在互联网上,长期流传着一个疑问:为什么中国总是缺铁矿?
答案其实很简单——中国缺的并不是铁矿,而是半个地球的铁矿储量。更何况,中国的铁矿以贫瘠而闻名,即便是本土较好的铁矿石,其含铁量也比不上澳洲等地巨型露天矿床的尾矿。
因此,中国每年都要进口约12亿吨铁矿石,其中半数来自西澳大利亚的皮尔巴拉地区,硬生生地把一个原本只有几千人口的沙漠海岸小镇黑德兰港,迅速催肥成为世界第八大港口。
钢铁号称工业的粮食,从各种基础设施到家用的菜刀铁锅,人类生活的方方面面都离不开它,可谓是世界上最不可或缺的材料之一。
钢是一种强大、多功能、可循环使用的材料。
那么,作为占据全球钢铁产业半壁江山的国家,从古至今,中国人是怎样炼钢的?新中国的钢铁产能又是怎样发展起来的?
回望更早的全球格局,会发现今日的差距并非天然如此。
1950年,全世界粗钢产量才1.916亿吨,那时候亚洲国家还刚摸索着入门,中国、印度都还在起跑线附近徘徊,谁也想不到七十多年后其中一个国家会独自撑起全球一半以上的产能。
2009年,甘肃临潭磨沟遗址出土了两块铁条。经过多方仔细鉴定,确认这两块乍看毫不显眼的铁条属于公元前1500年的商朝早期,并且存在明显的块炼法冶炼痕迹。
这一重大发现一举超过了此前中国最早的铁器"铁刃铜钺"和中国最早的冶炼铁器"虢季铁剑",将中国铁器运用时间向前推进了200年,更是将中国钢铁冶炼时间大幅前推了700年,具有重大里程碑意义。
在自然界,除了极少量陨铁以铁单质的形式存在之外,绝大多数的铁资源都以铁元素不同价态的氧化物,或者其他元素化合物矿石的形式存在。
因此,不管是古代还是现代,人们在获得铁矿石之后,首先都要在高温和碳单质的作用下,将高价态的铁元素还原为铁单质,得到含碳和其他杂质比重较高的铁,即生铁。
生铁质地硬而脆,且品控不稳定。
接下来便是各种游戏、电视剧中常见的打铁环节:铁匠反复不停地捶打生铁,使杂质结块后被排出,从而获得几乎纯净的铁,称为熟铁。熟铁的质地软而韧,是一种标准化产品。
最后可以各显神通:不管是给熟铁加碳,还是给熟铁加生铁,或者给生铁加铁矿石,然后再用各种方法将其混合均匀,最终获得含碳量在0.05%到2%之间的铁,称为钢。钢兼具生铁与熟铁之长,又硬又韧,应用范围最为广泛。
在炼铁——准确地说是炼生铁——技术的发展过程中,最先诞生的是块炼法。
顾名思义,就是铁不熔化成铁水,而是保留着铁块的形态。
这是由于炉内温度不够高,只有1000度左右。这个温度刚刚能够使铁矿石被基本还原,成为布满孔洞、麻麻赖赖的海绵铁。
同时铁质已经软化,可以被捶打塑形。这些早期铁制品非常昂贵,往往用铜、玉甚至金银作为它们的装饰物,反倒有一种倒反天罡的感觉。
光做成海绵铁,肯定满足不了人民群众日益增长的实际需求。
冶炼的本质是让金属熔化成液态,因此块炼法只属于广义上的冶炼,而狭义上的冶炼是指熔炼法——用更高的炉内温度,通常需要超过1500度,使铁单质完全液化,成为可流动的铁水。
在这一过程中,一些杂质元素气化溢出,另一些则变成渣状漂浮在铁水上,可以像用勺子撇去肉汤上的浮沫一样,用铲子把渣子铲走。所以熔炼法得到的生铁,杂质含量比块炼法更低。
两者最大的区别在于炉具:炉具必须具有足够的高度,才能达到足以熔化生铁的温度。早期块炼法使用的炉具低矮普通,包括弧形炉、碗形炉等;而熔炼法所用的,就是我们耳熟能详、最具标志性的高炉,还有同样重要的鼓风装置。
磨沟遗址那两块铁条把中国块炼法的运用时间大幅提前到了商朝早期,而熔炼法要到公元前600年的春秋中期才会出现。熔炼法获得的铁水,可以直接倒进预制的陶土模具中,冷却成型后开模取出,这一方法被称为铸造。
比起块炼法那必须经过无数次手工捶打才能使用的海绵铁,熔炼法铁水所铸造的生铁件,如果需求不高的话已经可以直接使用了,效率翻了不知道多少倍。
当然,如果使用需求高,那么这些生铁件还是得交给铁匠反复捶打除渣。
战国时期铁制农具的大规模推广,正是由熔炼法这一生产技术革命所带来的。而在近代,日本是亚洲最早蹿起来的一个,靠着明治维新后的工业化基础,在二战后重建时抓住了机会。
1960年全球产量3.464亿吨,日本已经开始发力;到1970年全球5.954亿吨时,日本产量占据不小份额。到1980年,日本粗钢产量达到1.114亿吨,那会儿中国才0.371亿吨,印度更是只有0.095亿吨,全球总计7.164亿吨。
中国真正意义上的起点,其实低得让人心酸。
1949年新中国成立时,全国钢产量只有15.8万吨。其实这一数字很大程度上是国民党蓄意破坏的结果,次年许多设备修复以后,钢产量立刻翻了3倍。而新中国发展70多年来,钢铁产量这一数字翻了6650倍,达到10亿吨。
这条曲线几乎可以用指数函数来拟合,对它求一下积分,也就是它与横轴围成的面积,就会知道历史欠账是怎么回事了。
钢铁是工业发展的根基,新中国"一五"计划的156项重大工程中,钢铁冶炼工业就独占了7项,其重要地位不言而喻。在全国上下一线的合力建设之中,形成了辽东南一点、燕山太行山一路、长江沿岸两线的钢铁基地布局体系。
人们所熟悉的鞍山、本溪、唐山、邯郸、上海、武汉、马鞍山、攀枝花等钢铁重镇,均分布在这1点2线之上。改革开放后,钢铁工业大举引进日本和德国的先进设备,并以极高的效率进行消化吸收和自主研究。
1985年竣工的宝钢一期工程国产化率只有12%,而到了1998年竣工的宝钢三期工程,国产化率已经跃升至80%。就在同年,中国粗钢产量突破1亿吨,跃居世界第一,并且连续蝉联27年至今。
一个更直观的对比是:1990年,印度产量只有0.15亿吨,中国0.664亿吨,日本1.103亿吨,全球7.704亿吨;到了2000年,印度也才0.269亿吨,中国已经跳到1.285亿吨,日本1.064亿吨,全球8.501亿吨。
印度矿产丰富,铁矿储量全球顶尖,可政策和基础设施跟不上,产量增长一直慢吞吞,殖民时期留下的那点工厂底子并没有转化成飞跃。
进入新世纪后,中国钢铁工业不仅在规模上高速增长,而且在技术上加快推陈出新,已经可以冶炼1000多种钢种,轧制4万多种钢材,其中就包括大名鼎鼎的航母甲板钢、高铁轨道钢,还有因为各路公知不停嚎叫的原因,带着政治任务顺手烧了一下的一小撮圆珠笔尖钢。
不仅如此,中国还在大力淘汰落后产能、压缩过剩产能,其指标动辄以5000万吨、1亿吨计算,这已经超过世界第二大钢铁大国印度的全年产能。
而印度为了保住这个好不容易拿到的世界第二的名头,2024年冬天的德里地区已经快变成"人间仙境"了——2024年12月的全球空气污染指数榜单上,印度曾一度包揽世界前十的城市,真不愧是"超级大国"。
至于日本,2024年产量降到0.84亿吨、同比下滑3.4%,资源进口成本上涨、长协价格波动挤压着企业利润,昔日的亚洲钢铁老大风光不再。但中国毕竟是人口大国。
目前中国每年人均钢铁表观占有量约为660千克,已经略高于美国和日本的300千克,但尚不及美国和日本的历史峰值800千克。并且中国历史人均钢铁蓄积量还只有8.3吨,刚刚迈过废钢循环的门槛,距离发达国家普遍的人均20吨还有较大差距。
按照目前的速度还需要追赶大约20年。一切顺利的话,这在众人的有生之年内完全可以看到,而人们的生活也肉眼可见地会越来越好。
从1950年全球1.916亿吨的起点,到1980年日本一家独占1.114亿吨、中国仅0.371亿吨的追赶期,再到今天中国一家超过其他所有国家总和的格局,这条曲线走过了七十多年。印度虽以6.3%的增速紧咬第二把交椅,却仍要在污染与基建的双重泥潭里挣扎。
钢铁产量从来不只是一串数字,它是工业体系厚度的直接体现,是从商朝那两块铁条到今天万吨巨轮钢板一脉相承的技术积累,也是一个国家能否在下一个时代继续吃到"工业粮食"的底气所在。
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