化学性质

中文名称:氧化钪

中文同义词:氧化钪(Ⅲ);钪氧;氧化钪[晶体专用];三氧化二钪,REACTON|R,99.998%(METALSBASIS),REM50PPMM;三氧化二钪,REACTON|R,99.9%(REO);氧化钪;氧化钪/三氧化二钪;氧化钪5G

英文名称:Scandiumoxide

英文同义词:Scandium(III)oxide,REacton(R),99.9%(REO);ScandiumOxide,tablets;Scandium(III)oxide,REacton,99.9%(REO);Scandium(III)oxide,REacton,99.99%(REO);Scandium(III)oxide,99,999%(REO);Scandiumoxide,99.9%(REO);SCANDIUMSTANDARDSOLUTION;SCANDIUM(III)OXIDE

CAS号:12060-08-1

分子式:O3Sc2

分子量:137.91

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EINECS号:235-042-0

氧化钪性质

熔点1000°C

密度8.35g/mLat25°C(lit.)

折射率1.964

形态powder

颜色White

比重3.864

水溶解性insoluble

Merck14,8392

InChIKeyHYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N

化学性质 

白色粉末。 溶于热酸。不溶于水。

安全信息

安全说明 24/25

WGK Germany 3

TSCA Yes

海关编码 28469099

合成方法

生产工艺技术及设备经过多年来的研究和生产实践后,目前从含钪原料中提取Sc2O3的工艺技术有下列几种方法:
①萃取法。生产中使用较多,其具有产量大、质量好、回收率高、成本低及生产中可连续作业的特点。
②离子交换法。生产中也常被采用。其具有产量小,纯度较高,收率较低,成本较高及生产周期长的特点。
③萃淋树脂色层法。其具有生产周期短,纯度高,收率高和成本低的特点。
④液膜萃取法。它是膜分离与液液萃取相结合的一种新型分离技术。但目前尚未有生产实践。曾有人用乳状液膜从含Sc为60mg/L,经一级提取Sc可富集到1400mg/L。从我国多年提取Sc2O3来看,几乎以采用前两个工艺
  技术(萃取法和离子交换法)为主。
萃取法
(1)用萃取法从钪精矿中生产氧化钪工艺过程:用盐酸溶解钪精矿后获得ScCl3溶液,再进行净化除钛铁等杂质。将净化液作为原料。用50%磷酸三丁酯(TBP)与煤油制成萃取剂。调配后的料液和萃取剂放入萃取槽中萃取钪,酸洗和蒸馏水反萃钪后,获得含钪纯液(ScCl3液)再用草酸进行沉淀,烘干、灼烧即得纯Sc2O3产品。主要工艺过程为:钪精矿-酸溶-净化-TBP萃取钪-酸洗-反萃钪-草酸沉淀-烘干-灼烧-包装-入库(纯Sc2O3产品)。
主要设备:酸溶槽,萃取槽,沉淀槽,灼烧炉和包装机等。
离子交换法
工艺过程:用钨废渣(含Sc2O378g/t~ 377g/t)作原料。将它用盐酸溶解后过滤,料液经净化除杂,获得得ScCl3净液进行调配后作为离子交换的料液用。制备吸附柱及分离柱后待用。将料液(ScCl3液)从柱上端流入吸附柱后达到Sc3+饱和待用。再将吸附柱与分离柱串连后,将淋洗剂从吸附柱顶流入并流经分离柱,待最后一根分离柱稳定地流出ScCl3液,可不断接收该ScCl3液(纯ScCl3液)于集容器内,再调节酸度后用草酸进行沉淀,过滤,烘干和灼烧成纯Sc2O3产品。主要工艺过程为:钨废渣-酸溶-净化-吸附柱-淋洗-接收ScCl3液-调酸-沉淀钪-烘干-灼烧-包装-入库(纯Sc2O3产品)。
主要设备:酸溶槽,吸附柱,分离柱,沉淀槽,灼烧电炉和包装机等。
萃淋树脂色层法
工艺过程:用HCl溶解氯化烟尘后进行净化除杂而制成ScCl3料液。以50%TBP-煤油萃取剂在萃取槽内萃取钪,酸洗杂质、反萃取钪后获得纯Sc-Cl3溶液,再用H2C2O4沉淀Sc,灼烧即得Sc2O3纯品。主要工艺过程为:氧化烟尘-盐酸溶解-净化-净ScCl3液-萃取-酸洗-反萃-沉淀-灼烧-包装-入库(纯Sc2O3产品)。
液膜萃取法
以钛白废液(含Sc2O325g/m3)为原料。用P204-煤油作萃取剂的硫酸介质体系中,于萃取槽内进行对料液萃取钪,用H2SO4和H2O2酸洗除杂后,以NaOH液反萃钪制成Sc(OH)3富集物,盐酸溶解Sc(OH)3成为ScCl3液,草酸沉淀钪(两次)灼烧,包装即为纯Sc2O3产品。主要过程为:钛白废液-调配-萃取-酸洗-反萃-Sc(OH)3产物-溶解-沉淀-灼烧-包装-入库(纯Sc2O3产物)。

用途

由于Sc2O3产品具有独特的物化性质,故在20世纪80年代以来,在许多高新技术和工业部门中获得了较好的应用发展。目前我国及世界的Sc2O3在合金、电光源、催化剂、激活剂和陶瓷等领域的应用状况叙述于后。
合金中的应用
目前由钪与铝制成的铝钪合金(Al-Sc)具有密度小(Sc为3.0g/cm3,Al为2.7g/cm3,强度大、硬度高、可塑性好、耐腐蚀和热稳定性较强等优点,因此,在导弹、宇航、航空、汽车和船舶等的结构件获得较好的应用,并逐步转向民用,如运动器件(曲棍球和棒球的柄棒),电脑和手机壳等,其具有强度高、刚度大和质量轻的特点,很有实用价值。
钪在合金中主要起着变质和细化晶粒的作用,使生成新相的Al3Sc型而呈现了性能优异的特色。Al-Sc合金已形成了系列的合金系列,如俄罗斯已达到17种Al-Sc系列,我国也有几种合金(如Al-Mg-Sc-Zr及Al-Zn-Mg-Sc合金)。这类合金的特性其它材料无法代替,故从发展上看,其应用发展及潜力是很大的,可望成为今后的应用大户。如俄罗斯已工业化生产,且用于轻型结构件发展较快,我国也正在加快研制和应用,特别是在宇航和航空方面前景最好。
新型电光源材料中的应用
用纯Sc2O3转化为ScI3后与NaI制成新型的第三代电光源材料,并加工成钪-钠卤素灯作照明用(每只灯约用Sc2O3≥ 99%的材料为0.1mg~ 10mg。这种灯在高压电作用下,钪谱线呈兰色,钠谱线呈黄色,两色互相配合而产生了接近太阳光的光,使灯光具有光度高、光色好、节电能、寿命长和破雾力强等优点。
激光材料中的应用
用纯Sc2O3≥ 99.9%加入于钆镓石榴石(GGG)可制成钆镓钪石榴石(GGSG),其构成为Gd3Sc2Ga3O12型式。由它做成的第三代激光器所发出的发射功率比同体积的激光器提高3.0倍,已达到了大功率化和小型化的激光装置,提高了激光振荡输出功率,改进了激光器的使用性能。在制备单晶时,每炉料3kg~ 5kg,加入Sc2O3≥ 99.9%原料为1.0kg左右。目前这种激光器在军工技术上的应用日益广泛,也逐步推向民用工业。从发展看,今后在军用和民用的潜力较大。
电子材料中的应用
纯的Sc2O3可用作彩色电视显象管阴极电子枪的氧化阴极激活剂,效果较好。在彩管阴极上端喷一层一毫米厚的Ba、Sr、Ca氧化层,上面再弥散一层0.1毫米厚的Sc2O3。在氧化层阴极中因Mg、Sr与Ba发生反应,促使Ba还原,释出的电子更活跃,发出大电流电子,使荧光体发光,比不用Sc2O3涂层的阴极可提高电流密度4倍,使电视画面更清晰,使阴极寿命提高3倍。每台21英寸显像阴极用Sc2O3量为0.1mg。目前在世界上一些国家已用此阴极,如日本用的较多,可提高市场竞争力,促进电视机的销量。