在金属的世界里,铁堪称我们现代文明的基石。因为铁是钢(主要成分为铁和碳)的关键构成部分,它的作用不容小觑。铁可以与其他金属混合,打造出各种各样的合金。这些合金既坚韧又防锈,它们穿梭在各个领域之中——从奔驰的汽车到精巧的别针,从家用电器到高耸的摩天大楼,从稳固的桥梁到绵延的铁路,从保存食品的金属罐到精细的螺丝刀。简而言之,铁支撑了我们的21世纪文明。
赤铁矿擦过的痕迹留下红色条纹。
铁是地球上的重要造岩矿物之一,其含量丰富程度位列第四大元素,仅次于氧、硅和铝。它也是仅次于铝的最丰富的金属元素,分布广泛。在地壳中,铁主要以氧化铁矿物的形式存在,如赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和褐铁矿等。尤其地核中的铁与镍一起产生地球的磁场。这让我们在日常中使用指南针时,正是在与无处不在的地球之铁相互作用。
铁也是一种极具特色的金属,它的银灰色外观在单质状态下具有光泽。它柔软且易于加工,具有出色的延展性和可塑性。尽管如此,它的熔点却高达1538°c。铁的密度较大,约为水的八倍(密度为7.87),并且它具有亲硫性和亲氧性。当在空气中时,它会逐渐氧化成氧化铁,表面形成红色粉末——我们常说的铁锈。
在工业中,为强化铁的性能并防锈,常与碳或其他元素结合生成合金,人们熟知其产品为钢。世界范围内的铁矿石大多用于制造钢材。尽管普通钢材只需在铁中掺杂少量碳即可制成,但为满足不同领域的需求,还需添加其他元素如镍、钒、铬和钼等。钢铁的回收率极高,约60%的钢铁可回收再利用。
尽管铁元素无处不在,但高品质的铁矿却相对稀缺。高品位铁矿主要存在于少数几个中。自然界中,铁主要以正二价和正三价的形式存在。其中能被工业利用的矿石主要是铁的氧化物,如磁铁矿、赤铁矿等。而黄铁矿虽然常见但因含有硫等有害成分而无法被工业利用。
全球重要的铁矿石资源大多存在于带状铁地层中。这些地层主要由富含铁的矿物和细粒硅岩组成。如今开采的矿层多是在数十亿年前形成的。漫长的地质岁月里,通过海水与岩石的相互作用及生物反应逐渐沉积形成丰富的铁矿床。
澳大利亚便是一个丰富的铁矿资源宝库。探险家爱德华·约翰·埃尔在南澳大利亚山脉首次发现了这种重要的金属。澳大利亚的铁矿石资源主要集中在西部的哈默斯利省和哈默斯利山脉等地,储量居全球之首。同时其他如俄罗斯和巴西也拥有可观的储量。
的储量虽然庞大但品质相对较低。这意味着的铁矿石需要经过提纯才能使用,这也是每年需要大量进口高品质铁矿石的原因之一。
已经探明的储量主要分布在辽宁、河北等九个省份。虽然储量丰富但平均含铁量较低,这需要在采矿和加工技术上不断创新突破。通过人工富矿等手段提高铁矿石的品质是正在努力的方向。