這種價(jià)格“低廉”的金屬，何以支撐起祖國(guó)的工業(yè)脊梁？

1. 產(chǎn)量與使用量最大的金屬

鐵在生活中分布較廣，地殼中鐵的豐度為4.75%，僅次于氧、硅、鋁，位居第4。據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)發(fā)布的《世界鋼鐵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2023》數(shù)據(jù)，2022年全球的粗鋼產(chǎn)量18.85億t。圖1是排名前9位金屬的相對(duì)產(chǎn)量[1]。如果以粗鋼的生產(chǎn)量為100，那么第2~9位的總和僅為10.86。只有粗鋼的10%左右。啊，鋼鐵，量的霸氣！

圖1 排名前9位的金屬的相對(duì)產(chǎn)量

據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)發(fā)布的《世界鋼鐵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2023》數(shù)據(jù)，2022年，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到10.18億t，位列全球第一，占全球粗鋼總產(chǎn)量比重為54.0%；印度和日本位列全球第二和第三，粗鋼產(chǎn)量分別為1.25億t和0.89億t；美國(guó)與俄羅斯粗鋼產(chǎn)量分別是0.81億t和0.72億t，位列第四和第五位。韓國(guó)、德國(guó)、土耳其、巴西、伊朗依次位居第6~10名，粗鋼產(chǎn)量分別為0.66億t、0.37億t、0.35億t、0.34億t、0.31億t。

盡管受到新冠疫情的影響，2022年中國(guó)的鋼材產(chǎn)量還是實(shí)現(xiàn)了增長(zhǎng)，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)[2]，全年產(chǎn)量高達(dá)13.40億t，比其他幾大洲的產(chǎn)量總和還要多。

全球十大鋼鐵集團(tuán)排行榜，中國(guó)占了七席。早在幾年前，就流傳著這樣的說(shuō)法：中國(guó)的鋼產(chǎn)量世界第一（不包括河北?。?。河北省第二（不包括唐山），唐山第三?，F(xiàn)在，我國(guó)擁有著許多大型的鋼鐵集團(tuán)，據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)發(fā)布的《世界鋼鐵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2023》數(shù)據(jù)，在全球公布的十大鋼鐵集團(tuán)排行榜中，中國(guó)的寶武鋼鐵集團(tuán)位居世界第一。寶武集團(tuán)是由寶鋼集團(tuán)和武漢鋼鐵集團(tuán)重組而成，是當(dāng)前世界上唯一的一個(gè)產(chǎn)量超過(guò)1億t的鋼鐵集團(tuán)（圖2）。

圖2 寶武集團(tuán)

除了寶武集團(tuán)名列第1之外，我國(guó)的鞍鋼集團(tuán)排名第3，沙鋼集團(tuán)排名第5，河鋼集團(tuán)排名第6，隨后的還有建龍集團(tuán)、首鋼集團(tuán)、山鋼集團(tuán)。

2. 鋼鐵的廣泛應(yīng)用

鐵具有很多應(yīng)用[3]，可用于制藥、農(nóng)藥、熱氫發(fā)生器、凝膠推進(jìn)劑、燃燒活性劑、催化劑、水清潔吸附劑、燒結(jié)活性劑、粉末冶金制品、各種機(jī)械零部件制品、硬質(zhì)合金材料制品等。純鐵用于制發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的鐵芯，還原鐵粉用于粉末冶金，鋼鐵用于制造機(jī)器和工具。此外，鐵及其化合物還用于制磁鐵、藥物、墨水、顏料、磨料、還原劑、鐵鹽制備、電子元器件制備、營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑（鐵質(zhì)強(qiáng)化劑），在膠黏劑中用作環(huán)氧膠黏劑的填料，配制鑄件修補(bǔ)膠等。

鋼鐵的用途更是廣泛。鋼鐵材料在建筑、機(jī)械、造船、通訊、農(nóng)業(yè)、汽車、交通、鐵路、軍工、煤炭、礦山、石油、化工等各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，缺它不可（圖3）。

圖3 下游行業(yè)剛體繞需求量占比（2019年）

各個(gè)工程領(lǐng)域中鋼鐵的應(yīng)用都已十分廣泛，其中建筑是最大的鋼鐵消費(fèi)行業(yè)，中國(guó)每年在建筑領(lǐng)域消耗鋼材就相當(dāng)于日本和美國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的總和。而今后數(shù)年我國(guó)建筑仍處于發(fā)展的鼎盛時(shí)期，可以預(yù)見(jiàn)極其大量的鋼材將被生產(chǎn)并使用于建筑行業(yè)。毫不夸張地說(shuō)，鋼鐵的發(fā)展與進(jìn)步直接推動(dòng)了現(xiàn)代建筑的發(fā)展。而現(xiàn)代建筑的不斷提升對(duì)材料的需求也促進(jìn)了鋼鐵的發(fā)展。

坐落在北京中軸線上的北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)——國(guó)家體育場(chǎng)猶如樹(shù)枝編織的“鳥(niǎo)巢”，正輕輕按壓著古都北京深遠(yuǎn)厚重的歷史文化脈搏。2008–08–08第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的圣火在全世界的注視之下，在全場(chǎng)91000名觀眾的歡呼聲中，在這里點(diǎn)燃，北京奧運(yùn)會(huì)在這里隆重開(kāi)幕（圖4）。

圖4 鳥(niǎo)巢

作為迄今為止世界上最大的鋼結(jié)構(gòu)工程，“鳥(niǎo)巢”外部鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用量為4.2萬(wàn)t，整個(gè)工程包括混凝土中的鋼材、螺紋鋼等，總用鋼量達(dá)到了11萬(wàn)t。而且，值得自豪的是，使用的全部為國(guó)產(chǎn)鋼。“鳥(niǎo)巢”所使用的鋼是我國(guó)科研人員經(jīng)過(guò)多次技術(shù)“攻關(guān)”才研制出來(lái)的，它不僅在厚度和使用范圍上前所未有，而且具有良好的抗震性、抗低溫性、可焊性等特點(diǎn)。中國(guó)自主創(chuàng)新的鋼材，撐起了“鳥(niǎo)巢”的鋼筋鐵骨,而且還使得“鳥(niǎo)巢”主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限達(dá)到100年，耐火等級(jí)一級(jí)，抗震設(shè)防烈度8度。

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓是世界上最大的單體航站樓工程（圖5），主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，屋面及其支撐為鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總量約13萬(wàn)t。主航站樓屋頂鋼結(jié)構(gòu)采用空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，鋼網(wǎng)架面積達(dá)1.8×105 m2、最大跨度達(dá)180 m，起伏高差約30 m，質(zhì)量5萬(wàn)t以上，超過(guò)鳥(niǎo)巢。鋼管總長(zhǎng)度近500 km，可以環(huán)繞北京五環(huán)路5圈。混凝土結(jié)構(gòu)施工期，10個(gè)月所綁扎的鋼筋量差不多可以建造2艘遼寧艦。

圖5 北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)

2019年建筑業(yè)鋼鐵需求量為48600萬(wàn)t，支撐起鋼鐵下游需求行業(yè)的半壁江山。

機(jī)械行業(yè)是鋼材需求僅次于建筑的第2大行業(yè)，發(fā)展程度對(duì)鋼材消費(fèi)具有重大影響。

汽車行業(yè)為制造業(yè)中用鋼量較大的行業(yè)，我國(guó)汽車行業(yè)鋼材消費(fèi)量與汽車產(chǎn)量密切相關(guān)，汽車作為鋼材需求第3大來(lái)源，主要影響冷軋板卷、中厚板等鋼板和軸承鋼、彈簧鋼等優(yōu)質(zhì)鋼的需求，汽車制造業(yè)對(duì)鋼材的需求量影響較大（圖6）。2020年中國(guó)汽車產(chǎn)量為2522.5萬(wàn)輛，銷量為2531.1萬(wàn)輛。2021年上半年中國(guó)汽車產(chǎn)量為1256.9萬(wàn)輛，銷量為1289.1萬(wàn)輛。汽車用鋼主要包括汽車大梁鋼、車輪鋼、汽車內(nèi)襯板、汽車（轎車）面板等，以及傳動(dòng)部分用齒輪鋼等特殊鋼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)1輛汽車的原材料中，鋼材所占的比例約為72%~88%。2020年中國(guó)汽車行業(yè)鋼材消費(fèi)量為5250萬(wàn)t。

圖6 單輛車鋼材消耗量

3. 最便宜的金屬

鐵（鋼鐵）不僅產(chǎn)量最高、用量最大，而且還是價(jià)格最便宜的金屬。如圖7所示，鋼鐵的價(jià)格僅為銅的約1/12，鈷的約1/80，鋰的約1/200，銀的約1/1000，鍺的約1/2000，釕的約1/14000，金的約1/70000，銠的約1/160000。

圖7 金屬的價(jià)格比較

4. 我國(guó)的鋼鐵工業(yè)面臨的現(xiàn)狀

我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，是從幾乎零基礎(chǔ)，一步一步走到了產(chǎn)量占世界第1。1949年，我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量十分稀少，一年也不過(guò)16萬(wàn)t。然而隨著我國(guó)鋼鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，1996年我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量就躍居到了世界第一。但是，還存在著以下的難題。

1）技術(shù)難關(guān)

單看粗鋼的產(chǎn)量確實(shí)很高，但鋼鐵生產(chǎn)的用途多種多樣，許多方面是需要用到特種鋼材，比如高鐵動(dòng)車、航空航天、軍用武器等。全球高精尖特種鋼的最大生產(chǎn)國(guó)是日本，其份額占到了整個(gè)特種鋼產(chǎn)量的20%，而我國(guó)的產(chǎn)量占比就只有個(gè)位數(shù)。如果我國(guó)不能突破特種鋼生產(chǎn)的技術(shù)難關(guān)，我們就不得不面臨長(zhǎng)期從國(guó)外進(jìn)口鋼材的局面，這樣做不僅容易損害我國(guó)鋼鐵集團(tuán)的利益，也很容易受制于人。

2）鐵礦石

我國(guó)地大物博，資源豐富，但是這豐富的資源里并不包括生產(chǎn)鋼鐵所需要的鐵礦石，尤其是高品質(zhì)的鐵礦石。中國(guó)鐵礦資源多而不富，鐵礦石質(zhì)量不高，以中低品位礦為主，富礦資源儲(chǔ)量只占1.8%，而貧礦儲(chǔ)量占47.6%。中小礦多，大礦少，特大礦更少。礦石類型復(fù)雜，難選礦和多組分共（伴）生礦所占比重大。整個(gè)礦石里平均只能提取1/3的鐵，這加大了開(kāi)采的難度和生產(chǎn)成本。此外我國(guó)的鐵礦石分布還很不均勻，都是呈現(xiàn)星星點(diǎn)點(diǎn)的分布狀態(tài)，能夠進(jìn)行長(zhǎng)期集中開(kāi)采的礦場(chǎng)十分稀少。

世界鐵金屬儲(chǔ)量的前10位國(guó)家分別是：第1位俄羅斯鐵金屬儲(chǔ)量290億t，F(xiàn)e平均品位36.9%；第2位澳大利亞鐵金屬儲(chǔ)量179億他，F(xiàn)e平均品位63.7%；第3位巴西鐵金屬儲(chǔ)量101億t，F(xiàn)e平均品位58.5%；第4位加拿大鐵金屬儲(chǔ)量100億t，鐵平均品位38.6%；第5位印度鐵金屬儲(chǔ)量63億t，鐵平均品位61.1%；第6位是美國(guó)鐵金屬儲(chǔ)量60億t，鐵平均品位23.6%；第7位是南非鐵金屬儲(chǔ)量59億t，鐵平均品位是62.5%；第8位是中國(guó)鐵金屬儲(chǔ)量35億t，鐵平均品位38.8%；第9位是瑞典鐵金屬儲(chǔ)量是24億t，鐵平均品位53.3%；第10位是委內(nèi)瑞拉鐵金屬儲(chǔ)量是17億t，鐵平均品位是60%[4]。

鐵礦石資源最豐富的2個(gè)國(guó)家分別是澳大利亞和巴西，并且他們的鐵礦石質(zhì)量還十分上乘，含鐵量高。在資源差異如此巨大的情況下，對(duì)于我國(guó)龐大的鋼鐵產(chǎn)量需求來(lái)講，我們生產(chǎn)所需的鐵礦石原料就不得不依賴進(jìn)口。

事實(shí)上我國(guó)每年都有90%的鐵礦石是從別的國(guó)家運(yùn)過(guò)來(lái)的，可以說(shuō)生產(chǎn)鋼鐵的鐵礦石基本都是靠進(jìn)口，為此我們的鐵礦石進(jìn)口費(fèi)也數(shù)額巨大，現(xiàn)在每年已經(jīng)超過(guò)了1000億美元，在長(zhǎng)期喪失資源議價(jià)主動(dòng)權(quán)的情況下，這會(huì)進(jìn)一步壓縮鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)利潤(rùn)。

困境總是會(huì)被打破的，盡管我國(guó)鋼鐵的發(fā)展之路從起步初期就十分艱難，卻還是擁有了現(xiàn)如今令人矚目的成績(jī)，相信未來(lái)即使面臨再多的困難，我們?cè)S許多多的鋼鐵人也會(huì)克服困難，讓中國(guó)再一次創(chuàng)造屬于鋼鐵的奇跡。

5. 結(jié)束語(yǔ)

金屬中鐵的生產(chǎn)量與用量都是無(wú)可爭(zhēng)議的第一，它又是價(jià)格最低廉的金屬。鋼鐵在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，其下游產(chǎn)業(yè)的前3位是建筑、機(jī)械與汽車。中國(guó)早已成為世界上鋼鐵生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，不久的將來(lái)一定會(huì)成為一個(gè)屹立在世界東方的鋼鐵強(qiáng)國(guó)。

參考文獻(xiàn)
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[4]長(zhǎng)弓有心. 世界鐵金屬儲(chǔ)量的前十名國(guó)家: 第一名俄羅斯…（2020–04–11）[2020–04–11].

作者簡(jiǎn)介：賈成廠，北京科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1982年畢業(yè)于北京鋼鐵學(xué)院金屬材料系，獲學(xué)士學(xué)位。1987年獲日本東北（TOHOKU）大學(xué)碩士學(xué)位。1990年獲得日本東北（TOHOKU）大學(xué)博士學(xué)位。1990—1994年日本神奈川科學(xué)城博士后、總工程師。獲國(guó)家發(fā)明專利30余項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文200余篇，其中SCI檢索76篇，EI檢索127篇，單篇文章他引超過(guò)100次。編著學(xué)術(shù)專著15本：《復(fù)合材料教程》《陶瓷基復(fù)合材料導(dǎo)論》《燒結(jié)金屬含油軸承》《金屬基復(fù)合材料導(dǎo)論》《超硬材料與工具》《金屬粉末凝膠注模成形》《燒結(jié)實(shí)踐與科學(xué)基礎(chǔ)》《韓鳳麟教授論文集》等。獲教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)冶金教育協(xié)會(huì)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)、高等教育國(guó)家級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)（參加）、北京市教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)、中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)優(yōu)秀期刊二等獎(jiǎng)、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)優(yōu)秀工作者、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生科技競(jìng)賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師、復(fù)合材料學(xué)會(huì)《復(fù)合材料學(xué)報(bào)》杰出編委、北京科技大學(xué)“我愛(ài)我?guī)煛倚哪恐凶顑?yōu)秀的教師”、師德先進(jìn)個(gè)人、優(yōu)秀黨員、先進(jìn)工作者、教學(xué)成果一等獎(jiǎng)、科技論文SCI收錄獎(jiǎng)等榮譽(yù)。主要社會(huì)兼職：中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)名譽(yù)理事、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)粉末冶金分會(huì)名譽(yù)理事、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)粉末冶金分會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)粉末冶金與陶瓷分會(huì)理事、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)粉末冶金分會(huì)名譽(yù)理事、中國(guó)有色加工協(xié)會(huì)特聘專家、中國(guó)建材工業(yè)協(xié)會(huì)粉體分會(huì)理事、中國(guó)機(jī)協(xié)粉末冶金分會(huì)特聘專家，擔(dān)任《復(fù)合材料學(xué)報(bào)》編委、《粉末冶金技術(shù)》顧問(wèn)、《粉末冶金工業(yè)》編委、《中國(guó)鉬業(yè)》編委、《粉末冶金材料科學(xué)與工程》編委、《中國(guó)材料科技與設(shè)備》編委、《金屬世界》編委、特邀撰稿人