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江南体育官网这种价格“低廉”的金属何以支撑起祖国的工业脊梁?

发布时间:2024-11-08 13:06:46人气:

  江南体育官网这种价格“低廉”的金属何以支撑起祖国的工业脊梁?铁在生活中分布较广,地壳中铁的丰度为4.75%,仅次于氧、硅、铝,位居第4。据世界钢铁协会发布的《世界钢铁统计数据2023》数据,2022年全球的粗钢产量18.85亿t。图1是排名前9位金属的相对产量[1]。如果以粗钢的生产量为100,那么第2~9位的总和仅为10.86。只有粗钢的10%左右。啊,钢铁,量的霸气!

  据世界钢铁协会发布的《世界钢铁统计数据2023》数据,2022年,中国粗钢产量达到10.18亿t,位列全球第一,占全球粗钢总产量比重为54.0%;印度和日本位列全球第二和第三,粗钢产量分别为1.25亿t和0.89亿t;美国与俄罗斯粗钢产量分别是0.81亿t和0.72亿t,位列第四和第五位。韩国、德国、土耳其、巴西、伊朗依次位居第6~10名,粗钢产量分别为0.66亿t、0.37亿t、0.35亿t、0.34亿t、0.31亿t。

  尽管受到新冠疫情的影响,2022年中国的钢材产量还是实现了增长,据国家统计局公布的数据[2],全年产量高达13.40亿t,比其他几大洲的产量总和还要多。

  全球十大钢铁集团排行榜,中国占了七席。早在几年前,就流传着这样的说法:中国的钢产量世界第一(不包括河北省)。河北省第二(不包括唐山),唐山第三。现在,我国拥有着许多大型的钢铁集团,据世界钢铁协会发布的《世界钢铁统计数据2023》数据,在全球公布的十大钢铁集团排行榜中,中国的宝武钢铁集团位居世界第一。宝武集团是由宝钢集团和武汉钢铁集团重组而成,是当前世界上唯一的一个产量超过1亿t的钢铁集团(图2)。

  除了宝武集团名列第1之外,我国的鞍钢集团排名第3,沙钢集团排名第5,河钢集团排名第6,随后的还有建龙集团、首钢集团、山钢集团。

  铁具有很多应用[3],可用于制药、农药JN体育、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、各种机械零部件制品、硬质合金材料制品等。纯铁用于制发电机和电动机的铁芯,还原铁粉用于粉末冶金,钢铁用于制造机器和工具。此外,铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料、还原剂、铁盐制备、电子元器件制备、营养增补剂(铁质强化剂),在胶黏剂中用作环氧胶黏剂的填料,配制铸件修补胶等。

  钢铁的用途更是广泛。钢铁材料在建筑、机械、造船、通讯、农业、汽车、交通、铁路、军工、煤炭、矿山、石油、化工等各个领域广泛应用,缺它不可(图3)。

  各个工程领域中钢铁的应用都已十分广泛,其中建筑是最大的钢铁消费行业,中国每年在建筑领域消耗钢材就相当于日本和美国钢铁产量的总和。而今后数年我国建筑仍处于发展的鼎盛时期,可以预见极其大量的钢材将被生产并使用于建筑行业。毫不夸张地说,钢铁的发展与进步直接推动了现代建筑的发展。而现代建筑的不断提升对材料的需求也促进了钢铁的发展。

  坐落在北京中轴线上的北京奥运会主会场——国家体育场犹如树枝编织的“鸟巢”,正轻轻按压着古都北京深远厚重的历史文化脉搏。2008–08–08第29届奥林匹克运动会的圣火在全世界的注视之下,在全场91000名观众的欢呼声中,在这里点燃,北京奥运会在这里隆重开幕(图4)。

  作为迄今为止世界上最大的钢结构工程,“鸟巢”外部钢结构的钢材用量为4.2万t,整个工程包括混凝土中的钢材、螺纹钢等,总用钢量达到了11万t。而且,值得自豪的是,使用的全部为国产钢。“鸟巢”所使用的钢是我国科研人员经过多次技术“攻关”才研制出来的,它不仅在厚度和使用范围上前所未有,而且具有良好的抗震性、抗低温性、可焊性等特点。中国自主创新的钢材,撑起了“鸟巢”的钢筋铁骨,而且还使得“鸟巢”主体结构的设计使用年限达到100年,耐火等级一级,抗震设防烈度8度。

  北京大兴国际机场航站楼是世界上最大的单体航站楼工程(图5),主体为现浇钢筋混凝土框架结构,局部为型钢混凝土结构,屋面及其支撑为钢结构,钢结构总量约13万t。主航站楼屋顶钢结构采用空间网架结构体系,钢网架面积达1.8×105 m2、最大跨度达180 m,起伏高差约30 m,质量5万t以上,超过鸟巢。钢管总长度近500 km,可以环绕北京五环路5圈。混凝土结构施工期,10个月所绑扎的钢筋量差不多可以建造2艘辽宁舰。

  汽车行业为制造业中用钢量较大的行业,我国汽车行业钢材消费量与汽车产量密切相关,汽车作为钢材需求第3大来源,主要影响冷轧板卷、中厚板等钢板和轴承钢、弹簧钢等优质钢的需求,汽车制造业对钢材的需求量影响较大(图6)。2020年中国汽车产量为2522.5万辆,销量为2531.1万辆。2021年上半年中国汽车产量为1256.9万辆,销量为1289.1万辆。汽车用钢主要包括汽车大梁钢、车轮钢、汽车内衬板、汽车(轿车)面板等,以及传动部分用齿轮钢等特殊钢。据统计,生产1辆汽车的原材料中,钢材所占的比例约为72%~88%。2020年中国汽车行业钢材消费量为5250万t。

  铁(钢铁)不仅产量最高、用量最大,而且还是价格最便宜的金属。如图7所示,钢铁的价格仅为铜的约1/12,钴的约1/80,锂的约1/200,银的约1/1000,锗的约1/2000,钌的约1/14000,金的约1/70000,铑的约1/160000。

  我国钢铁工业的发展,是从几乎零基础,一步一步走到了产量占世界第1。1949年,我国的钢铁产量十分稀少,一年也不过16万t。然而随着我国钢铁技术的不断发展,1996年我国钢铁产量就跃居到了世界第一。但是,还存在着以下的难题。

  单看粗钢的产量确实很高,但钢铁生产的用途多种多样,许多方面是需要用到特种钢材,比如高铁动车、航空航天、军用武器等。全球高精尖特种钢的最大生产国是日本,其份额占到了整个特种钢产量的20%,而我国的产量占比就只有个位数。如果我国不能突破特种钢生产的技术难关,我们就不得不面临长期从国外进口钢材的局面,这样做不仅容易损害我国钢铁集团的利益,也很容易受制于人。

  我国地大物博,资源丰富,但是这丰富的资源里并不包括生产钢铁所需要的铁矿石,尤其是高品质的铁矿石。中国铁矿资源多而不富,铁矿石质量不高,以中低品位矿为主,富矿资源储量只占1.8%,而贫矿储量占47.6%。中小矿多,大矿少,特大矿更少。矿石类型复杂,难选矿和多组分共(伴)生矿所占比重大。整个矿石里平均只能提取1/3的铁,这加大了开采的难度和生产成本。此外我国的铁矿石分布还很不均匀,都是呈现星星点点的分布状态,能够进行长期集中开采的矿场十分稀少。

  世界铁金属储量的前10位国家分别是:第1位俄罗斯铁金属储量290亿t,Fe平均品位36.9%;第2位澳大利亚铁金属储量179亿他,Fe平均品位63.7%;第3位巴西铁金属储量101亿t,Fe平均品位58.5%;第4位加拿大铁金属储量100亿t,铁平均品位38.6%;第5位印度铁金属储量63亿t,铁平均品位61.1%;第6位是美国铁金属储量60亿t,铁平均品位23.6%;第7位是南非铁金属储量59亿t,铁平均品位是62.5%;第8位是中国铁金属储量35亿t,铁平均品位38.8%;第9位是瑞典铁金属储量是24亿t,铁平均品位53.3%;第10位是委内瑞拉铁金属储量是17亿t,铁平均品位是60%[4]。

  铁矿石资源最丰富的2个国家分别是澳大利亚和巴西,并且他们的铁矿石质量还十分上乘,含铁量高。在资源差异如此巨大的情况下,对于我国庞大的钢铁产量需求来讲,我们生产所需的铁矿石原料就不得不依赖进口。

  事实上我国每年都有90%的铁矿石是从别的国家运过来的,可以说生产钢铁的铁矿石基本都是靠进口,为此我们的铁矿石进口费也数额巨大,现在每年已经超过了1000亿美元,在长期丧失资源议价主动权的情况下,这会进一步压缩钢铁企业的生产利润。

  困境总是会被打破的,尽管我国钢铁的发展之路从起步初期就十分艰难,却还是拥有了现如今令人瞩目的成绩,相信未来即使面临再多的困难,我们许许多多的钢铁人也会克服困难,让中国再一次创造属于钢铁的奇迹。

  金属中铁的生产量与用量都是无可争议的第一,它又是价格最低廉的金属。钢铁在各个领域都得到广泛应用,其下游产业的前3位是建筑、机械与汽车。中国早已成为世界上钢铁生产与消费大国,不久的将来一定会成为一个屹立在世界东方的钢铁强国。

  作者简介:贾成厂,北京科技大学教授、博士生导师。1982年毕业于北京钢铁学院金属材料系,获学士学位。1987年获日本东北(TOHOKU)大学硕士学位。1990年获得日本东北(TOHOKU)大学博士学位。1990—1994年日本神奈川科学城博士后、总工程师。获国家发明专利30余项。在国内外学术期刊上发表论文200余篇,其中SCI检索76篇,EI检索127篇,单篇文章他引超过100次。编著学术专著15本:《复合材料教程》《陶瓷基复合材料导论》《烧结金属含油轴承》《金属基复合材料导论》《超硬材料与工具》《金属粉末凝胶注模成形》《烧结实践与科学基础》《韩凤麟教授论文集》等。获教育部科技进步二等奖、中国冶金教育协会优秀教材一等奖、高等教育国家级教学成果一等奖(参加)、北京市教育教学成果一等奖、中国有色金属学会优秀期刊二等奖、中国金属学会优秀工作者、“挑战杯”全国大学生科技竞赛优秀指导教师、复合材料学会《复合材料学报》杰出编委、北京科技大学“我爱我师——我心目中最优秀的教师”、师德先进个人、优秀党员、先进工作者、教学成果一等奖、科技论文SCI收录奖等荣誉。主要社会兼职:中国复合材料学会名誉理事、中国金属学会粉末冶金分会名誉理事、中国机械工程学会粉末冶金分会常务理事、中国有色金属学会粉末冶金与陶瓷分会理事、中国钢结构协会粉末冶金分会名誉理事、中国有色加工协会特聘专家、中国建材工业协会粉体分会理事、中国机协粉末冶金分会特聘专家,担任《复合材料学报》编委、《粉末冶金技术》顾问、《粉末冶金工业》编委、《中国钼业》编委、《粉末冶金材料科学与工程》编委、《中国材料科技与设备》编委、《金属世界》编委、特邀撰稿人

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