4.4.3 Berechnen des Umsatzes bei unreinen Stoffen

 

Aufgabe 1:

Schwefel(IV)-oxid SO2, Ausgangsstoff zur Gewinnung von Schwefelsäure, wird u.a. durch Umsetzen des Minerals Pyrit FeS2 mit Luft-Sauerstoff bei höherer Temperatur ("Abrösten") erhalten:

2 FeS2 + 5,5 O2 → 4 SO2 + Fe2O3

10,0 t Pyrit mit 62,0% FeS2 werden abgeröstet.

a) Welche Masse an SO2 wird gewonnen, wenn verfahrensbedingt 1,5% verlorengehen?

b) Welche Masse an Fe2O3 enthält der "Abbrand"?

Zur Berechnung ist eine quantitative Umsetzung anzunehmen.

 

Rechengang I :

2 M(FeS2) = 2 * 119,97 g/mol;

4 M(SO2) = 4 * 64,06 g/ml;

M(Fe2O3) = 159,692 g/mol

10,0 t Pyrit 62%ig enthalten 6,2 t FeS2 (r.S.)

 

a) 2 * 119,97 g FeS2  (r.S) ergeben 4 * 64,06 g SO2

 

 

6,2 t FeS2 (r.S)......................................... x t SO2

Bei einem Verlust von 1,5% werden dann gewonnen.

b) 2 * 119,97 g FeS2  (r.S) ergeben 159,692 g Fe2O3

 

 

6,2 t FeS2 (r.S)....................................... y t Fe2O3

 

Rechengang II :

a)

x = m(SO2)

 

 

Vgl. Rechengang I.

 

b)

y = m(Fe2O3)

 

 

 

Aufgabe 2:

Wieviel Tonnen eines 60,5%igen Pyrits FeS2 müssen zur Gewinnung von 1,000 t Schwefel(IV)-oxid SO2 abgeröstet werden, wenn der Röstprozeß

a) quantitativ,

b) mit einer Ausbeute von 97% abläuft.

Jeweils 0,6% SO2 gehen verloren.

 

Rechengang I :

Reaktionsgleichung und Molare Massen siehe vorstehende Aufgabe 1.

a) 256,24 t SO2  entstehen aus 239,94 t FeS2 (r.S.)

 

 

1,000 t SO2................................... x t FeS2 (r.S.)

Bei 0,6% Verlust an SO2 beträgt die Ausbeute 99,4%. Dann sind erforderlich:

Beachte und überlege: Verluste verringern die Ausbeute!

Der Verlust muß von 100% abgezogen werden! Es ist falsch, den Verlust 100% zuzuschlagen.

Am Beispiel vorstehender Aufgabe ergibt die Gegenüberstellung

falsch richtig
bei 10% Verlust + (10%) 0,9365 t
0,0937 t
1,0302 t
bei 20% Verlust + (20%) 0,9365 t
0,1873 t
1,1238 t
bei 50% Verlust + (50%) 0,9365 t
0,4683 t
1,4048 t

 

b) Bei einer Ausbeute von 97% gilt der gleiche Rechenansatz wie unter a). Mit vorstehenden Überlegungen vergrößert sich die abzuröstende Masse FeS2 dann auf

 

Rechengang II :

a)

x = m(FeS2) (r.S.)

 

 

b) Rechengang, Überlegungen, Ergebnisse und Schlußsätze wie unter Rechengang I.