钪的提取方法研究设计

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1、摘要钪是一种稀土元素，在被发现后的相当长一段时间里，由于难于制得，钪的用途一直没有表现出来。随着对稀土元素分离方法的日益改进，如今用于提纯钪的化合物，已经有了相当成熟的工艺流程。获得了纯净的钪的化合物之后，将其转化为ScCl3，与KCl、LiCl共熔，用熔融的锌作为阴极进行电解，使钪就会在锌极上析出，然后将锌蒸去可以得到金属钪。这是一种轻质的银白色金属，化学性质也非常活泼，可以和热水反应生成氢气。本文综述了钪的分布情况以及钪的生产辅助原料、提取制备工艺。并对其进行了展望。关键词：钪，提取，工艺技术，

2、设备前言金属钪(Sc)是稀土金属类的重要产品之一。这是由于金属钪的物化性质与稀土金属很相似，所以科学家将其划归入稀土金属族内。但是，因为钪的独立矿物极少，主要分散于其它矿物中(如铝、铀、钛、钨、稀土、锡、钽和煤等矿物)，且含量低，故科学家也称它为“稀散金属”，是典型的稀散元素。钪是由瑞典化学家尼尔森于1879年发现的。它属于元素周期表中第三副族，熔点1539℃，沸点2730℃，密度2.99g/cm3，吸收中子截面积24靶。它的化学活泼性较强，在一定外界条件作用下,可与氧生成氧化钪(Sc203)，又能

3、与氢(H)、氟(F)、碘(I)及酸碱等分别生成ScH3、ScF3、ScI3、Sc3(S04)2、Sc(OH)3及ScCl3等产物。这些的钪的化合物在应用中很有现实意义和较好的经济价值。近年来，钪及其化合物都不断引起人们的高度重视及关注，并加强研制和开发利用。钪主要分散于许多矿物中，含量少，矿物复杂，要分离提取及制取金属钪的工艺技术较难；又因制取金属量不多，价格昂贵，致开发利用进展缓慢，比其它金属应用较晚。但由于钪具有独有的特性，近20年来其在新型电光源材料、激光材料、合金添加剂和金属改性剂等方面获得

4、了较好的应用。这些含钪的材料已在航天、核能、冶金，器件和军工新应用等方面发展较快，钪用量增大，前景看好。国外最早研制、生产、应用和销售金属钪是前苏联。它是开发利用金属钪的世界主力，于20世纪60年代开始研制Sc。目前俄罗斯继承了前苏联的传统，继续开拓金属钪，其产量大，质量好，销售量居世界之冠。1钪的概况1.1钪的资源钪是典型的稀散亲石元素，在地壳中的平均丰度为36ppm，比Ag(银)、Au(金)、Pb(铅)、Sb(锑)、Mo(钼)、Hg(汞)和Bi(铋)更丰富，而与Be(铍)、B(硼)、Sr(锶)、

5、Sn(锡)、Ge(锗)、As(砷)、Se(硒)和W(钨)的丰度相当。已知含钪的矿物多达800多种，但作为钪的独立矿物只有钪钇矿((Sc，Y)2Si2O7，Sc203含量为33.8％～42.3％)、水磷钪矿(ScP04·2H2O，Sc203含量为39.22％)、铍硅钪矿(Be3(Sc，A1)2Si6Ol8，Sc203含量为14.6％)和钛硅酸稀金矿(Sc，(Nb，Ti，Si)2O5，Sc203含量为18.0％～20.0％)等少数几种，且矿源较小，在自然界中较为罕见。目前在我国江西稀土矿中发现了规模较大

6、的富钪矿床。钪广泛分布于其它矿物中，例如：钛铁矿，锆铁矿，锆英石，铝土矿，稀土矿，钛辉石，钒钛磁铁矿，钨矿，锡矿，铀矿和煤等矿物中。全世界钪的储量约为200万t，拥有钪资源较多的国家依次为中国、美国、俄罗斯。钪主要以类质同象的形式存在于其他矿物中。Goldschmidt等在本世纪3O年代提出了关于钪在地球上赋存的一些理论，认为Sc3+的富集与岩石矿物形成的类质同晶置换极为有关，尤其是Sc3+与Fe3+、Mg2+的类质同晶置换。随后Ringwood又补充了此理论，认为是生成含氧或羟基配合物，特别是在结

7、晶岩和云英岩中富集钪更是如此。钪与其所共生元素的离子半径和配位数以及电负性等性质的综合相似性，决定了它可与许多其它离子进行类质同晶置换。1.2钪的物理和化学性质纯金属钪为银白而微带黄色，具有金属光泽，相当柔软可不经退火而轧成薄片，金属钪是一种很活泼的金属，很容易与酸作用，易与空气中的氧、二氧化碳和水等化合，很快失去像铅一样的光泽，但与水侵蚀较慢。氧化钪(Sc2o3)是最常见的钪的化合物，外观为白色粉末，经高温灼烧的氧化钪不易溶于稀酸，但溶于沸的浓硝酸中，氟化钪(Sc)为白色粉末，不溶于水，是制备金属

8、钪的重要化合物。钪及其化合物具有多种优异性能。钪广泛应用于国防、冶金、化工、玻璃、航天、核技术、激光、电子、计算机电源、超导以及医疗科学等领域。高纯氧化钪可用于电子发射材料、超导材料、太阳能电池材料等。美日等西方国家多用作体育器械，如棒球棒、垒球棒、自行车横梁，也用于新型光源钪钠灯。俄罗斯对钪及含钪合金的研究，始于2O世纪60年代。当时美苏两国进行核军备竞赛，计划经济体制下的苏联，大量生产铀，并对其副产物钪也进行了军事开发研究，工作一直到现在。就铝钪合金而言，俄罗斯一