3. ПОЛУЧЕНИЕ СКАНДИЯ
Металлический скандий впервые получен в 1937 г. В.Фишером электролизом расплава хлоридов скандия, калия и лития при 700 - 800 С на жидком катоде из химически чистого цинка. Из сплава цинка с 2 % 8с 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 SсF3 или SсСl3 магнием или кальцием в инертной атмосфере (∆G298SсСl2 = -857 кДж/моль; ∆G298CaCl = -727 кДж/моль):
2SсСl3 + ЗСа = ЗСаСl2 + 2Sс.
Процесс ведут в тиглях из тантала или молибдена. В связи с тем, что скандий и шлак разделяют при температуря выше 1600 С, фторид скандия восстанавливают вначале при 850 С, повышая в конце процесса температуру до 1600 С, После отделения шлака металл переплавляют в вакууме 10-3Па для удаления остатков летучих примесей. Сохраняя тот же вакуум, возгоняют скандий при 1700 С. 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 Sс - Мg. При восстановлении кальцием вводят дополнительно цинк, поскольку сплав Sс - Са не образуется. Для понижения температуры плавления шлака вводят LiF. Схема восстановления:
2SсF3 + ЗСа + 8Zn + 12LiF = 2(Sс-4Zn) + 3(СаF2-4LiF)
Процесс ведут в аргоне при 1100 С. Цинк и примесь кальция отгоняют в вакууме. Губку скандия переплавляют. Известен также способ восстановления SсF3 алюминием:
SсF3 + ЗАl = Sс + ЗАlF.
Реакция начинается при 810 °С. Полное восстановление ' скандия происходит при 930 °С через 7-8 мин.
Восстанавливая хлорид скандия кальцием при 900 С в среде аргона, можно получить металл, загрязненный примесями Са, СаО, СаСl2, Si, SсСl3. Примеси за исключением кремния отмываются водой. Кремний отделяют обработкой 10 %-ным раствором NаОН. Высушенный на воздухе, а затем в вакууме (10-2Па) металл после плавления в вакууме (10-3 -10-4Па) при 500 - 600 °С имеет чистоту 97- 97,5%. Более высокая степень чистоты (более 99%) достигается дистилляцией в вакууме (10-4Па).
Известен способ получения скандия электролизом расплава фтороскандата натрия, в котором растворено 2 % Sс2О3 при 800 С в среде аргона. Выделяющийся металл непрерывно механически отделяют; в электролит добавляют необходимое количество фтороскандата натрия и оксида скандия.
Do'stlaringiz bilan baham: |