Durante el proceso de producción del acero, se utiliza una variedad de carbón mineral conocida como "coque". Generalmente este tipo de carbón contiene en promedio un 87% de carbón puro.¿Qué cantidad de monóxido de carbono, CO, se produce?¿Qué cantidad de óxido de hierro (lll), Fe2O3 se podrían reducir con el CO producido?¿Cuánto hierro puro se obtendría?¿Cuánto CO2 se liberaría?
Respuestas
En el proceso de producción del acero, utilizando como base de cálculo media tonelada de coque:
a) Se producen 1015.36 kg de CO
b) Se podrían reducir 1929.06 kg de óxido de hierro (III)
c) Se obtendrían 1349.89 kg de hierro puro
d) Se liberarían 1595.36 kg de CO₂
Explicación:
En la producción de acero, se lleva a cabo la producción del agente reductor (monóxido de carbono) y la reducción de óxidos de hierro para obtener hierro puro fundido.
a) Producción de CO:
Se da la siguiente reacción:
2C + O₂ ⇒ 2CO
Utilizando como base de cálculo: 0.5 ton de coque
Cantidad de coque: 0.5 ton= 500 kg
Considerando el contenido de carbono puro:
kg C: 500 kg * 0.87= 435 kg
Moles de C:
Masa molar:
M(C)= 12 kg/kmol
435 kg *(1 kmol/ 12 kg)= 36.25 kmol C
Cantidad de CO producida:
36.25 kmol C * (2 kmol CO / 2 kmol C)= 36.25 kmol CO
Masa de CO:
Masa molar:
M(CO)= 28.01 kg/kmol
36.25 kmol * 28.01 kg/kmol = 1015.36 kg CO
b) Reacción entre el óxido de hierro (III) y el CO:
Fe₂O₃ + 3CO ⇒ 2Fe + 3CO₂
Cantidad de Fe₂O₃ que reaccionaría:
36.25 kmol CO * (1 kmol Fe₂O₃ / 3 kmol CO)= 12.08 kmol Fe₂O₃
Masa de Fe₂O₃:
Masa molar:
M(Fe₂O₃)= 159.69 kg/kmol
12.08 kmol * 159.69 kg/kmol = 1929.06 kg Fe₂O₃
c) Cantidad de hierro puro que se produciría:
36.25 kmol CO * (2 kmol Fe / 3 kmol CO)= 24.17 kmol Fe
Masa de Fe:
Masa molar:
M(Fe)= 55.85 kg/kmol
24.17 kmol * 55.85 kg/kmol = 1349.89 kg Fe
d) Cantidad de CO₂ que se produciría:
36.25 kmol CO * (3 kmol CO₂ / 3 kmol CO)= 36.25 kmol CO₂
Masa de CO₂:
Masa molar:
M(CO₂)= 44.01 kg/kmol
36.25 kmol * 44.01 kg/kmol = 1595.36 kg CO₂