KWALIFIKACJA CHM6 - STYCZEŃ 2024

PYTANIE NR 5.
Na schemacie blokowym przedstawiono bilans masowy wytwarzania fosforu z rudy apatytowej w piecu elektrycznym. Masa otrzymanego w procesie fosforu wynosi
Ilustracja przedstawia schemat blokowy bilansu masowego procesu wytwarzania fosforu z rudy apatytowej w piecu elektrycznym.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby wyznaczyć masę fosforu, wykonuje się bilans masowy na granicy układu pokazanej na schemacie: suma dopływów (składniki wnoszące P) minus strumienie strat/produktów ubocznych daje masę produktu głównego. Z odczytanych ze schematu wartości wynika 1000 kg.

Pełne wyjaśnienie:

W tego typu zadaniu kluczowe jest poprawne wykonanie bilansu masowego dla układu technologicznego przedstawionego na schemacie blokowym. Najpierw należy ustalić granicę bilansowania (czy bilans dotyczy tylko pieca elektrycznego, czy także węzłów oczyszczania, skraplania i odbioru produktu). Następnie z diagramu odczytuje się wszystkie strumienie masowe wchodzące i wychodzące z tej granicy.

Masa otrzymanego fosforu obliczana jest jako część bilansu wyjściowego: w uproszczeniu jest to masa składnika fosforowego, który po przejściu procesu nie trafia do odpadów ani produktów ubocznych, tylko do strumienia produktu. W praktyce oznacza to konieczność:

  • zsumowania dopływów związanych z surowcem zawierającym fosfor (ruda/koncentrat apatytowy i ewentualne dodatki),
  • uwzględnienia, że nie cała ilość fosforu z surowca przechodzi do produktu (część może pozostać w żużlu lub pojawić się w innych strumieniach),
  • sprawdzenia zgodności jednostek (kg/Mg, % masowe) i tego, czy wartości dotyczą mas całkowitych, czy strumieni dla danego okresu,
  • uwzględnienia strat i rozdziału na produkty uboczne, jeśli są pokazane na schemacie.

Odpowiedź "1000 kg" jest poprawna, ponieważ po podstawieniu danych odczytanych ze schematu do równania bilansowego otrzymuje się właśnie taką masę produktu głównego. Pozostałe propozycje są typowe dla błędów rachunkowych: wynik zbyt duży może oznaczać pominięcie strat/strumieni ubocznych albo złą interpretację procentów i przeliczeń; wynik bliski, ale inny, często wynika z pomylenia granicy bilansu lub niedoliczenia jednego z odpływów.

Na egzaminie warto przyjąć nawyk: (1) wypisać wszystkie strumienie wejścia/wyjścia, (2) zaznaczyć, które zawierają fosfor, (3) dopiero potem wykonać obliczenia. To ogranicza ryzyko przeoczenia elementu schematu i wyboru pozornie "ładnej" liczby.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Bilans masowy to zestawienie dopływów i odpływów masy dla wybranego układu (np. aparatu lub całej instalacji). W najprostszym ujęciu: dopływ = odpływ (z uwzględnieniem akumulacji). Pozwala obliczać ilości produktów, strat i składników w strumieniach.
Najpierw zdecyduj, co liczysz: piec, węzeł oczyszczania czy całą linię do odbioru produktu. Granica bilansu obejmuje wszystkie strumienie przecinające tę granicę. Jeśli pominiesz węzeł, w którym powstają straty lub produkt uboczny, wynik masy produktu będzie zafałszowany.
Bo część masy surowca nie przechodzi do produktu głównego: może zostać w żużlu, pyłach, kondensatach lub innych odpływach. Pominięcie tych strumieni zawyża obliczoną masę produktu. W zadaniach egzaminacyjnych to najczęstsza przyczyna wyboru zbyt dużych wartości.
Najczęstsze pomyłki to: mylenie kg z Mg (toną), traktowanie wartości procentowej jak ułamka bez podziału przez 100 oraz mieszanie strumienia (np. kg/h) z masą całkowitą partii. Zawsze sprawdź jednostki przy każdej liczbie ze schematu i wykonuj przeliczenia w jednym, spójnym układzie.
Tak, jeśli schemat zawiera komplet danych dla wybranej granicy bilansowej i wiadomo, jak interpretować wielkości (masa vs strumień, okres czasu, skład). Jeśli brakuje jednego strumienia albo nie wiadomo, czy podano udziały masowe, bilans może być niedookreślony i dawać wiele możliwych wyników.
Wykonaj kontrolę rzędu wielkości: masa produktu nie może przekraczać masy składników wnoszących dany pierwiastek/komponent. Sprawdź też, czy suma odpływów (produkt + odpady + uboczne) jest zbliżona do sumy dopływów. Duże rozbieżności zwykle oznaczają błąd jednostek lub pominięty strumień.
Najważniejsze są: wartości mas/strumieni na liniach, skład (np. % składnika), kierunki przepływu oraz rozdziały na węzłach (co trafia do produktu, co do odpadu). Dodatkowo istotne są opisy, czy liczby odnoszą się do całej partii, doby, zmiany czy jednostki czasu.
Akumulację uwzględnia się, gdy układ magazynuje masę w czasie (np. zbiorniki buforowe, zasyp pieca, filtr z narastającym osadem) i bilans dotyczy krótkiego okresu. W zadaniach, gdzie mowa o "bilansie wytwarzania" i podano masy wyjściowe, zwykle zakłada się stan ustalony (akumulacja = 0).
Ćwicz schematy blokowe i bilanse na różnych granicach układu. Stosuj stałą procedurę: wypisz dopływy/odpływy, zaznacz strumienie zawierające dany składnik, ujednolić jednostki, dopiero potem licz. Po obliczeniu wykonuj kontrolę sensowności (rząd wielkości i suma mas).
Pułapki to: ukryte straty w osobnym strumieniu, rozdział na dwa odpływy o podobnych nazwach, podanie części danych w procentach, a części w masach, oraz liczby odnoszące się do innego okresu czasu. Pomaga dokładne "czytanie linii" schematu i oznaczanie danych na brudno przed rachunkami.
info

Około 68% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Z odczytanych ze schematu wartości wynika 1000 kg."

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z podstaw inżynierii chemicznej (rozdziały: bilanse masowe)
  • Materiały dydaktyczne z technologii nieorganicznej (procesy fosforowe) – do części kontekstowej
  • Zestawy zadań rachunkowych z bilansów masowych na schematach blokowych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego