Um conversor L.D. é carregado com 100 toneladas de gusa contendo
Si e 1,2% Mn (balanço em Fe). As impurezas são oxidadas no metal líquido pela injeção (sopro) de
, produzindo-se um aço com
e
de Mn . Suponha as seguintes reações para descrição dos processos de oxidação de impurezas:
I) |
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II) |
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III) |
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Calcule a quantidade de
necessária, em m3.
Considerações:
Volume
Considerações:
Passo 1
Resumindo a questão, estamos em um conversor LD com 100 t de gusa contendo 3 % C, 1,7 % Si e 1,2 % Mn, que será oxidado até um aço com 0,2 % C, 0 % Si e 0,4 % Mn. O conteúdo de matéria é estequiometria de reações químicas, e vamos usar massas percentuais, conversão para mols e o volume molar do O₂ a 22,4 L/mol para achar o volume de O₂ soprada.
Passo 2
Para o carbono, calculamos massa inicial, final e removida, depois transformamos em mols e aplicamos a estequiometria da reação I (2 C + O₂ → 2 CO):
Pela estequiometria, cada mol de C consome 0,5 mol de O₂, logo
Passo 3
Para o silício, como o produto final tem 0 % Si, toda a massa inicial é removida pela reação II (Si + O₂ → SiO₂):
Cada mol de Si consome 1 mol de O₂, então
Passo 4
Para o manganês, usamos a diferença entre 1,2 % e 0,4 % na reação III (2 Mn + O₂ → 2 MnO):
Da estequiometria, cada mol de Mn consome 0,5 mol de O₂, então
Passo 5
Somando os mols de O₂ e convertendo para volume a 22,4 L/mol (0,0224 m³/mol):
Arredondando, fica aproximadamente 4,14×10³ m³ de O₂.