鐵不但是我們周圍自然界里最重要的元素,而且是文化和工業(yè)的基礎(chǔ),它是戰(zhàn)時(shí)的利器,又是和平勞動的工具。打開門捷列夫的元素周期表,再也找不出來一種元素,對于人類的過去、現(xiàn)在和將來的命運(yùn)有像鐵這么重要的。
公元前三四千年前,人類就開始去掌握這種金屬,從那時(shí)候起的人類全部歷史,都是為鐵而奮斗的歷史??赡苁侨俗畛鯎斓教焐下湎聛淼氖^——隕石,就用隕石加工做成制品,如我們今天看到墨西哥的阿芝特克人、北美洲的印第安人、格林蘭的愛斯基摩人和近東地區(qū)的居民所有的那種制品似的。難怪古代阿拉伯人傳說鐵產(chǎn)在天上。埃及土人干脆把鐵稱為“天石”;阿拉伯人重復(fù)埃及人的古代傳說,說天上的金雨落在阿拉伯的沙漠上,金子在地面上變成銀子,隨后又變成黑色的鐵——這是對于那些要想獨(dú)占天上恩哪的部落的懲罰。
鐵在很長時(shí)間里得不到普遍的應(yīng)用,因?yàn)橐獜牡V石里煉出鐵來并非易事,而天上掉下來的隕石又很少。
只有在公元后1000年這段時(shí)期里,人才學(xué)會了從鐵礦里煉出鐵來;于是文化史上的鐵器時(shí)代便代替了青銅器時(shí)代,一直延續(xù)到今天。
各民族像找金子似的找鐵,他們探求鐵的斗爭在復(fù)雜的歷史生活上始終起著重要的作用;然而無論是中世紀(jì)的冶金學(xué)家,還是煉金術(shù)士,都沒能真正地掌握鐵,人真正掌握鐵還僅是從19世紀(jì)開始的,這以后鐵才逐步變成工業(yè)上最重要的一種金屬。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展,鼓風(fēng)爐代替了手工業(yè)式的小規(guī)模的熔鐵爐,興起了像馬格尼托哥爾斯克那樣看著叫人驚奇的巨大的冶金工廠,它的生產(chǎn)量有好幾千噸。
鐵礦成了每一個(gè)國家的主要資源。儲藏量幾十億噸的洛林鐵礦成了資本家掠奪的對象,成了戰(zhàn)爭的根源。我們知道,在19世紀(jì)70年代,德法兩國就曾經(jīng)為了獨(dú)占萊茵河流域儲藏量幾十億噸的鐵礦而進(jìn)行過戰(zhàn)爭。
瑞典在北極圈里有有名的基魯納鐵礦,礦石質(zhì)地很好,一年的開采量有1000萬噸,英國和德國在爭奪這個(gè)鐵礦上有過許多故事。我們知道俄國的鐵礦是逐步發(fā)現(xiàn)和開采起來的,最先是在克列伏羅格和烏拉爾,以后又找到了庫爾斯克地磁異常區(qū)的極其豐富的鐵礦。
蘇聯(lián)有很多鐵礦,這些鐵礦奠定了蘇聯(lián)工業(yè)的基礎(chǔ),煉出鐵來建造鐵軌、橋梁、機(jī)車、農(nóng)業(yè)機(jī)器和別種和平勞動的工具。
在戰(zhàn)爭的年代里,把鐵制成炮彈和炸彈,一次戰(zhàn)役發(fā)射出去的鐵有時(shí)候相當(dāng)于整個(gè)鐵礦。例如,第一次世界大戰(zhàn)當(dāng)中的凡爾登戰(zhàn)役(1916年),結(jié)果把整個(gè)凡爾登堡壘一帶變成了一個(gè)新的“鋼”礦。
為了鋼鐵而進(jìn)行的斗爭,逐漸促使現(xiàn)代的冶金工業(yè)走上了新的發(fā)展道路。
鐵和普通的鋼常常被新的優(yōu)質(zhì)鋼代替了,在鋼里面加入幾千分之一的稀有金屬,如鉻、鎳、釩、鎢、鈮制得的合金比普通的鋼堅(jiān)韌。
為了改善鐵的特性,為了改變鐵所起的化學(xué)反應(yīng),人們在巨大的鼓風(fēng)爐里和鑄鐵車間里還解決了為多產(chǎn)鐵的一個(gè)重大問題。要知道,鐵會從人手里逃走;它不是金子,金子可以放在保險(xiǎn)箱里和銀行里保存起來,它的損失很微小??墒氰F在地球表面上,在我們周圍的環(huán)境里,卻不像金子那樣老實(shí);我們都知道,鐵的表面是很容易蒙上一層銹。只要拿一塊濕潤的鐵放在空氣里,它很快就銹跡斑斑;如果鐵皮的房頂不涂油漆,那么一年工夫房頂就會爛成一個(gè)個(gè)的大洞洞。我們從地底下找出來古代鐵制的武器,像槍、箭、盔甲,都氧化成了紅褐色的氫氧化物;這些鐵鋸所以變質(zhì),也是由于受自然界化學(xué)定律的統(tǒng)一支配;鐵受到空氣里的氧氣作用,就會氧化。于是擺在人們面前有一個(gè)非常重大的任務(wù)——如何保護(hù)住鐵,不讓它受氧氣的作用。
像我剛才講過的,在鐵里面增添某些物質(zhì)可以改良鐵的性質(zhì),人還想出辦法來讓鐵鍍上一層鋅或錫,把鐵做成白鐵或馬口鐵;把機(jī)器上的重要部分上鉻和鎳,或者涂上各種涂料,用磷酸鹽來處理鐵。人想了各種各樣的辦法來防止鐵受氧化作用,防止鐵受我們周圍的濕氣和氧氣的侵蝕。必須說明,防止鐵生銹并不是很容易做到的。人現(xiàn)在還在研究新的方法,研究怎樣來利用鋅和鎘,尋找錫的替用品。自然界里的化學(xué)反應(yīng)是自發(fā)的,因此人從地球內(nèi)部開采出來的鐵越多,鋼鐵工業(yè)越發(fā)達(dá),那就越要注意保護(hù)鐵不讓它生銹。
保護(hù)鐵——這句話聽起來多么可笑,我們周圍的鐵不是很多嗎?在剛剛舉行的國際地質(zhì)會議上,地質(zhì)學(xué)家計(jì)算了世界上鐵礦的儲藏量,一致指出將來鐵會發(fā)生短缺,他們預(yù)言,再過50~70年,全世界鐵礦就要枯竭,那時(shí)候人只有用其他種金屬來代替鐵。他們還說,在建筑、工業(yè)和生活上能夠用混凝土、粘土和沙來代替鐵。時(shí)間已經(jīng)過去不少,按說鐵礦干涸的日子已經(jīng)通近了,可是地質(zhì)學(xué)家卻不斷發(fā)現(xiàn)新的鐵礦。在蘇聯(lián),鐵礦的儲藏量可以完全滿足工業(yè)上的需要,而且新的鐵礦陸續(xù)地被發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在還看不出這種發(fā)現(xiàn)什么時(shí)候會停止。
鐵是宇宙里最重要的元素之一。我們在一切天體上看到鐵的光譜線,它在灼熱星體的大氣里發(fā)著光,我們也看見鐵原子在太陽表面上疾馳著,鐵原子每年還朝著我們的地球掉下來,這就是細(xì)微的宇宙塵以及鐵隕石。在美國的亞利桑那州,在南非洲,在蘇聯(lián)的中通古斯卡河流域,都掉下過天生的大鐵塊,含有宇宙里最重要的金屬。地球物理學(xué)家證實(shí),整個(gè)地球中心都是夾雜著鎳的鐵,而我們的地殼就是鐵外面蒙上的一層玻璃似的礦渣,就像鼓風(fēng)爐煉鑄鐵的時(shí)候流出的礦渣一樣。
可是工業(yè)上既取不到宇宙里天然的大鐵塊,也不能從地下深處開采出鐵來——我們的生活和工作局限于薄薄的一層地面,我們的鋼鐵工業(yè)對于鐵礦儲藏量的估算也只能到地下幾百米為止,因?yàn)槟壳暗牟傻V業(yè)只能開采到這樣的深度。
地球化學(xué)家也給我們揭開了鐵的歷史。他們說,地殼的本身就含有4.5%的鐵。我們周圍的所有金屬,只有鋁才比鐵多。我們知道,鐵含在最初凝結(jié)的巖漿里,這種巖漿凝結(jié)以后即是橄欖巖和玄武巖,它們埋在地下很深的地方,是最重和最初凝成的巖石(硅鎂層)。
大家知道花崗巖(硅鋁層)里含的鐵不多,花崗巖呈白色、粉紅色、綠色、這正表示鐵在花崗巖里的含量較低,但是地球表面上由于復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),還是匯集了不少的鐵礦石。一部分鐵礦石在亞熱帶形成,那里熱帶的雨季和晴朗炎熱的夏天互相交錯著。那里還是能在水里溶解的物質(zhì)都從巖石里被水沖走,而大量聚集起鐵和鋁的礦層。
我們知道,北部地區(qū),像蘇聯(lián)的卡累里亞,每年春季漲大水,水里富含有機(jī)物質(zhì),把各種巖石里含的大量的鐵沖到湖沼里,湖沼里有一種特殊的鐵菌,鐵菌作用的結(jié)果,鐵就成豌豆粒那樣大小或者更大的塊,積淀下來……所以在湖沼里,在海水深處,在長期的地質(zhì)年代中就形成了鐵礦。勿庸置疑,動植物的生活對于鐵礦的生成也是經(jīng)常發(fā)生影響的。
刻赤大鐵礦便是這樣生成的;克列伏羅格和庫爾斯克地磁異常區(qū)的大鐵礦大概也是這樣生成的。
克列伏羅格和庫爾斯克的鐵礦很早就由古代的海水沉積起來,這時(shí)候地底深處的熱氣還來得及改變它的構(gòu)成。因此我們在那兩處見到的鐵礦,不是像刻赤那里的褐鐵礦,而是變黑了的礦石——鏡鐵礦和磁鐵礦。
鐵的旅行不止于陸地的表面。雖然,海水里含鐵很少,說海洋里幾乎完全沒有鐵,也不算過分。但在特殊的、例外的情況下,在海洋里和淺水的海灣里也有鐵的沉積物,也有大片的鐵礦層,這類鐵礦在古代的海洋沉積物里經(jīng)常發(fā)現(xiàn)。蘇聯(lián)著名的鳥克蘭羅普爾、刻赤和阿雅特各地的鐵礦都是這樣形成的。而在陸地的表面上,——在河川湖沼里,隨處都有鐵在旅行,所以植物就可能經(jīng)常找到這種重要的元素,植物假如沒有這種元素就會活不下去。
如果一盆花得不到鐵,那你就會看到,花就很快褪色,失去香味,葉子也發(fā)黃和枯萎起來?;罴?xì)胞仗著生氣勃勃的葉綠素才可發(fā)揮全部力量,它吸收二氧化碳里的碳而把氧氣釋放給空氣,如果沒有鐵就不能有這樣重要的葉綠素,因?yàn)殍F是形成葉綠素的必要條件。
鐵就是這樣在地球上,在植物里,在生物體里完成它的旅行,而在人的血液里的紅血球是這種金屬的旅行的一個(gè)最后一站,如果沒有鐵,那就沒有生命,更不用說和平勞動了。