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10361-84-9 / 氯化钪

【背景及概况】[1][2]

稀土化合物使用十分广泛,从玻璃陶瓷、磁性材料到医工业中的药品制备都普遍使用稀土化合物。因此,人们在日常生活中接触稀土化合物的机会很多。以往有资料报道稀土有抗菌、降血糖、抑癌等作用,但对人体和动物健康有无不利影响尚不明确。随着稀土生物效应机理研究的深化,稀土离子及化合物能否透过细胞膜进入细胞,继而与细胞内的组份相作用的问题,已成为研究稀土生物效应机理的焦点。目前多数研究者认为稀土离子能与细胞膜作用,但不能透过细胞膜.在稀土离子浓度低于1mmol/L时不能透过细胞膜,而稀土浓度增加,会使细胞膜破坏.稀土阴配离子可通过红细胞的阴离子通道进入细胞。目前,有关稀土元素生物效应的研究已经开展了很多年,取得了系列研究成果。例如,跨细胞膜运转、与细胞膜的作用、对血红蛋白结构与载氧功能的作用、对骨细胞及骨结构的影响以及在大鼠肝脏中的积累、进入动物体内后的物种分布等。稀土元素对机体的免疫功能影响的研究大都通过动物水平实验,且观点不完全一致。例如研究发现,混合稀土经口染毒15~30d,对小鼠的免疫系统有一定的损害作用,其对免疫系统的影响涉及非特异性免疫、体液免疫以及细胞免疫等。另外,随着染毒时间的延长,较低剂量的混合稀土也产生一定的损害作用。作为一种具有许多优异性能的稀有金属元素,钪在国防、航天、电子、激光等领域具有重要的应用前景。

氯化钪化学式ScCl3。分子量 151.32,无色易潮解的晶体。相对密度2.39(25/4℃),熔点939℃,800-850℃升华。易溶于水,难溶于无水乙醇。由水溶液中结晶时得六水合物(受热时部分脱氯化氢生成难溶性的氧氯化钪)。

【合成】[1]

在氯气流中加热氧化钪与炭的混合物而得氯化钪。

【纯化】[2]

钪的独立矿物很少,常伴生在其他矿物中,在矿物冶炼过程中进入废水、废渣中,如钛白废水、钨渣、赤泥等,因此钪的提取、提纯等湿法冶金过程始终伴随着钪与 Ti,Fe,Al,Ca 等杂质的分离问题。针对钪的提取与净化技术,研究者们提出了化学沉淀、溶剂萃取及离子交换等方法。化学沉淀法只能对杂质进行初步分离,很难得到高纯度的钪化合物,且回收率较低.采用离子交换法净化氧化钪可取的较好的效果,过程如下:量取 100 m L 料液与 10 mL 经过处理的树脂置于锥形瓶,将锥形瓶放入气浴恒温振荡器中开始振荡吸附。控制温度为 25 ℃,反应一定时间后取出。分析采用电感耦合等离子光谱发生仪,各种元素的吸收峰分别为钪:361. 38 nm,Ti:337. 27 nm,Fe:238. 20 mm,Al:317. 93 mm,Zr:343. 82 mm,Ca:317. 93 mm,Si:251. 61 mm,分析吸附前后料液中各个成分的浓度,通过差值法推算出负载树脂中各元素的浓度及吸附率、解析率.结果表明:在 pH = 2、接触时间 3h 左右时树脂对Sc3+,Al3+,Fe3+的吸附情况较好,对 Zr4 +,Si4 +,Ti4 +吸附性能差,能直接实现Sc3+与 Zr4 +,Si4 +,Ti4 +的分离; 添加抗坏血酸将溶液中 Fe3+还原成 Fe2 +并添加络合剂 EDTA 络合 Sc3+后,树脂吸附 Fe2 +与 Al3+而不吸附Sc3+。经两段离子交换法,氯化钪溶液中 Fe,Ti,Al,Ca,Zr,Si 的去除率分别达到 93. 3%,100%,99. 80% ,98. 22%,99. 63%,100% .

【用途】[1][3][4][5]

氯化钪可用于制高熔点合金。用对掺法、氟化钪或氧化钪金属热还原法及熔盐电解法等制备钪中间合金已有报道。对掺法是将金属钪掺入铝合金中来制备,金属钪价格昂贵,熔炼过程中烧损大,中间合金成本高;氟化钪金属热还原法在制备氟化钪阶段要用到腐蚀及有毒性的氯化氢,金属热还原温度也很高;氧化钪金属热还原法钪的实收率不高,熔盐电解法装置复杂,转化率也不高。

1. 铝镁热还原无水氯化钪制备铝镁钪中间合金:小型试验和扩大试验都取得了较好指标,基本确定了铝镁钪中间合金制备的工艺条件,已为半工业试验打下一定基础。小型试验得出:装料500g氩气搅拌试验时无水氯化钪熔盐的适宜含钪量为8%;适宜的搅拌强度4~6次;铝镁钪还原无水氯化钪适宜时间为20min;三次综合条件试验,铸锭的钪平均含量1.76%~1.81%,钪的收率88%~90.5%;铝镁钪中间合金扩大试验得出:装料500g氩气搅拌试验时钪的收率为78.0%~ 79.0%;装料2kg级的熔盐钟罩压入加氩气搅拌试验时,钪收率达90.0%~90.3%;装料4kg级熔盐钟罩压入加氩气搅拌试验时,钪收率89.2%~ 90.0%。

2. 铝钪合金:一种电解生产高纯铝钪合金的方法,其特征在于将氯化钪或氟化钪加入三层液电解的电解质中直接电解生产高纯铝钪合金,电解质采用氟氯化物或纯氟化物,控制电解质的配比为:

1)采用氟氯化物电解质的重量百分比组成为:氟化铝AlF320%~30%,氟化 钠NaF10%~15%,氯化钡BaCl250%~60%,氯化钠NaCl5%~10%,在电解质中加 入占电解质总重量1%~20%的氯化钪ScCl3进行电解;

2)采用纯氟化物电解质的重量百分比组成为:氟化铝AlF330%~50%,氟化 钠NaF 15%~30%,氟化钙CaF215%~20%,氟化钡BaF215%~40%,在电解质中加入入占电解质总重量1%~20%的氟化钪ScF3进行电解。

【参考文献】

[1] 马世昌 主编.无机化合物辞典.西安:陕西科学技术出版社.1988.第275页.

[2] 离子交换法净化氯化钪溶液

[3] 申泮文,王积涛 主编.化合物词典.上海:上海辞书出版社.2002.第177页.

[4] 铝镁热还原无水氯化钪熔盐制备铝镁钪中间合金工艺试验研究

[5] 杨昇;顾松青;刘凤琴;李强;罗丽芬;赵淋;徐建华. 一种高纯铝钪合金的生产方法 CN03153785.5,申请日2003-08-21