Обжиг железного колчедана протекает по реакции: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑ Степень обжига составляет

Обжиг железного колчедана протекает по реакции: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑ Степень обжига составляет 99%. Для проведения обжига воздух берут в 2-х кратном избытке против стехиометрии. Состав воздуха: 23.2% масс. – О2, 76.8% масс. – N2. Баланс составить на 1 т колчедана, содержащего 96% FeS2.

Запишем уравнение реакции обжига железного колчедана:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑
Киломолярные массы веществ равны:
M(FeS2) = 120 кг/кмоль; M(O2) = 32 кг/кмоль; M(Fe2O3) = 160 кг/кмоль; M(SO2) = 64 кг/кмоль
Исходя из условия задачи и уравнения реакции, составим схему материальных потоков процесса окисления:
Рис.1. Схема материальных потоков окисления
Расчет ведем на 1 т колчедана – FeS2.
Масса колчедана (с учетом его состава):
mFeS2=1000∙96100=960 кг
Масса примесей в колчедане:
mпримеси=1000-960=40 кг
Масса прореагировавшего колчедана (с учетом степени обжига 99%) и его количество (в моль):
mFeS2прореаг=960∙99100=950,4 кг
nFeS2прореаг=950,4120=7,92 моль
Масса непрореагировавшего колчедана:
mFeS2непрореаг=960-950,4=9,6 кг
Количество кислорода, необходимого на окисление колчедана (с учетом стехиометрии):
n(O2)= 7,92∙114=21,78 моль
Количество кислорода (с учетом 2-х кратного избытка) и масса:
n(O2)взятого=21,78∙2=43,56 моль
m(O2)взятого=43,56∙32=1393,92 кг
Масса воздуха (с учетом состава воздуха):
mвоздуха=1393,92∙10023,2=6008,28 кг
Количество и масса непрореагировавшего кислорода:
n(O2)непрореаг=43,56-21,78=21,78 моль
m(O2)непрореаг=21,78∙32=696,96 кг
Масса азота в воздухе (с учетом состава воздуха):
m(N2)=6008,28-1393,92=4614,36 кг
Количество образовавшегося оксида железа (III) и его масса:
n(Fe2O3)= 7,92∙24=3,96 моль
m(Fe2O3)=3,96∙160=633,6 кг
Количество образовавшегося оксида серы (IV) и его масса:
n(SO2)= 7,92∙84=15,84 моль
m(SO2)=15,84∙64=1013,76 кг
Масса прихода: 1000 + 6008,28 = 7008,28 кг
Масса расхода: 40 + 9,6 + 696,96 + 4614,36 + 633,6 + 1013,76 = 7008,28
После проведения расчетов составляем таблицу материального баланса:
Таблица 1 - Таблица материального баланса нитратора
Приход Расход
Вещество Масса, кг/сут
Вещество Масса, кг/сут
1