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简答题我国以燃烧硫铁矿制取二氧化硫，用以生产硫酸。硫铁矿含硫30％（干基），含水10％，焙烧后炉气中SO2含量为12％（体积），SO3为0.25%（体积），烧渣含硫0.3%，硫的总利用率为92%，当时空气温度为20℃，相对湿度为50％，试列出物料衡算表。
  • 以生产1000kg100％H2SO4为衡算基准。
    （1）烧渣产率
    按照化学反应式及物料衡算推出公式：
    烧渣产率（相对于矿石）χ＝（160－Cs（矿））/（160－Cs（渣））
    ＝（160－30）/（160－0.3）
    ＝0.814
    式中：Cs（矿）为矿石中含硫量（质量百分率）；Cs（渣）为渣中含硫量（质量百分率）。
    （2）干矿石用量：1000×32/98÷92%÷30％=1183.08kg
    （3）烧渣产量：1183.08×0.814=963.03kg
    （4）干炉气组成及数量
    硫的烧出量：1183.08×30％－963.03×0.3％=352.04kg
    炉气中含硫总量应等于硫的烧出量，相当于含：352.04/32=11kmol
    而已知炉气中含SO212％，SO30.25％，焙烧时反应产物以Fe2O3计算，炉气中含氧量可通过下式计算。
    100=6.17CSO2+8.05CSO3+4.76CO2
    式中：CSO2、CSO3、CO2分别为炉气中SO2、SO3和O2的含量（体积分率）
    计算得出炉气中含O25.05％；余下为N2，含量为82.71％。
    干炉气中：
    含SO2，11×12/12.24×64=690.2kg
    含SO3，11×0.25/12.24×80=17.97kg
    含O2，11×5.05/12.24×32=145.23kg
    含N2，11×82.71/12.24×28=2081.26kg
    因此，干炉气得产出量为：690.2+17.97+145.23+2081.26=2934.66kg
    （5）进炉干空气量
    空气中得惰性气体在焙烧前后质量不变。
    在炉气中含氮量为2081.26kg，约74.33kmol
    所以，进炉干空气质量＝74.33÷79％×29=2728.6kg
    （6）炉气含水量
    炉气中得水分由矿石和空气带入，矿石含水量为：1183.08×10/（100－10）=131.45kg
    由湿空气表查出在20℃、相对湿度为50％的空气湿含量约为0.007kg/kg（干空气），则：空气含水量为2728.6×0.007=19.1kg；
    因此，炉气含水量为131.45+19.1=150.55kg。
    按上述计算数据，列出生产1000kg100％硫酸产品的物料平衡表如下：

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