04 - Pirita
é ustulada com ar em excesso para produzir
e
. O ar e o sulfeto são introduzidos a
e os produtos da ustulação deixam o reator a
. O gás da ustulação contém
de
sendo o restante
e
. Determine a quantidade de ar teoricamente necessária, a quantidade de ar utilizada e a composição e volume dos gases da ustulação. Pergunta-se ainda se há necessidade de se fornecer energia para o processo de ustulação?
Passo 1
Resumindo: queremos torrar pirita
com excesso de ar para obter
e
. O ar e o minério entram a
e os gases saem a
. Sabemos que o gás de saída tem
em mol de
(o resto é
e
). Precisamos:
. Equacionar a reação de tostagem.
. Calcular o ar teórico e o ar real (para dar
de
).
. Determinar a composição e o volume do gás de saída a
.
. Fazer an’{a}lise energética para ver se há calor a fornecer ou não.
Passo 2
Equacionando a tostagem em base de
mol de
:
Assim, por mol de
consumido precisamos de
mol de
.
Passo 3
Ar teórico: o ar é
e
molarmente.
Para mol de
:
Para
Passo 4
Ar real (excesso) para que o gás de saída tenha
de
.
Base mol de
: gera
mol de
.
Se usarmos mol de ar, entrará
mol de
e
mol de
.
consumido é
mol, sobra
.
Total mol gasoso de saída:
Base
Se usarmos
Total mol gasoso de saída:
A fração de
é
Logo, ar real
mol por mol de
.
Passo 5
Composição molar do gás de saída (base
mol de
):
Total
mol. Em porcentagem molar:
Volume a
(
K) e
atm:
Passo 6
Análise energética qualitativa:
Entalpia padrão de reação (
K) é fortemente \emph{exotérmica} (
kJ por mol de
).
É preciso aquecer gases (ar e produtos) de
até
: cerca de
MJ por mol de
.
A energia liberada pela reação (
MJ) supera a energia necessária para aquecimento (
MJ).
Conclusão: o processo é autopropelido; não é necessário fornecer calor externo.
Resposta
Ar teórico:
mol/mol
Ar real: mol/mol
Gás de saída (molar): ,
,
Volume a :
por mol de
Energia: processo exotérmico, sem calor externo necessário.
Ar real:
Gás de saída (molar):
Volume a
Energia: processo exotérmico, sem calor externo necessário.