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、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，钢铁用来制造机器和工具。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、化工等所有的领域大范围的应用，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等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，能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。而现代建筑的不断的提高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背景和文化脉搏。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，它不仅在厚度和应用限制范围上前所未有，而且拥有非常良好的抗震性、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”整体的结构的设计使用年数的限制达到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。

  2019年建筑业钢铁需求量为48600万t，支撑起钢铁下游需求行业的半壁江山。

  机械行业是钢材需求仅次于建筑的第2大行业，发展程度对钢材料消费具有重大影响。

  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紧密关联，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。汽车用钢最重要的包含汽车大梁钢、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。然而随着我们国家钢铁技术的不断发展，1996年中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中国钢铁集团的利益，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必须依赖进口。

  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，尽管中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。钢铁在所有的领域都得到普遍应用，其下游产业的前3位是建筑、机械与汽车。中国早已变成全球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