3.1.1 Расчет материального баланса

Исходные данные:

1. В печь поступает колчедан 40 т/сут.

2. Состав колчедана, % масс:

FeS2 - 70%;

песок (глина) -25%;

влага - 5%.

3. Содержание FeS2 в огарке - 2 %.

4. Коэффициент избытка воздуха б = 1,5. Состав воздуха кислород-21%об., азот-79%об..

Решение:

4FeS2 + 11O2>8SO2 +2Fe2O3

1. Рассчитаем, сколько пирита содержится в колчедане:

40 · 0,7 = 28 т/сут

2. Рассчитаем, сколько песка содержится в колчедане:

40 · 0,25 = 10 т/сут

3. Рассчитаем, сколько влаги содержится в колчедане:

40 · 0,05 = 2 т/сут

4. Молярная масса компонентов реакционной смеси: Mr(FeS2) = 120 кг/кмоль, Mr(O2) = 32 кг/кмоль, Mr(Fe2O3) = 160 кг/кмоль, Mr(SO2) = 64 кг/кмоль.

5. Рассчитаем, сколько диоксида серы по массе получится при обжиге 40 т колчедана, содержащего 28 т пирита:

(28 т/сут · 8 · 64 кг/кмоль) /(4 · 120 кг/кмоль) = 29,87 т/сут

6. Рассчитаем массу образовавшегося огарка:

(28 т/сут · 160 кг/кмоль · 2)/(4 · 120 кг/кмоль) = 18,67 т/сут.

7. Рассчитаем содержание FeS2 в огарке:

18,67 т/сут · 0,02 = 0,37 т/сут

8. Рассчитаем содержание Fe2O3:

18,67 т/сут - 0,37 т/сут = 18,3 т/сут

9. Рассчитаем массу кислорода, израсходованного на получение 29,87 т/сут SO2:

(29,87 т/сут · 11 · 32 кг/кмоль) /(8 · 64 кг/кмоль) = 20,54 т/сут

10. Рассчитаем массу кислорода с учетом коэффициента избытка воздуха

б =1,5:

20,54 т/сут · 1,5 = 30,81 т/сут

11. Рассчитаем объем кислорода:

(20,54 т/сут · 22,4 м3/кмоль) / 0,032 т/кмоль =14378 м3/сут

12. Рассчитаем объем кислорода с учетом коэффициента избытка воздуха

б =1,5:

14378 м3/сут · 1,5 = 21567 м3/сут

13. Рассчитаем объем воздуха, поступившего на окисление:

21567 м3/сут / 0,21 = 102700 м3/сут.

14. Рассчитаем массу воздуха, поступившего на окисление:

(102700 м3/сут · 0,02884 т/кмоль) / 22,4 м3/кмоль = 132,23 т/сут.

15. Рассчитаем массу отработанного воздуха:

(132,23 т/сут - 30,81 т/сут) + (30,81 т/сут - 20,54 т/сут) = 111,7 т/сут.

16. Рассчитаем массу вышедшего кислорода:

30,81 т/сут. - 20,54 т/сут. = 10,27 т/сут.

Таблица 3.1 - Материальный баланс процесса окисления пирита (FeS2) кислородом воздуха

Рассчитано, что для получения 1т сернистого ангидрида нужно затратить 1,3391 т. сырья; при использовании 1т сырья выход диоксида серы составляет 0,7467 т.