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獲得了純凈的鈧的化合物之后,將其轉化為ScCl3,與KCl、LiCl共熔,用熔融的鋅作為陰極進行電解,使鈧就會在鋅極上析出,然后將鋅蒸去可以得到金屬鈧。
鈧的自然產出狀態:分散但不稀缺
鈧是典型的分散親石元素,但并不稀有。它在地殼中的平均豐度為22-30ppm(即22-30克/噸,換算為三氧化二鈧35-48克/噸),高于Ag,Au,Pb,Sb,Mo,Hg、W和Bi許多,而與B,Br,Sn,Ge和As的豐度相當。
在自然界中,鈧不受氧化還原影響,很難還原為金屬,很少能形成顯著富集體(礦床),而是廣泛地分散于各種造巖礦物中(特別是鎂和鐵的硅酸鹽)和含鈧礦物中。
自然界中含鈧的礦物多達800種以上,但三氧化二鈧含量>0.05%的礦物很少。目前已知的鈧獨立礦物僅有鈧釔礦((Sc,Y)2Si2O7, Sc2O3 含量為33.8%-42.3%)、水磷鈧礦(ScPO4.2H2O, Sc2O3含量為39.22%)、鈹硅鈧礦(Be3(Sc, Al)2Si6O18,Sc2O3 含量為14.6% )、鋯鈧釔礦((Sc,Zr)2Si2O7) 和鈦硅酸稀金礦(Sc( Nb,Ti,Si)2O5, Sc2O3 含量為18.0%-20.0% ) 等少數幾種, 且礦源很少, 在自然界中較為罕見。
鈧主要以類質同象的形式存在于如鈦鐵礦、鋯鐵礦、鋯英石、鋁土礦、稀土礦、鈦輝石、釩鈦磁鐵礦、鎢礦、錫礦、鈾礦和煤等礦物中。Goldschmidt 等在1930年代 認為,Sc3+的富集于與巖石礦物中,與類質同象置換極為有關, 尤其是Sc3+ 與Fe3+、Mg2+、Al3+ 的類質同晶置換。后來,Ringwood 又補充認為,是生成含氧或羥基配合物, 特別是在結晶巖和云英巖中富集鈧更是如此。鈧與其所共生元素的離子半徑和配位數以及電負性等性質的綜合相似性, 決定了它可與許多其它離子進行類質同象置換。
鈧在各類巖石中的含量,巖漿巖以輝石巖(含三氧化二鈧200-300克/噸)和輝長巖*高(76克/噸)。交代蝕變巖以花崗偉晶巖、含鎢錫的云英巖、鈉長石化巖、云母化巖*為富集,鋁土礦和煤含鈧也相當高。特別是煤灰,含三氧化二鈧可達40-600克/噸。
原礦石含鈧量(三氧化二鈧,克/噸)如下:鋁土礦石40-150;磷礦石10-25;鎢礦石78-337;釩鈦磁鐵礦石13-40;鐵鈮稀土礦石50;貧錳礦石181;離子型稀土礦石20-50;氟碳鈰礦,鉭鈮礦和鈾礦石等也含有鈧(據林河成,2010)。
精礦物含鈧量(三氧化二鈧,克/噸)分別為:黑鎢礦>500;鈦鐵礦60;鋁土礦95;選鈦尾礦77;錫石100(據林河成,2010)。
提鈧原料含鈧量(三氧化二鈧,克/噸)為:煉鎢的鎢渣150-600;煉鋁的赤泥40-150;選鈦的尾礦77;煉鈦白的水解母液25-100;高鈦渣氯化的煙塵 736(據林河成,2010)。
全球鈧的資源極為豐富,工業儲量約200萬噸(以金屬鈧計,統計不完全)。中國的鈧資源也很豐富,工業儲量約65萬噸(據不完全統計),占世界總工業儲量的33%。
四、鈧的生產:冶煉副產品
由于含鈧礦物很多,從礦物直接提取鈧制品較復雜又困難。目前,我國主要以廢渣、廢水、煙塵等為原料先提取三氧化二鈧,再提煉金屬鈧。*主要是從鈦鐵礦生產鈦白的廢液、氯化物煙塵、生產氧化鋁的赤泥中回收鈧。國外,還有從鈾礦石生產加工過程中回收鈧。至今,還未能從精礦(含鈧)直接提取三氧化二鈧。
從長遠看,今后我國用于提取鈧的原料主要是四川的釩鈦磁鐵礦和煉鋁的赤泥。其主要原因是它們的礦物量很大,鈧的總含量多,適合用于長期的開發利用,且提取鈧的技術可以實現。當然,也可以從中國火電廠的巨量粉煤灰中提取。