有機物體內都含有礦物質/煤炭樣品檢測顯微鏡
天然材料來自何處
地球上共有92個天然可用的元素材料，它們中的大多數是金屬元素。如
果我們希望將金屬材料用于工程，則必須開采含有這些元素的天然礦石。這
些礦石大多以氧化物、硫化物或碳酸鹽的形式存在，而且大都不純，所以分
離、提取是獲取金屬材料的第一步。然而，采礦、分離和提取都是需要消耗
很大的能量的。越貧瘠的礦石開采量越大，分離、提取以及為此所消耗的能
量需求也越大。礦石中的金屬含量被稱為礦石品位(ore grade，用G表示)，
它是以每噸礦石中的金屬重量來計量的。
(4)自然界中所存在的有機物體內都含有礦物質。煤炭、石油和天然氣
都是在漫長的地質年代里生物遺體逐漸分解而轉換成的碳產物。早期的磷酸
鹽是從鳥和蝙蝠的糞便中提取的。
如今。人類依然在享用著這4個漫長的造物過程．它們給我們帶來了無
價之寶。可惜的是，人類社會消費使用這些寶藏的速度遠遠大于大自然重新
造物的速度，這就迫使我們開采越來越貧瘠的礦源，而開采貧礦又需要改進
提煉萃取技術。礦石品位越低，原材料造價越昂貴。
當我們對“自然材料從何處來”這一背景有了適當的了解后，在下面的
章節里就可以討論消費問題了。
自然資源的耗費
材料耗費 總體來說，世界上每年約需消耗10“’t的工程材料，相當
于每年每人平均消耗1．5t(雖然該量值不是在各國均勻分布的)。圖2．3顯
示了世界上26種用量最大的原材料之年產量。為了比較的方便，圖的左上角
顯示烴類燃料(hydrocarbon fuel，如石油和煤炭)龐大的年消耗量：9×10
9 t，即90億噸。該圖的目的旨在通過比較給出一些綜合信息。首先讓我們
來看金屬材料的年產量噸位。由于縱坐標為對數坐標，粗看起來似乎用量最
多的鋼產量僅比鋁合金多一點。但事實上，鋼的產量超過其他金屬產量總和
的10倍以上。鋼，在現代工業中．可能缺乏如同鈦合金、碳纖維增強復合材
料(carbon fibre reinforced polymers，簡稱CFRP)和最時髦的納米材料等
的高科技形象。但是，鋼的多功能性、高強度、高韌性以及低成本和應用
