使用量最大的金属——铁的趣闻%281%29.pdf
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1、DOI:10.3969/j.issn.1000-6826.2023.04.1185使用量最大的金属使用量最大的金属铁的趣闻铁的趣闻(1)The Most Widely Used Metal:Anecdote of Iron(1)供稿|贾成厂/JIA Chengchang导读内容说到钢铁,大家一定不陌生,它与我们的社会发展和日常生活密切相关。然而,你知道钢铁的生产量吗,其产量竟然相当于第 29 名金属产量总和的 10 倍!而且,中国的钢产量要占到全球的一半以上!钢铁还有非常广泛的用途,在我们的周围无处不在。铁还是最便宜的金属,其价格仅有金的约七万分之一。下面就让我们一起来了解一下我们最“熟悉”的
2、铁吧。产量与使用量最大的金属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 29 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
3、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 610 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。100.003.343.002.051.100.650.330.250.1410.860.11.010.0100.0相对产量粗钢铝锰铬铜锌钛铅镍铝镍合计图1排名前 9 位的金属的相对产量 全球十大钢铁集团排行榜,中国占了
4、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 作者单位:北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 222023 年第 4 期山),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)。图2宝武集团 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
5、、山钢集团。钢铁的广泛应用铁具有很多应用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)。54.116.15.71
6、.71.01.20.20.20.20.90003.91.21.60.60.616.3100.010080604020020比例/%建筑机械汽车能源造船家电铁道集装箱其他合计需求量占比需求量占比同比图3下游行业刚体绕需求量占比(2019 年)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
7、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。20080808 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
8、巢”的钢筋金属趣话知识园地Science Corner23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 1.8105 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
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