Quá trình sản xuất gang trong lò cao xảy ra các phản ứng như sau:
200°C -> Khí lò cao
400°C -> 3Fe2O3 + CO -> 2Fe3O4 + CO2
500-600°C -> Fe3O4 + CO -> 3Feo + CO2
700-800°C -> Feo + CO -> Fe + CO2
1000°C -> CaCO3 -> CaO + CO2
1300°C -> CaO + SiO2 -> CaSiO3
1800°C -> C + CO2 -> CO; C + O2 -> CO2
Nung m tấn nguyên liệu gồm quặng sắt oxide ( thường là quặng hematite đỏ Fe2O3 chứa 10% tạp chất), than cốc và chất chảy (CaCO3 và SiO2 có cùng tỉ lệ mol) trong lò cao, thu được 6,72 tấn gang (thành phần chính là Fe nóng chảy) và 9916m^3 (đkc) hỗn hợp khí X gồm CO và CO2 có cùng tỉ khối hơi so với hydrogen là 21,6. Biết lượng khí oxygen cần dùng tham gia phản ứng trên là 2,88 tấn. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m bằng bao nhiêu?
Câu trả lời tốt nhất
mFe = 6720 kg —> nFe = 120 kmol —> nFe2O3 = 60 kmol
X gồm CO (20 kmol) và CO2 (380 kmol)
nO2 = 2880/32 = 90 kmol
Tham gia: Fe2O3 (60), O2 (90), CaCO3 (x), SiO2 (x), C (y kmol)
Sản phẩm: Fe (120), CO (20), CO2 (380), CaSiO3 (x)
Bảo toàn C —> x + y = 20 + 380
Bảo toàn O —> 60.3 + 90.2 + 3x + 2x = 20 + 380.2 + 3x
—> x = 210; y = 190
m = 60.160/90% + 100x + 60x + 12y = 46546,7 kg ≈ 46,55 tấn