Wie kann dieses „billige“ Metall das industrielle Rückgrat unseres Mutterlandes stützen?

1. Das Metall mit der größten Produktion und Verwendung

Eisen ist in unserem täglichen Leben weit verbreitet. Der Eisenanteil in der Erdkruste beträgt 4,75 % und liegt damit nach Sauerstoff, Silizium und Aluminium an vierter Stelle. Laut der von der World Steel Association veröffentlichten „World Steel Statistics 2023“ betrug die weltweite Rohstahlproduktion im Jahr 2022 1,885 Milliarden Tonnen. Abbildung 1 zeigt die relative Produktion der neun wichtigsten Metalle [1]. Nimmt man die Rohstahlproduktion als 100, so beträgt die Summe der Plätze 2 bis 9 nur noch 10,86. Nur etwa 10 % des Rohstahls. Ah, Stahl, die Macht der Quantität!

Abbildung 1 Relative Produktion der neun wichtigsten Metalle

Laut der von der World Steel Association veröffentlichten „World Steel Statistics 2023“ erreichte Chinas Rohstahlproduktion im Jahr 2022 1,018 Milliarden Tonnen und lag damit weltweit an erster Stelle. Es machte 54,0 % der weltweiten Rohstahlproduktion aus. Indien und Japan lagen mit einer Rohstahlproduktion von 125 Millionen Tonnen bzw. 89 Millionen Tonnen auf den Plätzen zwei und drei der Welt. Die Rohstahlproduktion der USA und Russlands betrug 81 Millionen Tonnen bzw. 72 Millionen Tonnen und belegte damit den vierten bzw. fünften Platz. Südkorea, Deutschland, die Türkei, Brasilien und der Iran belegten mit einer Rohstahlproduktion von 66 Millionen Tonnen, 37 Millionen Tonnen, 35 Millionen Tonnen, 34 Millionen Tonnen bzw. 31 Millionen Tonnen die Plätze 6 bis 10.

Trotz der Auswirkungen der COVID-19-Pandemie stieg die Stahlproduktion Chinas im Jahr 2022 weiter an. Laut Angaben des Nationalen Statistikamts[2] erreichte die Jahresproduktion 1,34 Milliarden Tonnen und damit mehr als die Gesamtproduktion anderer Kontinente.

Sieben der zehn größten Stahlkonzerne der Welt sind in China ansässig. Schon vor einigen Jahren hieß es, Chinas Stahlproduktion stehe weltweit an erster Stelle (mit Ausnahme der Provinz Hebei). Die Provinz Hebei liegt an zweiter Stelle (ohne Tangshan) und Tangshan an dritter Stelle. In meinem Land gibt es viele große Stahlkonzerne. Laut der von der World Steel Association veröffentlichten „World Steel Statistics 2023“ belegt die chinesische Baowu Steel Group den ersten Platz unter den zehn größten Stahlkonzernen der Welt. Die Baowu Group entstand durch die Reorganisation der Baosteel Group und der Wuhan Iron and Steel Group. Derzeit ist es der einzige Stahlkonzern weltweit mit einer Produktion von mehr als 100 Millionen Tonnen (Abbildung 2).

Abbildung 2 Baowu-Gruppe

Neben der Baowu Group auf Platz eins belegte die Anshan Iron and Steel Group meines Landes den dritten Platz, die Shagang Group den fünften und die Hesteel Group den sechsten Platz, gefolgt von der Jianlong Group, der Shougang Group und der Shandong Iron and Steel Group.

2. Weit verbreitete Verwendung von Stahl

Eisen hat viele Anwendungsgebiete[3], darunter Pharmazeutika, Pestizide, thermische Wasserstoffgeneratoren, Gel-Treibmittel, Verbrennungsaktivatoren, Katalysatoren, Adsorptionsmittel zur Wasserreinigung, Sinteraktivatoren, Produkte der Pulvermetallurgie, verschiedene mechanische Teile und Hartmetallprodukte. Aus reinem Eisen werden Kerne für Generatoren und Motoren hergestellt, reduziertes Eisenpulver wird in der Pulvermetallurgie verwendet und Stahl wird zur Herstellung von Maschinen und Werkzeugen verwendet. Darüber hinaus werden Eisen und seine Verbindungen auch bei der Herstellung von Magneten, Medikamenten, Tinten, Pigmenten, Schleifmitteln, Reduktionsmitteln, zur Herstellung von Eisensalzen, zur Herstellung von elektronischen Bauteilen, Nahrungsergänzungsmitteln (Eisenverstärkern), als Füllstoffe in Epoxidklebstoffen und bei der Herstellung von Klebstoffen zur Gussreparatur verwendet.

Stahl hat noch mehr Verwendungsmöglichkeiten. Stahlwerkstoffe werden in zahlreichen Bereichen wie Bauwesen, Maschinenbau, Schiffbau, Kommunikation, Landwirtschaft, Automobilindustrie, Transport, Eisenbahn, Rüstungsindustrie, Kohle, Bergbau, Erdöl und Chemie eingesetzt und sind unverzichtbar (Abbildung 3).

Abbildung 3: Nachfrageanteil von starren Wicklungen in nachgelagerten Industrien (2019)

Die Anwendung von Stahl ist in verschiedenen Bereichen des Ingenieurwesens sehr umfangreich, wobei das Baugewerbe der größte Stahlverbraucher ist. Chinas jährlicher Stahlverbrauch im Bausektor entspricht der gesamten Stahlproduktion Japans und der Vereinigten Staaten. In den nächsten Jahren wird sich die Bauindustrie meines Landes noch in der Blütezeit ihrer Entwicklung befinden und es ist abzusehen, dass in der Bauindustrie enorme Mengen Stahl produziert und verwendet werden. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass die Entwicklung und der Fortschritt des Stahls die Entwicklung der modernen Architektur direkt gefördert haben. Der stetig steigende Materialbedarf in der modernen Architektur hat auch die Entwicklung von Stahl vorangetrieben.

Der Hauptveranstaltungsort der Olympischen Spiele in Peking, das Nationalstadion, liegt auf der Mittelachse Pekings und gleicht einem aus Zweigen geflochtenen „Vogelnest“, das sanft den tiefen historischen und kulturellen Puls der alten Hauptstadt Peking widerspiegelt. 2008–08–08 Hier wurde unter den wachsamen Augen der ganzen Welt und dem Jubel von 91.000 Zuschauern die Fackel der 29. Olympischen Spiele entzündet und die Olympischen Spiele in Peking feierlich eröffnet (Abbildung 4).

Abbildung 4 Vogelnest

Für die äußere Stahlkonstruktion des Vogelnests, dem bislang größten Stahlbauprojekt der Welt, wurden 42.000 Tonnen Stahl verwendet. Für das gesamte Projekt, einschließlich Stahl im Beton, Bewehrungsstahl usw., werden insgesamt 110.000 Tonnen Stahl verwendet. Darüber hinaus sind wir stolz darauf, dass der gesamte verwendete Stahl im Inland produziert wird. Der im „Vogelnest“ verwendete Stahl wurde von chinesischen Wissenschaftlern nach zahlreichen technischen „Durchbrüchen“ entwickelt. Es ist nicht nur beispiellos in Bezug auf Dicke und Einsatzbereich, sondern verfügt auch über eine gute Erdbebensicherheit, Kältebeständigkeit, Schweißbarkeit und andere Eigenschaften. Der in China eigenständig entwickelte Stahl stützt das Stahlskelett des „Vogelnests“ und sorgt dafür, dass die geplante Lebensdauer der Hauptstruktur des „Vogelnests“ 100 Jahre erreicht, mit einer Feuerwiderstandsklasse erster Stufe und einer Erdbebenfestigkeit von 8 Grad.

Das Terminalgebäude des internationalen Flughafens Peking-Daxing ist das größte einzelne Terminalbauprojekt der Welt (Abbildung 5). Die Hauptstruktur besteht aus einer vor Ort gegossenen Stahlbetonrahmenkonstruktion, wobei einige Teile Stahlbetonkonstruktionen sind. Das Dach und seine Stützen sind Stahlkonstruktionen mit einem Gesamtgewicht der Stahlkonstruktion von ungefähr 130.000 Tonnen. Die Stahlkonstruktion des Daches des Hauptterminalgebäudes besteht aus einem räumlichen Gitterstruktursystem. Die Stahlgitterfläche beträgt 1,8 × 105 m2, die maximale Spannweite beträgt 180 m, der Höhenunterschied beträgt etwa 30 m und die Masse beträgt mehr als 50.000 Tonnen, was größer ist als das Vogelnest. Die Gesamtlänge der Stahlröhre beträgt fast 500 Kilometer, genug, um die Fünfte Ringstraße von Peking fünfmal zu umrunden. Während der Bauphase der Betonstruktur wird in 10 Monaten eine Menge an Stahlstangen gebunden, die fast ausreicht, um zwei Liaoning-Schiffe zu bauen.

Abbildung 5 Internationaler Flughafen Peking-Daxing

Im Jahr 2019 betrug der Stahlbedarf der Bauindustrie 486 Millionen Tonnen und deckte damit die Hälfte der nachgelagerten Stahlnachfrage der Industrie.

Der Maschinenbau ist nach der Bauindustrie der zweitgrößte Industriezweig hinsichtlich des Stahlbedarfs und sein Entwicklungsstand hat erhebliche Auswirkungen auf den Stahlverbrauch.

Die Automobilindustrie ist eine Branche, die in der Fertigungsindustrie große Mengen Stahl verbraucht. Der Stahlverbrauch in der Automobilindustrie meines Landes hängt eng mit der Automobilproduktion zusammen. Als drittgrößte Quelle der Stahlnachfrage beeinflussen Automobile hauptsächlich die Nachfrage nach Stahlplatten wie kaltgewalzten Coils, mittleren und dicken Platten und hochwertigen Stählen wie Lagerstahl und Federstahl. Die Automobilindustrie hat einen großen Einfluss auf die Stahlnachfrage (Abbildung 6). Im Jahr 2020 betrug die Automobilproduktion in China 25,225 Millionen Einheiten und der Absatz 25,311 Millionen Einheiten. Im ersten Halbjahr 2021 betrug die Automobilproduktion in China 12,569 Millionen Einheiten und der Absatz 12,891 Millionen Einheiten. Zu Automobilstahl zählen hauptsächlich Automobilträgerstahl, Radstahl, Automobilverkleidungsplatten, Automobilplatten (Pkw) usw. sowie Spezialstähle wie Zahnradstahl für Getriebeteile. Laut Statistik besteht Stahl zu etwa 72 bis 88 Prozent aus den zur Herstellung eines Autos verwendeten Rohstoffen. Der Stahlverbrauch der chinesischen Automobilindustrie lag im Jahr 2020 bei 52,5 Millionen Tonnen.

Abbildung 6 Stahlverbrauch pro Fahrzeug

3. Das billigste Metall

Eisen (Stahl) ist nicht nur das Metall mit der höchsten Produktion und dem größten Einsatz, sondern auch das billigste Metall. Wie in Abb. 7 dargestellt, beträgt der Preis für Stahl nur etwa 1/12 des Preises von Kupfer, etwa 1/80 des Preises von Kobalt, etwa 1/200 des Preises von Lithium, etwa 1/1000 des Preises von Silber, etwa 1/2000 des Preises von Germanium, etwa 1/14000 des Preises von Ruthenium, etwa 1/70000 des Preises von Gold und etwa 1/160000 des Preises von Rhodium.

Abbildung 7 Metallpreisvergleich

4. Die aktuelle Situation der Stahlindustrie meines Landes

Die Entwicklung der Stahlindustrie meines Landes ist von nahezu Null auf Schritt und Tritt zur weltweit größten Stahlproduktionsstätte angewachsen. Im Jahr 1949 war die Stahlproduktion meines Landes sehr gering und betrug nur 160.000 Tonnen pro Jahr. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Stahltechnologie meines Landes stieg die Stahlproduktion meines Landes im Jahr 1996 jedoch auf den ersten Platz der Welt. Allerdings bestehen weiterhin die folgenden Schwierigkeiten.

1) Technische Schwierigkeiten

Die Rohstahlproduktion ist zwar sehr hoch, die Verwendungszwecke der Stahlproduktion sind jedoch vielfältig und Spezialstähle werden in vielen Bereichen benötigt, beispielsweise im Hochgeschwindigkeitsschienenverkehr, in der Luft- und Raumfahrt, für Militärwaffen usw. Der weltweit größte Produzent von Hochpräzisions- und Spezialstählen ist Japan, auf das 20 % der gesamten Spezialstahlproduktion entfallen, während der Produktionsanteil meines Landes nur im einstelligen Bereich liegt. Wenn mein Land die technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung von Spezialstahl nicht überwinden kann, werden wir noch lange Zeit mit der Situation konfrontiert sein, Stahl aus dem Ausland importieren zu müssen. Dadurch würden nicht nur die Interessen der Stahlkonzerne meines Landes leicht geschädigt, sondern wir könnten auch leicht von anderen kontrolliert werden.

2) Eisenerz

Unser Land verfügt über ein riesiges Territorium und reichlich Ressourcen, doch zu diesen reichlichen Ressourcen gehört nicht das Eisenerz, das zur Stahlproduktion benötigt wird, insbesondere kein hochwertiges Eisenerz. China verfügt über reichlich Eisenerzvorkommen, ist aber nicht reich. Die Qualität des Eisenerzes ist nicht hoch und es handelt sich hauptsächlich um Erze mittlerer und niedriger Qualität. Die Reserven an reichen Erzressourcen machen lediglich 1,8 % aus, während die Reserven an armen Erzen 47,6 % ausmachen. Es gibt mehr kleine und mittelgroße Minen, weniger große Minen und noch weniger sehr große Minen. Die Erzarten sind komplex, wobei schwer auszuwählende Erze und nebeneinander vorhandene Erze mit mehreren Komponenten einen großen Anteil ausmachen. Im Durchschnitt kann nur ein Drittel des Eisens aus dem gesamten Erz gewonnen werden, was den Abbau erschwert und die Produktionskosten erhöht. Darüber hinaus ist die Verteilung des Eisenerzes in meinem Land noch immer sehr ungleichmäßig, und überall kommt es zu Streuungen. Es gibt nur sehr wenige Minen, die einen langfristigen konzentrierten Bergbau durchführen können.

Die zehn Länder mit den größten Eisenmetallreserven der Welt sind: Russland (Nr. 1) mit 29 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 36,9 %; Australien (Nr. 2) mit 17,9 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 63,7 %; Brasilien (Nr. 3) mit 10,1 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 58,5 %; Kanada (Nr. 4) mit 10 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 38,6 %; Indien (Nr. 5) mit 6,3 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 61,1 %; die Vereinigten Staaten (Nr. 6) mit 6 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 23,6 %; Südafrika (Nr. 7) mit 5,9 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 62,5 %; China (Nr. 8) mit 3,5 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 38,8 %; Schweden (Nr. 9) mit 2,4 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 53,3 %; und Venezuela (Nr. 10) mit 1,7 Milliarden Tonnen Eisenmetallreserven und einem durchschnittlichen Fe-Gehalt von 60 %[4].

Die beiden Länder mit den reichsten Eisenerzvorkommen sind Australien und Brasilien. Ihr Eisenerz ist von sehr hoher Qualität und weist einen hohen Eisengehalt auf. Angesichts dieser enormen Ressourcenlücke sind wir auf Importe von Eisenerz angewiesen, um den enormen Stahlproduktionsbedarf meines Landes zu decken.

Tatsächlich werden jedes Jahr 90 % des Eisenerzes meines Landes aus anderen Ländern verschifft. Man kann sagen, dass Eisenerz für die Stahlproduktion grundsätzlich importiert wird. Aus diesem Grund sind auch unsere Eisenerzimportgebühren enorm und übersteigen mittlerweile 100 Milliarden US-Dollar pro Jahr. Sollte es langfristig zu einem Verlust der Initiative bei den Rohstoffverhandlungen kommen, würde dies die Produktionsgewinne der Stahlunternehmen weiter schmälern.

Schwierigkeiten werden immer überwunden. Obwohl der Weg zur Entwicklung der Stahlindustrie meines Landes von Anfang an sehr schwierig war, wurden heute bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Ich bin überzeugt, dass unsere vielen Stahlarbeiter auch künftige Schwierigkeiten überwinden und China erneut ein Stahlwunder ermöglichen werden.

5. Fazit

Eisen ist unter den Metallen sowohl in der Produktion als auch in der Verwendung die unangefochtene Nummer Eins und zudem das billigste Metall. Stahl wird in vielen Bereichen eingesetzt und die drei wichtigsten nachgelagerten Industrien sind das Baugewerbe, der Maschinenbau und die Automobilindustrie. China ist seit langem ein bedeutender Stahlproduzent und -verbraucher der Welt und wird sich in naher Zukunft sicherlich zu einer Stahlmacht entwickeln, die im Osten der Welt eine herausragende Stellung einnimmt.

Verweise
[1] Yumanqiu. Kupfer ist eines der zehn am häufigsten produzierten Metalle der Welt und steht auf Platz eins der Liste. Es ist eines der industriellen Eisenmetalle. (2021–12–03) [2020–04–11].
[2] Nationales Statistikamt. [2023–04–11].
[3] Baidu weiß es. Welches ist das am häufigsten verwendete Metall (2019–08–14) [2020–04–11].
[4] Longbow hat ein Herz. Die zehn größten Länder der Welt hinsichtlich der Eisenmetallreserven: Russland ist das erste… (11.04.2020) [11.04.2020].

Autorenprofil: Jia Chengchang, Professor und Doktorvater an der University of Science and Technology Beijing. Im Jahr 1982 schloss er sein Studium an der Abteilung für Metallwerkstoffe des Beijing Iron and Steel Institute mit einem Bachelor ab. 1987 erhielt er einen Master-Abschluss von der Tohoku-Universität in Japan. 1990 erhielt er seinen Ph.D. von der Tohoku-Universität, Japan. 1990–1994 Postdoktorand und Chefingenieur bei Kanagawa Science City, Japan. Ihm wurden mehr als 30 nationale Erfindungspatente zuerkannt. Er hat mehr als 200 Artikel in in- und ausländischen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht, darunter 76 von SCI indizierte Artikel und 127 von EI indizierte Artikel, und ein einzelner seiner Artikel wurde mehr als 100 Mal zitiert. Er hat 15 akademische Monographien herausgegeben: „Composite Materials Tutorial“, „Introduction to Ceramic Matrix Composites“, „Sintered Metal Oil-Containing Bearings“, „Introduction to Metal Matrix Composites“, „Superhard Materials and Tools“, „Metal Powder Gel Injection Molding“, „Sintering Practice and Scientific Basis“, „Collected Papers of Professor Han Fenglin“, etc. Er hat den zweiten Preis für Wissenschaft und Technologiefortschritt des Bildungsministeriums gewonnen, den ersten Preis für exzellente Lehrbücher der China Metallurgical Education Association, den ersten Preis für nationale Lehrleistungen im Hochschulwesen (Teilnahme), den ersten Preis für Bildung und Lehrleistungen von Peking, den zweiten Preis für exzellente Zeitschriften der China Nonferrous Metals Society, den herausragenden Arbeiter der China Metal Society, den herausragenden Dozenten des „Challenge Cup“ National College Student Science and Technology Competition, das herausragende Redaktionsmitglied des „Journal of Composite Materials“ der Composite Materials Society, „I Love My Teacher - the Best Teacher in My Mind“ der Beijing University of Science and Technologie, Fortgeschrittene Person in Lehrerethik, Herausragendes Parteimitglied, Fortgeschrittener Arbeiter, Erster Preis für Lehrleistungen, SCI-Inklusionspreis für wissenschaftliche Arbeiten und andere Auszeichnungen. Wichtigste soziale Teilzeitjobs: Ehrenamtlicher Direktor der China Composite Materials Society, Ehrenamtlicher Direktor der Powder Metallurgy Branch der China Metal Society, Geschäftsführender Direktor der Powder Metallurgy Branch der China Mechanical Engineering Society, Direktor der Powder Metallurgy and Ceramics Branch der China Nonferrous Metals Society, Ehrenamtlicher Direktor der Powder Metallurgy Branch der China Steel Structure Association, angesehener Experte der China Nonferrous Processing Association, Direktor der Powder Branch der China Building Materials Industry Association, angesehener Experte der Powder Metallurgy Branch der China Machinery Association, Mitglied des Redaktionsausschusses des Journal of Composite Materials, Berater für Powder Metallurgy Technology, Mitglied des Redaktionsausschusses der Powder Metallurgy Industry, Mitglied des Redaktionsausschusses der China Molybdenum Industry, Mitglied des Redaktionsausschusses der Powder Metallurgy Materials Science and Engineering, Mitglied des Redaktionsausschusses der China Materials Science and Equipment, Mitglied des Redaktionsausschusses der Metal World und Gastautor