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稀土元素钪及其应用

R科普知识2006~攀4期EKnowledge

籀

钪和.样,在化学元素周期

表中与l5个镧系元素同处J3B

族,按照稀土定义.它也属于稀土

元素.但钪由丁原子结构中没有4f

电子,午多性能上不象钇那样卡H似

下镧系元素.于离子半径小得

多,与其他稀土性能羔异也比较

入.在镧系矿物L}J很少有钪伴牛.

即便有,在选冶过程rf1也走向分

散,较难集中回收.囚此,在一般稀

十生产厂中难以见到钪的产品.钪

不象其他稀成员那佯彼此关系

密切,常常表现为常常表现为独来独往独来独往仿

佛是稀土家族中的佛是稀土家族中的另类另类在一些

稀上专着中,也常常把钪专门列为

一

章单做介绍.

1879年,瑞典的化学家尼尔

森(L.F.Nilson,)从硅铍钇矿中发现

了这种新元素,并根据尼尔森故乡

斯堪的纳维业把岜给定名为

钪).实际上它就是I,-3

捷列大当初所预言捷列大当初所预言的的类类硼硼它的

发现再次证明了门捷列夫化学元

素周期律的正确性..

钪在地壳中的平均丰度为

00囝撵善箍鼻囝撵善箍鼻

l____

察镳应

晓哲

25ppm,在稀土元祟中仅低十铈钕

镧钇,居第五,比一些常见金属

如铅,汞,钼,金,银等还要高.但它

的地质分布却极为分散.已知含钪

的矿物多达800多种,但作为钪的

独立矿物卸很少,仅有钪钇矿,水

磷钪矿,硅钪矿袖钛硅酸稀金矿等

少数几,这些矿物既罕见而矿源

量又小,往往不能用作提取钪的上

业原料.但作为伴牛元素.钪常常

分敞存在丁稀上,钒,钛,锆,钨,

锡,铀和煤等矿物rf1,J-以从这些

矿物的l_,『Jf,处理度渣和废液中,作

为剐产品加以回收,可以说也是腆

的分散元素.自然界rf1的钪均以

45Sc形式存在,另外还有9种放

射性删位素.即40～44Sc相46～

49Sc.

全界资源约有200万吨.

其中有75%～8O%伴生_f铝上矿

中.牛产氧化铝时98%～1O0%富集

于赤泥,含Sc203f达0.02%.[1前

我围大部分的钪足从钛白硫酸废

液和钛渣氯化烟尘中收我国南

方离子型稀土矿和包白云鄂陴

矿也伴牛一定量的钪资源.但

在选佾稀上时走向分散.不易

收.富含钪的铝上矿,磷块岩矿和

钒钛磁铁矿都是回收钪的巨大潜

在矿源.

象其他稀十一样,钪也属J:活

泼金属,空气中容易氧化成

Sc0失去金属光泽而变成暗灰

色.与其他元素化合日,』主要旱止三

价态.由J离子半特别小,氢氧

化物的碱性也特别弱,因此,钪和

稀土元素混在一起时,-5f采用氨等

稀碱溶液稀碱溶液分级沉淀分级沉淀法或硝酸钪

分级分觯法.j其他稀十元素分离.

提取单和高纯氧化钪也采用类

似其他稀土的溶剂萃取,离,?交换

或萃淋树脂色层分离法.用氯化物

熔盐电解法可制得金属钪,并可用

蒸馏法进行提纯.

钪的用量虽然不大,但应用领

域非常广泛,如电光源材料,有色

金属合,精密陶瓷,固体电解质,

催化剂,激光晶体和半导体等诸多

方而.

钪钠灯属于金属卤化物灯的

如果我看得远,那是因为我站在巨人的肩上.

总第265期2006年REKnowledg

一

种,是在高压放电条件下,让

ScI,和NaI受激发,当钪原子和钠

原子从高能激发态跳回低能级时.

就辐射出一定波长的光.钪的谱线

为361.3~424.7nm,为近紫外和蓝

色光.钠的谱线为589.6rim.为黄

色光.钪,钠两种谱线匹配恰好接

近太阳光.回到基态的钪钠原子又

能与碘化合成碘化物.这样循环可

在灯管内保持较高的原子浓度并

延长使用寿命.钪钠灯也是绿色节

能照明光源,具有发光效率高,显

色性好,寿命长,体积小和使用方

便等特点.相同照度的钪钠灯比普

通白炽灯节电约80%.使用寿命长

达5000—250o0小时.钪钠灯广泛

应用于电影电视摄像,体育场馆,

机场,广场,车站,街道和码头等场

所的高亮度照明.随着钪钠灯等金

属卤化物灯的普及和发展.对钪的

需求量也日益增大.

钪是许多有色金属的优质改

性添加元素.尤其是对铝合金具有

非常神奇的合金化作用.在铝中只

要加入干分之几的钪就会生成

AlSc新相,对铝合金起变质作用,

使合金的结构和性能发生明显变

化.加入0.2%一0.4%的Sc可以明