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Bessemer過程的秘密：如何將鋼鐵生產推向工業革命？
鋼鐵生產是從鐵礦石和廢料中製造鋼的過程。鋼的製造歷史悠久，早在1850年代和1860年代，Bessemer過程和西門子-馬丁過程的出現標誌著它被大規模商業化。隨著工業革命的加速，鋼的需求不斷攀升。當前，鋼鐵行業的生產模式已被多種工藝技術所取代，包括基本氧氣鋼鐵生產，這一過程現在已成為全球鋼鐵產量的70%來自於這種方法。
鋼鐵行業目前是二氧化碳排放最密集的行業之一，鋼鐵生產占全球溫室氣體排放的10%左右。
鋼的製作及其性質
鋼是由鐵和碳組成的合金。單獨的鐵不具備強度，但加入少量碳後，鋼便具備了優越的強度及良好的延展性。鋼的特性因包含的合金元素和去除的雜質而異，各類不同的鋼材產品由此被製造出來。
歷史的演變
早期的歷史
鋼的製作最早可以追溯到中國、印度和羅馬等古代文明。鑄鐵的生產雖然早已存在，但在工業化之前，鋼的生產量相對較少。Bessemer過程的出現使鋼的生產得到了根本性的改變，這一技術的發展讓鋼走入了商業生產的舞台，並成為全球經濟活動的基石之一。
各國的技術發展
在11世紀的中國，一種類似Bessemer過程的技術被開發出來，該技術著重於反复鍛造，在不揮發碳的情況下實現鋼的生產。而歐洲的發展則是在15世紀進展迅速，尤其是芬尼工藝的出現，開始了高品質鋼的生產。
隨著時代的推移，Bessemer過程將鋼的生產時間縮短至半小時，顯著提高了生產效率。
現代鋼鐵生產的步驟
現代鋼鐵生產主要包括三個步驟：初級、次級和三級。初級鋼鐵生產以高溫熔融鋼鐵為主，次級過程增加合金劑以達到鋼的特定性能，三級過程則是將熔融金屬鑄造成鋼材的最終形狀。
基本氧氣鋼鐵生產
基本氧氣鋼鐵生產過程中，熔融的生鐵被注入純氧，以氧化部分碳，轉化為鋼。這個過程自1948年以來得到擴展，並迅速取代了傳統的開放式爐子。
電弧爐工藝
電弧爐作為另一種鋼鐵生產技術，主要通過廢鋼鐵或直接還原鐵的熔化來生產鋼材。電弧爐能夠精確地控制添加的合金元素，從而生產出各種類別的鋼。
鋼鐵行業碳排放的挑戰
根據2021年的數據，鋼鐵生產占全球二氧化碳排放的11%。這一行業面臨著重大的減排壓力。研究與發展的重點轉向了使用綠氫來取代傳統化石燃料的方法，目的是實現鋼鐵的無碳生產。
未來的鋼鐵生產是否能夠完全脫離對化石燃料的依賴，成為可持續發展的標杆？
全球性的行業應對策略
在全球範圍內，包括澳大利亞和歐洲在內的多個地區正在進行研究和項目，以期通過使用綠色氫氣生產“綠色鋼鐵”。這些新技術的推廣，有助於顯著降低鋼鐵生產的碳足跡，並在全球氣候行動中發揮重要作用。
當鋼鐵行業面臨如此巨大的挑戰和機遇時，我們是否能找到持平經濟與環保間的解決方案？
