производства стали является кислородно-конвертерный, на долю которого в 2007 г. пришлось 66,7%. Доля электростали составила 30,9%. В некоторых странах этим способом производится более половины стали (ПМР – 100%, Испании – 77,9%, Италии – 63,3%, Узбекистане – 84,0%, Мексике – 84%). Из 416 млн т стали, произведенной в электропечах, около 350 млн т выплавлено из лома.

К середине XIX в. в черной металлургии утвердился так называемый двойной передел: из концентрата железной руды получали чугун, из чугуна – сталь. Двойной передел – это двойной расход топлива и электроэнергии,двойноеколичествоагрегатовимеханизмов,большее количество рабочих. Поэтому ученые изобрели бездоменное производство, при котором отсутствует производство чугуна. Из специально подготовленных концентратов руды – окатышей – в электропечах выплавляют сразу сталь.

Бездоменное производство позволяет повысить качество стали, так как исключает «засорение» железа серой и другими нежелательными элементами, содержащимися в коксе. Снижается себестоимость полученного металла, повышается его качество, уменьшается отрицательное воздействие на природную среду. Бездоменным способом в 2007 г. в мире было произведено 67 млн т стали (5% мирового производства).

Готовая сталь разливается в изложницы – специальные формы, в которых она остывает и превращается в слитки. Для получения необходимых деталей слитки обрабатывают в прокатном цехе на специальных обжимных станах. На прокатных станах получают заготовки определенной толщины и профиля – листы, трубы, проволоку, строительную арматуру, рельсы.

Металлические детали можно получать и путем разлива горячего металла по специальным формам. Для этого используются установки непрерывной разливки стали. Это способ был изобретен в СССР в 1959 г. на Донецком металлургическом комбинате. Во многих высокоразвитых странах (Японии, Франции, ФРГ, Италии) этим способом разливается вся сталь. В России этим методом в 2007 г. было произведено 71% заготовок.

Типы предприятий в черной металлургии отличаются по специ-

ализации, применяемым технологиям, количеству производственных стадий, факторам размещения (рис. 2).

Горно-обогатительные комбинаты (ГОК) осуществляют добычу,

обогащение железных руд и производство металлических концентратов. (Оленегорский в Мурманской области России, Криворожский в Украине).

250