讓我們的生活更美好
——鐵的趣聞（3）

供稿|賈成廠 / JIA Chengchang

內容導讀

我們已經知道了鐵的生產量與用量都是無可爭議的第一，它又是價格最低廉的金屬，在各個領域都得到廣泛應用。引領了一個時代的鐵對人類文明起了巨大的推動作用。煉鐵、煉鋼、鋼鐵材料中的合金元素、鋼鐵材料加工、熱處理等，都具有非常豐富的內涵。但是你知道嗎？鋼鐵還能讓我們的生活更美好!現在就讓我們走進鋼鐵的世界里，探究一下鋼鐵對我們的生活所起到的巨大作用吧。

從成語看鐵與生活

鐵不僅是一種金屬元素，而且其引申含義與生活密切相關。

用來形容非常堅固，堅硬，果斷

鐵桶江山：比喻牢固的政權或地位。

銅墻鐵壁：比喻十分堅固，不可摧毀的事物。

鐵郭金城：比喻設防堅固的城池。

鐵板一塊：比喻結合緊密，不可分化瓦解。

斬釘截鐵：比喻言行堅決果斷，毫不猶豫、拖沓（圖1）。

圖1 斬釘截鐵（圖片來自網絡）

鐵石心腸：心腸硬得像鐵和石頭一樣。形容心腸很硬，不為感情所動。

用來形容正直，堅定

鐵證如山：形容證據確鑿，像山一樣不能動搖。

鐵面無私：形容公正嚴明，不講私人情面（圖2）。

圖2 鐵面無私（圖片來自網絡）

金規鐵律：比喻必須遵守、不能變更的信條。

鐵板釘釘：比喻事情已定，不能變更。

用來形容意志堅強

錚錚鐵漢：指剛正不阿、堅強不屈的人。

鋼筋鐵骨：筋骨像鋼鐵打鑄的一般，形容身體健壯有力或意志堅強不屈（圖3）。

圖3 中國軍人泥水里摔打的是鋼筋鐵骨（圖片來自網絡）

鐵腕人物：用意志或性格的力量或軍事手段進行領導或控制的人。

銅圍鐵馬：比喻堅固的陣勢。

磨穿鐵硯：把鐵鑄的硯臺都磨穿了。比喻讀書用功，有恒心。

指刀槍兵器等

手無寸鐵：手里沒有任何武器.

金戈鐵馬：形容戰士武將持槍馳馬的雄姿。

削鐵如泥：形容兵刃極其鋒利。

用來形容不值錢的東西

點金成鐵：用以比喻把好文章改壞。也比喻把好事辦壞。

破銅爛鐵：泛指各種破舊無用的器物。

讓我們的生活更美好

鋼鐵在我們的生活中發揮了很大的影響，無論是一根繡花針還是巨型船舶，都是他們的身影。鋼材使用的領域還在不斷擴張，從居民樓到摩天大廈，到無數的橋梁和尖塔，鋼材在我們周圍無所不在。鋼鐵讓我們的生活更美好[1]。

讓米飯更好吃

鋼鐵讓米飯更好吃？看到這樣的說法，你是否感到奇怪，鋼鐵與米飯有什么關系嗎？植物的生長與肥料有關，最主要的肥料是氮、磷、鉀。關于這一點，我們都不陌生。但是你知道嗎，硅肥被認為是繼氮、磷、鉀之后的第四大元素肥料，而高爐煉鐵的副產品礦渣富含硅酸，可作為肥料用于水稻、小麥、玉米等喜硅作物的種植，其中水稻對硅肥最為敏感。

水稻是吸硅量最多的作物之一，莖葉干物質中的含硅量可達到10%～20%，每生產100 kg 稻谷稻株要吸收硅酸17～18 g。硅能促進植株表皮硅質化，增強對稻瘟病的抗力；硅在植物表皮組織內沉積，使稻葉呈直立狀（圖4），起到提高作物的光合效率；增強抗旱、抗寒、抗倒伏能力，增加有效分蘗；增強作物對病蟲害的抵抗力，減少病蟲害，改善品質等作用。施用適量的硅肥可增強水稻抗病能力，提高結實率，增加產量，并能起到改善米質的作用。

圖4 是否施用硅肥的水稻對比（圖片來自網絡）

鋼渣助力打造“海洋牧場”

如圖5，“海洋牧場”是指在一定海域內，利用自然的海洋生態環境，采用規?；瘽O業設施和系統化管理體制，將人工放流的經濟海洋生物聚集起來，對魚、蝦、貝、藻等海洋資源進行有計劃和有目的的海上放養，就像在陸地放牧牛羊一樣。

圖5 現代化海洋牧場（圖片來自網絡）

地球上約70%的面積是海洋。中國是世界上唯一一個水產品養殖量超過捕撈量的主要漁業國，可用于養殖的海域面積遠超過120 萬平方千米，將相應海域充分利用起來，其產生的優質蛋白可與18 億畝耕地的產出相媲美。

“海洋牧場”的前景如此美妙，那么它與鋼鐵又有什么關系呢？由鋼渣制成的人工礁石富含天然礦物質，為海洋藻類、魚類和貝類等提供了賴以生存的家園，保護了海洋物種的多樣性，同時，附著在人工礁石上的藻類也能吸收水中的二氧化碳。

鋼鐵為我們的生活帶來樂趣

你有去游樂場體驗過驚險刺激的過山車嗎（圖6）?設想一下，如果沒有鋼鐵，就無法享受到過山車的樂趣。過山車1817 年首次出現在法國巴黎，之后很快風靡美國，到了1920 年它已經非常流行，以至于大部分游樂園都會安裝1 個及以上的過山車。后來由于經濟大蕭條等原因，過山車在短時間失去了吸引力。不過，隨著鋼管軌道過山車的出現，它重新贏得消費者的喜愛。與最初的木制過山車相比，鋼制過山車軌道更高，速度更快，也更安全。據統計，全世界95%以上的過山車是由鋼制的。

圖6 過山車（圖片來自網絡）

鋼鐵為我們帶來更加豐富的音質

鋼琴（圖7）彈奏的曲子能讓人陶醉，不同的樂曲能夠給人以不同的感覺。激情的曲子讓我們對生活充滿向往；柔美的曲子讓我們進入了一個親切的世界。美妙的音樂與鋼鐵之間是什么關系呢？原來鋼琴的琴弦是由強韌的高碳鋼制成。將高碳鋼加熱至900 ℃以上，然后浸入430～520 ℃的熔融鉛里進行退火，最終產品具有高強度和高彈性，適合用于制造鋼琴的弦。

圖7 鋼琴（圖片來自網絡）

鋼鐵為我們的交通帶來便利

將我們從一個地點運送到另一個地點的交通工具——汽車、火車和飛機等交通工具主要是由鋼材制成的。汽車用鋼在之前的文章[2]已經說過。鐵路在每個人的旅途中留下一抹印記。曾經的綠皮車廂帶著我們走向四方，聲聲汽笛鳴響著欣喜和希望。如今，越來越多的流線型動車組列車往返于城市之間，中國已經構建了全球規模最大的高速鐵路網。截至2020 年，中國高鐵39844 km，世界上第2～10 名的合計僅28084 km。中國的高鐵里程數占據全球的58%以上（圖8）。

圖8 世界各國高鐵里程前10 名（圖片來自網絡）

中國大陸地區的鐵路承擔了85% 的木材，80%的原油、60%的煤炭、40%的鋼鐵等物質的運輸。鐵路的飛速發展對列車生產的重要原材料鋼鐵提出更高的要求。鐵道車輛用熱軋高強度耐候鋼具有高強度、高韌性、易焊接和易成型等特點。

飛機（圖9）大大提高了人類出行的效率，延伸了出行的距離，是商務旅行、國際出游的首選交通工具。每一架飛機的生產，鋼廠都需要配套提供起落架用特種高強度鋼與高溫合金、鈦合金等先進材料。而飛機的“家”——飛機研發中心建筑、生產廠房更是厚鐵板、彩涂板、鋼管等大顯身手的地方。

圖9 飛機（圖片來自網絡）

有了地鐵，每天上下班準時多了。城市內最常用的大眾通勤交通工具非地鐵莫屬，地鐵極大緩解了城市路面交通的擁塞。在一座繁忙的現代化都市里，已經無法想象沒有地鐵的日子了。地鐵列車所選用的鋼材也要求高強、耐候、耐腐蝕，能讓地鐵跑起來的牽引電機的鐵芯也是高牌號無取向電工鋼。

此外，無論是日常通勤，還是運動郊游，一輛得心應手的自行車都會增加你騎行的樂趣。熱軋酸洗板與普通熱軋板相比，表面質量好，尺寸精度高，提高了表面光潔度，增強外觀效果，大量應用于自行車零件、各種焊管，各種形狀沖壓件。

鐵可以殺菌消毒

我們已經知道，銀和銅都能夠殺菌消毒。但是你知道嗎，鐵也可以。用鐵酸鈉（Na2FeO4）可以對飲用水進行消毒處理，鐵酸鈉中的鐵元素為+6 價，是高價態鐵的含氧酸鹽，具有強的氧化性，它的氧化性比高錳酸鉀還要強，因此能起殺菌消毒的作用。而且Na2FeO4的還原產物為Fe3+，可水解成膠狀Fe(OH)3，具有吸附性，可使水中懸浮物凝聚沉降。因此用Na2FeO4處理飲用水，不僅可以殺死細菌而且還能凈水。

鋼鐵在支持著我們的生命

鐵是構成人體的必不可少的元素之一

我們的身體需要鐵來維持功能[3]，雖然數量不大，但沒有它，我們無法生存（圖10）。成人體內約有4～5 g 鐵，其中72%以血紅蛋白、3%以肌紅蛋白、0.2%以其它化合物形式存在，剩余為儲備鐵。儲備鐵主要以鐵蛋白的形式儲存在肝、脾和骨髓中。成人每天建議鐵攝取量是10～15 mg，妊娠期婦女每天需要30 mg。

圖10 鐵是構成人體的元素之一（圖片來自網絡）

鐵對人體的功能表現在許多方面，鐵參與氧的運輸和儲存。鐵是血紅蛋白的組成成分，血紅蛋白是運輸氧氣的載體，將氧運輸到身體的每一個部分，供人們呼吸氧化，以提供能量，消化食物，獲得營養；人體內的肌紅蛋白存在于肌肉之中，含有亞鐵血紅素，也結合著氧，是肌肉中的“氧庫”。當運動時肌紅蛋白中的氧釋放出來，隨時供應肌肉活動所需的氧。心、肝、腎這些具有高度生理活動能力和生化功能的細胞線粒體內，儲存的鐵特別多。

鐵還可以促進發育，增加對疾病的抵抗力，調節組織呼吸，防止疲勞，構成血紅素，預防和治療因缺鐵而引起的貧血，使皮膚恢復良好的血色。

常見缺鐵癥狀和體征

人體內的鐵元素不足時會引起缺鐵癥狀并最終會引起缺鐵性貧血。以下是10 種常見缺鐵癥狀和體征[4]（圖11）。

圖11 缺鐵性貧血的癥狀（圖片來自網絡）

（1）異常疲勞。感到很累是缺鐵最常見的癥狀之一。這種癥狀的發生是因為身體缺乏制造一種叫做血紅蛋白的蛋白質所需的鐵，這種蛋白質有助于把氧氣帶到全身。

（2）蒼白。皮膚蒼白或下眼瞼內側蒼白也是缺鐵的常見癥狀。紅血球中的血紅蛋白使血液呈紅色，因此缺鐵期間的低水平使血液不那么紅。這就是為什么缺鐵的人皮膚會失去健康的顏色。缺鐵患者的這種蒼白可以出現在全身，也可以局限于一個區域。

（3）氣短。血紅蛋白能幫助紅血球把氧氣帶到全身。當缺鐵期間血紅蛋白水平較低時，氧氣水平也會較低。這意味著肌肉將得不到足夠的氧氣來進行正常的活動，因此，當身體試圖獲得更多氧氣時，呼吸頻率會增加，形成氣短。

（4）頭痛和頭暈。因為紅血球中血紅蛋白含量低，沒有足夠的氧氣進入大腦，大腦中的血管可能膨脹，引起壓力和頭痛。

（5）心悸。明顯的心跳，也稱心悸，是缺鐵性貧血的另一個癥狀?？赡芘c供氧有關。

（6）皮膚和頭發干枯。缺鐵會降低血液中的血紅蛋白水平，減少導致毛發生長的細胞所需的氧氣量。

（7）舌、口腫痛。癥狀包括舌頭腫脹、發炎、蒼白或異常光滑。

（8）不寧腿綜合征。這是一種強烈的沖動，在休息時不自覺地移動腿。在腳和腿上引起不愉快和奇怪的爬行或瘙癢的感覺。

（9）指甲易碎或匙形。缺鐵初期是指甲脆弱，容易破裂，后期指甲可能出現在指甲中部凹陷，邊緣凸起，呈現出勺狀的圓形外觀。

（10）其他潛在跡象。缺鐵可能導致奇怪的食欲，對奇怪的食物或非食物的渴望被稱為“異食癖”，它通常包括對冰、黏土、泥土、粉筆或紙張等。缺鐵性貧血可能與成人抑郁癥有關，導致人感到沮喪。缺鐵意味著更少的氧氣被輸送到手和腳，導致手腳冰冷。

鐵在食物中的來源

鐵在食物中的來源非常廣泛：優質來源有牛肉、紅糖、蛤肉、干果、蛋黃、豬和羊腎臟、瘦肉、紅糖、蛋黃、豬腎、羊腎、干果（杏干、葡萄干）、啤酒酵母菌、海草、赤糖糊及麥片等；一般來源有魚、谷物、菠菜、扁豆、豌豆、芥菜葉、蠶豆、瓜子（南瓜、西葫蘆等種子）等；微量來源有奶制品、蔬菜各水果。此外，用鑄鐵鍋煮番茄或其它酸性食物，也可增添鐵質，鍋會把有益于健康的鐵滲入食物內。

促進鐵吸收的元素

食物中的鐵主要分為血紅蛋白鐵（動物來源）和非血紅蛋白鐵（植物來源）。血紅蛋白鐵在人體內的吸收率較高，而非血紅蛋白鐵的吸收率較低。為了提高鐵的吸收率，除了食用含有豐富血紅蛋白的魚、肉、禽類肉類食物外，還可以使用一些促進鐵元素吸收的物質。

（1）維生素C 是一種還原劑，它除了具有抗氧化功能外，還能將三價鐵還原為二價鐵，二價鐵更容易被人體所吸收利用。同時，維生素C 還會與鐵絡合成不穩定的抗壞血酸亞鐵，并能使鐵從其他結合物中釋放出來，從而促進非鐵血紅蛋白鐵的吸收和增加機體對疾病的抵抗力。

（2）維生素A 除可增加人體的抵抗力之外，還具有改善機體對鐵的吸收和轉運等功能。

（3）B 族維生素。維生素B2 可促進鐵從腸道的吸收，維生素B6 則可提高骨髓對鐵的利用率。此外，B 族維生素還可促進我們的食欲。

（4）銅可促進鐵的吸收，缺銅時，小腸吸收的鐵減少，血紅蛋白的合成也減少，這將直接導致人體發生缺鐵性貧血。

關于鋼鐵的其他知識與趣聞

使用周期能夠達到100 a 以上的環保消費產品

人們通常認為鋼鐵工業使用煤炭，是一個污染的工業。但是，如果考慮到從原材料開采到加工的整個生命周期，鋼鐵實際上是建筑材料中單位排放量最少的產品。鋼材是建筑材料中唯一使用周期能夠達到100 a 以上的材料。除此之外，90%的鋼材能夠再循環，而其它材料則難以做到這一點。1 t 鋼能夠循環再生產40 次，因此累積實際使用數量在10 t 以上[5]。

鋼材同時也是環保消費產品。例如用于汽車板的環保高強鋼、汽車油箱鍍鋅板較普通鋼板薄，能夠減輕汽車重量，提高燃油經濟性，從而減少有害物質排放。

磚瓦為什么有青、紅之分

磚瓦（圖12）是用黏土燒制而成，黏土中含有的鐵元素經過烘燒后，轉化為紅色的氧化鐵（Fe2O3），讓其自然冷卻，就得到紅色磚瓦。如果在烘燒臨近結束時，從窯頂淋灑水來降低溫度，窯內會產生大量的CO 和H2，使窯內呈還原性氣氛，紅色的氧化鐵轉化為黑色的氧化亞鐵（FeO）和四氧化三鐵（Fe3O4），制得的磚瓦呈青色。

圖12 紅磚青瓦（圖片來自網絡）

藍黑墨水寫的字為什么會逐漸變黑

藍黑墨水是一種混合物，其中的藍色是一種可溶性的藍色染料，日久易褪色，它的另一主要成分為鞣酸與硫酸亞鐵反應生成的淺綠色鞣酸亞鐵，顏色不很明顯。用藍黑墨水寫在紙上，是藍色字跡，隨后藍黑墨水中的鞣酸亞鐵就與空氣中的氧氣反應生成鞣酸鐵，鞣酸鐵是一種不溶于水的黑色沉淀，因此用藍黑墨水寫的字會由藍色逐漸變為黑色。若不慎讓藍黑墨水污染了衣服，應選用還原性的物質除污漬，如質量分數2%的草酸溶液，可以將不溶性的黑色鞣酸鐵還原為可溶性的鞣酸亞鐵而被水溶解洗掉污漬。

現榨的蘋果汁在空氣中會變為棕黃色

蘋果汁是人們喜歡的飲料，但由于蘋果汁中含有Fe2+，在空氣中Fe2+會被氧化為Fe3+，所以顏色會變為棕黃色。如果在榨汁時加入維生素C，可有效防止這種現象的發生。

結束語

最后，以一首七律作為對“鐵”的總結。

歷史悠久連綿長，

數十億噸高產量。

還原去氧制備鐵，

氧化控碳煉得鋼。

碳錳鉻鎳元素多，

淬退回正處理忙。

生產生活不可缺，

美好健康斗志昂。