Комплексное использование сырья и утилизация отходов. Сборник задач. Учебное пособие

26. Отходы производства содержат 1 % мас. H2SO4 (ρ = = 1,05 г/см3). Определите объем раствора извести с содержанием Са(ОН)2 10 % мас. необходимого для нейтрализации 10 т отходов, содержащих H2SO4. Рассчитайте массу образующегося осадка. Определите расходный коэффициент Са(ОН)2.

27.Для удаления фосфатов из сточных вод используют их

осаждение с помощью Al2(SO4)3. Содержание фосфат-ионов в сточных водах равно 0,003 % мас. Определите, какую массу

Al2(SO4)3 необходимо закупать каждый год для обработки сточных вод, расход которых составляет 40 дм3/с. Каков расходный

коэффициент Al2(SO4)3? Определите массу осадка AlPO4, образующегося при полном осаждении фосфат-ионов.

28.Сточные воды одного из цехов содержат 12,6 г/дм3 хлорида марганца (II). Объем стоков равен 200 м3. Для осажде-

ния марганца используется раствор NaOH с концентрацией 1 моль/дм3. Определите объем раствора щелочи, необходимый для осаждения марганца. Вычислите массу образующегося осадка, принимая во внимание, что гидроксид марганца (II) окисляется кислородом, растворенным в воде, до Mn(OН)4. Рассчитайте расходный коэффициент щелочи (кг крист. NaOH/м3 сточной воды).

29. Сточные воды гальванического цеха содержат 500 мг/ дм3 цианид-ионов. Какой объем озоно-кислородной смеси с содержанием озона 3 % об. потребуется на обработку 500 м3 сточных вод. Посчитайте расходный коэффициент озонокислородной смеси. Процесс описывается следующим уравнени-

ем: CN- + O3 = CNO- + O2.

30. Вычислите теоретические расходные коэффициенты (т/т) при получении хлороводородной кислоты с содержанием HCl 30 % мас. сульфатным методом. Брутто-уравнение реакции:

2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl.

61

31.Определите расходные коэффициенты сырья для про-

изводства 1 т ортофосфата аммония (NH4)3PO4, если в производстве применяются ортофосфорная кислота (содержание H3PO4

55 % мас.) и аммиак (98 % мас. NH3 и 2 % мас. H2O).

32.Вычислите расходные коэффициенты на 1 т диоксида серы, если содержание серы в руде серного колчедана 45 % мас., влаги – 1,5 % мас. Воздух на обжиг колчедана подают с избытком в 1,5 раза. Обжиг серного колчедана описывается уравнени-

ем: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.

33.Рассчитайте расход серного колчедана, содержащего 40 % мас. серы, на 1 т серной кислоты, если потери серы и оксида серы (IV) в процессе обжига руды составляют 3 %. Степень

абсорбции оксида серы (VI) по реакции SO3 + H2O = H2SO4 равна 99 %.

34.Определите расходный коэффициент фосфорита с мас-

совой долей Ca3(PO4)2 80 % для получения 1 т двойного суперфосфата с массовой долей Ca(H2PO4)2 90 %. Брутто-уравнение реакции: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4.

35.Рассчитайте расходный коэффициент известняка с мас-

совой долей CaCO3 89 % для получения негашеной извести с массовыми долями: CaO – 94 %, CaCO3 (недопал) – 1,2 %, при-

меси – 4,8 %.

36.Определите расходные коэффициенты сырья для производства 1 т технического карбида кальция, имеющего сле-

дующий состав в массовых долях: CaC2 – 0,78, CaO – 0,15, C – 0,03, другие примеси – 0,04. Массовая доля CaO в негашеной извести составляет 0,965. Массовые доли примесей в коксе: зола – 0,04, летучие вещества – 0,04, влага – 0,03. Брутто-уравнение ре-

акции: CaO + 3C = CaC2 + 5CO.

37.Чугун выплавляется из бурого железняка Fe2O3·H2O, магнитного железняка Fe3O4, лимонита 2Fe2O3·3H2O или гетита 2Fe2O3·2H2O. Вычислите теоретические расходные коэффициенты этих руд, если массовая доля железа в чугуне 92 %. Допускаем, что пустая порода в рудах отсутствует.

62

38.Химический состав оконного стекла Na2O·CaO·6SiO2. Оксид натрия образуется при разложение соды, оксид кальция – при разложении известняка, оксид кремния – из песка. Рассчитайте теоретические расходные коэффициенты сырья для производства 1 т стекла, если используется сода с массовой долей Na2CO3 93,8 %, известняк с массовой долей CaCO3 90,5 %, песок

смассовой долей SiO2 99 %. Брутто-уравнение реакции, протекающей при варке стекла:

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2.

39.Определите расходные коэффициенты извести и кокса в производстве технического карбида кальция, имеющего по

анализу следующий состав, % мас.: СаС2 - 1, СаО - 78, С - 15, прочие примеси - 3. Расчет проведите на 1 000 кг технического продукта. Содержание в коксе, % мас.: золы – 4, летучих компонентов – 4, влаги – 4, углерода – 3. Известь содержит 95 % чистого СаО. Карбид кальция получается по следующей реакции:

СаО + 3С → СаС2 + СО.

40.При обжиге 1 т известняка образуется 168 м3 диоксида углерода. Содержание карбоната кальция в известняке равно 94,5 % мас. Определите теоретический и практический расходные коэффициенты известняка.

41.Из 320 т колчедана, содержащего 45 % мас. серы, было получено 270 т сернистого газа SO2. Вычислите теоретиче-

ский и практический расходный коэффициент по FeS2.

42. Рассчитайте расходный коэффициент (т/т) сульфата натрия (95 % мас. Na2SO4) и электролитического водорода (97 % мас. Н2) при получении технического сульфида натрия (96 % мас. Na2S). Процесс описывается уравнением:

Na2SO4 + 4Н2 = Na2S + 4H2O.

На побочные реакции расходуется 2 % мас. сульфата натрия и водорода от теоретически необходимого количества для получения 1 т технического продукта.

63

43.Какое количество аммиачной воды содержанием гидрата аммиака 20 % мас. можно получить из 1 т угля при его коксовании, если содержание азота в угле 1 % мас., а до аммиака восстанавливается только 20 % этого количества?

44.Рассчитайте расход реагентов на 1 т фосфора при восстановлении его из фосфоритного концентрата, если процесс описываетрся следующим суммарным уравнением:

Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3СaSiO3 + 2P + 5CO.

Содержание Ca3(PO4)2 в концентрате 54,6 % мас. Кокс содержит 94,5 % мас. углерода. Выход фосфора составляет 85 %.

45.В производстве гипохлорита кальция Ca(ClO)2 используется газ, содержащий 8 % об. хлора. Давление газа 0,1 МПа,

температура 25 °С. Определите выход гипохлорита кальция, отнесенный к 100 м3 н. у. исходного газа, считая абсорбцию хлора полной. Процесс описывается уравнением:

2Ca(OH)2 + 2Cl2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O.

46.Рассчитайте расходные коэффициенты (т/т) ильменитовой руды и серной кислоты при получении диоксида титана

ТiO2, если содержание титана в руде составляет 24,3 % мас., а степень разложения FeTiO3 89 %. В состав ильменитовой руды входят FeTiO3 и Fе2О3. В производстве применяют серную кислоту с содержанием Н2SО4 80 % мас. с избытком относительно теоретического 50 %.

47.Определите расход бурого угля (содержание углерода 70 % мас.), водяного пара и воздуха для получения 1000 м3 ге-

нераторного газа состава, % об.: СО − 40, Н2 − 18, N2 − 42. Для упрощения расчета принять состав воздуха 79 % об. N2 и 21 % об. О2. Посчитайте расходные коэффициенты по бурому углю, водяному пару и воздуху для получения генераторного газа.

64

Ответы

Часть 1

1. Хи = 75 %, Хо = 15. 2. ηк = 5,8 %, Хи = 72,9 %, Хо = 12,5. 3. 6909 кг, Хи = 76,2 %, Хо = 13,8. 17. ηк = 4 %, Хи = 80 %, Хо =

Часть 2

1. Са(ОН)2. 3. 2,23 мг/дм3 кислорода. 4. 10 мг-экв/дм3. 5. Жн = = 5,2 мг-экв/дм3. 6. Жо=2,75 мг-экв/дм3. 7. Жо= 8,0 мг-экв/дм3.

8. 5,5 мг. 9. 9,46 кг. 10. 85 %. 11. 50156 м3/сут. 12. 0,9 м3/сут.

13. коагулянт - 8,82 т/сут; хлор-газ 35 кг/сут, или 10,9 м3/сут.

14. 1510 г-экв/м3. 15. 41,25 ч. 32. 9,15 мг О2/дм3. 33. 47 мг О2/дм3. 34. 26 мг О2/дм3. 35. 41,2 мг О2/дм3. 36. 84,1 мг О2/дм3. 37. 49 мг О2/дм3. 38. 2 мг О2/дм3. 39. 17,03 мг О2/дм3.40. 6,64 мг О2/дм3. 41. 0,28 мг О2/дм3.42. 15,6 мг О2/дм3. 43. 22,1 мг О2/дм3.

Часть 3

1. 0,58 т/т; 0,97 т/т. 2. 0,73 т/т. 3. 1,19 т/т; 0,35 т/т. 4. 1,13 кг влажной руды/кг SO2; 3,44 м3 воздуха/кг SO2. 5. а) 2,03 т/т; б) 98,8 %. 6. 17,456 т; 54,55 т; 20,18 т. 7. 86,2 %. 8. 13940 кг. 9. 90 %; 1,37. 10. 4687,5 кг/ч. 11. 24,8 т/сут. 12. 2,4 т/ч. 13. 11,6 кг/(м3 ч). 14. 76,1 кг/(м3 ч). 15. 100 т/сут. 16. 657·102 т/год; 5000 кг/(м3·ч). 17. 375 т/сут. 18. 381,19 кг/(м3 сут). 19. 156 т/сут, 6,3 т/т. 20. 2304 т/сут, 18 432 т. 21. В 1,0875 раз.

65

ПРИЛОЖЕНИЕ

66

67

68

Окончание табл. 8.

69