普考申論題
105年
[化學工程] 工業化學概要
第 二 題
📖 題組：
高爐煉鐵中加入焦炭與石灰石。請描述： (一)焦炭所牽涉到之化學反應。（15 分） (二)石灰石所牽涉到之化學反應。（10 分）
高爐煉鐵中加入焦炭與石灰石。請描述： (一)焦炭所牽涉到之化學反應。（15 分） (二)石灰石所牽涉到之化學反應。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
石灰石所牽涉到之化學反應。（10 分）
思路引導 VIP
看到高爐煉鐵加入石灰石，首先要想到其核心目的是作為『媒熔劑（Flux）』來『造渣』，以去除鐵礦砂中的脈石（主要為二氧化矽雜質）。解題時應依序寫出石灰石的高溫分解反應方程式，以及生石灰與二氧化矽結合生成液態爐渣的反應方程式，並條列說明爐渣的物理性質對煉鐵製程的正面效益。
小題 (一)
焦炭所牽涉到之化學反應。（15 分）
思路引導 VIP
看到本題應立即聯想高爐煉鐵的兩大核心需求：「高溫環境」與「還原劑」。思考焦炭如何扮演「燃料（放熱）」與「還原劑來源（產生一氧化碳及直接還原）」的雙重角色，並依序寫出對應的平衡化學方程式。
高爐煉鐵：石灰石造渣
💡 石灰石作為媒熔劑，熱分解產生氧化鈣以結合脈石造渣分離。
🔗 石灰石在高爐內的化學轉化鏈
- 1 熱分解反應 — CaCO3 分解為 CaO 與 CO2 (吸熱)
- 2 造渣反應 — CaO 與 SiO2 結合生成液態矽酸鈣
- 3 分層分離 — 低密度爐渣浮於鐵水表面利於排除
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🔄 延伸學習：延伸學習：爐渣（水淬渣）在水泥工業與營建工程的資源化利用。
