普考申論題
114年
[化學工程] 工業化學概要
第 一 題
📖 題組：
煉鋼是將生鐵（pig iron）中的雜質（碳、矽、磷、硫等）氧化除去，得到所需成分與性能的鋼（steel）。請回答下列問題：
煉鋼是將生鐵（pig iron）中的雜質（碳、矽、磷、硫等）氧化除去，得到所需成分與性能的鋼（steel）。請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
寫出轉爐煉鋼過程中去除碳、矽與磷的主要化學反應式。（13 分）
思路引導 VIP
轉爐煉鋼的核心原理是「氧化與造渣」。解題時應先聯想到吹入純氧會使生鐵中的碳、矽、磷發生氧化反應；接著需注意碳的氧化物為氣態可直接排出，而矽與磷的氧化物為固態，必須補上與造渣劑（石灰 CaO）結合形成爐渣的化學反應式，才能展現工業製程的完整性。
小題 (二)
請提出一項減少煉鋼過程二氧化碳排放的可能策略。（12 分）
思路引導 VIP
看到煉鋼減碳題，應先回想傳統高爐煉鋼依賴焦炭作為還原劑與熱源，導致大量CO2排放。解題可從「替換還原劑（如氫氣）」、「改變製程（電弧爐配綠電）」或「碳捕捉（CCUS）」切入，挑選一項（如氫能直接還原法）並寫出相關化學反應式進行深度論述。
煉鋼程序與減碳策略
💡 掌握轉爐氧化精煉原理及氫能冶金等淨零排放技術。
🔗 鋼鐵業從傳統到淨零的技術鏈
- 1 轉爐氧化精煉 — 吹氧使C、Si、P氧化，利用造渣移除雜質
- 2 能源結構優化 — 使用電弧爐熔煉廢鋼，減少初生鐵礦需求
- 3 氫能還原技術 — 研發氫氣取代焦炭(C)，從源頭消除CO2排放
- 4 末端碳捕捉 — 結合CCUS技術，回收製程剩餘二氧化碳
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🔄 延伸學習：延伸學習：鋼鐵產業碳邊境調整機制 (CBAM) 對製程選擇的影響
