logo
Лекции по МРМ

5.2.7. Получение металлического скандия

Металлический скандий впервые получен в 1937 г. В.Фишером электролизом расплава хлоридов скандия, калия и лития при 700 - 800 оС на жидком катоде из химически чистого цинка. Из сплава цинка с 2 % Sc цинк отгоняли в вакууме. В результате получили губчатый скандий чистотой 94 -98 %, содержавший железо и кремний.

В настоящее время скандий получают в основном металлотермическим способом путем восстановления безводного ScF3 или ScCl3 магнием или кальцием в инертной атмосфере :

2 ScCl3 + З Са =З СаС12 + 2 Sc (5.23)

Процесс ведут в тиглях из тантала или молибдена. В связи с тем, что скандий и шлак разделяют при температуре выше 1600 оС, фторид скандия восстанавливают вначале при 850 оС, повышая в конце процесса температуру до 1600 оС. После отделения шлака металл переплавляют в вакууме 10-3 Па для удаления остатков летучих примесей. Сохраняя тот же вакуум, возгоняют скандий при 1700 оС. Выход чистого металла достигает 95 %. Чтобы уменьшить загрязнение скандия танталом, рекомендуется добавлять металлы, образующие со скандием сплавы и позволяющие проводить восстановление при более низкой температуре. При магниетермическом восстановлении берут избыток магния для образования сплава Sc — Mg. При восстановлении кальцием вводят дополнительно цинк, поскольку сплав Sc - Са не образуется. Для понижения температуры плавления шлака вводят LiF:

2 ScF3 + З Са + 8 Zn + 12 LiF = 2 (Sc·4Zn) + 3 (CaF2·4LiF) (5.24)

Процесс ведут в атмосфере аргона при 1100 °С. Цинк и примесь кальция отгоняют в вакууме. Губку скандия переплавляют. Известен также способ восстановления ScF3 алюминием:

ScF3 + З А1 = Sc + 3 A1F (5.25)

Реакция начинается при 810 оС. Полное восстановление скандия происходит при 930 оС через 7 - 8 мин.

Восстанавливая хлорид скандия кальцием при 900 °С в среде аргона, можно получить металл, загрязненный примесями Са, CaO, CaCl2, Si, ScCl3. Примеси за исключением кремния отмываются водой. Кремний отделяют обработкой 10 %-ным раствором NaOH. Высушенный на воздухе, а затем в вакууме (10-3 - 10-4 Па) при 500 - 600 °С, металл имеет чистоту 97 - 97,5 %. Более высокая степень чистоты (более 99 %) достигается дистилляцией в вакууме (10-4 Па).

Известен способ получения скандия электролизом расплава фтороскандата натрия, в котором растворено 2 % Sc203 при 800 °С в среде аргона. Выделяющийся металл непрерывно механически отделяют; в электролит добавляют необходимое количество фтороскандата натрия и оксида скандия.