10361-84-9 / 氯化鈧

【背景及概況】^[1][2]

稀土化合物使用十分廣泛，從玻璃陶瓷、磁性材料到醫工業中的藥品制備都普遍使用稀土化合物。因此，人們在日常生活中接觸稀土化合物的機會很多。以往有資料報道稀土有抗菌、降血糖、抑癌等作用，但對人體和動物健康有無不利影響尚不明確。隨著稀土生物效應機理研究的深化，稀土離子及化合物能否透過細胞膜進入細胞，繼而與細胞內的組份相作用的問題，已成為研究稀土生物效應機理的焦點。目前多數研究者認為稀土離子能與細胞膜作用，但不能透過細胞膜.在稀土離子濃度低于1mmol/L時不能透過細胞膜，而稀土濃度增加，會使細胞膜破壞.稀土陰配離子可通過紅細胞的陰離子通道進入細胞。目前，有關稀土元素生物效應的研究已經開展了很多年，取得了系列研究成果。例如，跨細胞膜運轉、與細胞膜的作用、對血紅蛋白結構與載氧功能的作用、對骨細胞及骨結構的影響以及在大鼠肝臟中的積累、進入動物體內后的物種分布等。稀土元素對機體的免疫功能影響的研究大都通過動物水平實驗，且觀點不完全一致。例如研究發現，混合稀土經口染毒15～30d，對小鼠的免疫系統有一定的損害作用，其對免疫系統的影響涉及非特異性免疫、體液免疫以及細胞免疫等。另外，隨著染毒時間的延長，較低劑量的混合稀土也產生一定的損害作用。作為一種具有許多優異性能的稀有金屬元素，鈧在國防、航天、電子、激光等領域具有重要的應用前景。

氯化鈧化學式ScCl₃。分子量 151.32，無色易潮解的晶體。相對密度2.39（25/4℃），熔點939℃，800-850℃升華。易溶于水，難溶于無水乙醇。由水溶液中結晶時得六水合物（受熱時部分脫氯化氫生成難溶性的氧氯化鈧）。

【合成】^[1]

在氯氣流中加熱氧化鈧與炭的混合物而得氯化鈧。

【純化】^[2]

鈧的獨立礦物很少，常伴生在其他礦物中，在礦物冶煉過程中進入廢水、廢渣中，如鈦白廢水、鎢渣、赤泥等，因此鈧的提取、提純等濕法冶金過程始終伴隨著鈧與 Ti，Fe，Al，Ca 等雜質的分離問題。針對鈧的提取與凈化技術，研究者們提出了化學沉淀、溶劑萃取及離子交換等方法。化學沉淀法只能對雜質進行初步分離，很難得到高純度的鈧化合物，且回收率較低．采用離子交換法凈化氧化鈧可取的較好的效果，過程如下：量取 100 m L 料液與 10 mL 經過處理的樹脂置于錐形瓶，將錐形瓶放入氣浴恒溫振蕩器中開始振蕩吸附。控制溫度為 25 ℃，反應一定時間后取出。分析采用電感耦合等離子光譜發生儀，各種元素的吸收峰分別為鈧：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個成分的濃度，通過差值法推算出負載樹脂中各元素的濃度及吸附率、解析率．結果表明：在 pH = 2、接觸時間 3h 左右時樹脂對Sc³⁺，Al³⁺，Fe³⁺的吸附情況較好，對 Zr^{4 +}，Si^{4 +}，Ti^{4 +}吸附性能差，能直接實現Sc³⁺與 Zr^{4 +}，Si^{4 +}，Ti4 +的分離； 添加抗壞血酸將溶液中 Fe³⁺還原成 Fe^{2 +}并添加絡合劑 EDTA 絡合 Sc³⁺后，樹脂吸附 Fe^{2 +}與 Al³⁺而不吸附Sc³⁺。經兩段離子交換法，氯化鈧溶液中 Fe，Ti，Al，Ca，Zr，Si 的去除率分別達到 93. 3%，100%，99. 80% ，98. 22%，99. 63%，100% ．

【用途】^[1][3][4][5]

氯化鈧可用于制高熔點合金。用對摻法、氟化鈧或氧化鈧金屬熱還原法及熔鹽電解法等制備鈧中間合金已有報道。對摻法是將金屬鈧摻入鋁合金中來制備，金屬鈧價格昂貴，熔煉過程中燒損大，中間合金成本高；氟化鈧金屬熱還原法在制備氟化鈧階段要用到腐蝕及有毒性的氯化氫，金屬熱還原溫度也很高；氧化鈧金屬熱還原法鈧的實收率不高，熔鹽電解法裝置復雜，轉化率也不高。

1. 鋁鎂熱還原無水氯化鈧制備鋁鎂鈧中間合金：小型試驗和擴大試驗都取得了較好指標，基本確定了鋁鎂鈧中間合金制備的工藝條件，已為半工業試驗打下一定基礎。小型試驗得出：裝料500g氬氣攪拌試驗時無水氯化鈧熔鹽的適宜含鈧量為8%；適宜的攪拌強度4～6次；鋁鎂鈧還原無水氯化鈧適宜時間為20min；三次綜合條件試驗，鑄錠的鈧平均含量1.76%～1.81%，鈧的收率88%～90.5%；鋁鎂鈧中間合金擴大試驗得出：裝料500g氬氣攪拌試驗時鈧的收率為78.0%～ 79.0%；裝料2kg級的熔鹽鐘罩壓入加氬氣攪拌試驗時，鈧收率達90.0%～90.3%；裝料4kg級熔鹽鐘罩壓入加氬氣攪拌試驗時，鈧收率89.2%～ 90.0%。

2. 鋁鈧合金：一種電解生產高純鋁鈧合金的方法，其特征在于將氯化鈧或氟化鈧加入三層液電解的電解質中直接電解生產高純鋁鈧合金，電解質采用氟氯化物或純氟化物，控制電解質的配比為：

1）采用氟氯化物電解質的重量百分比組成為：氟化鋁AlF₃20％～30％，氟化 鈉NaF10％～15％，氯化鋇BaCl₂50％～60％，氯化鈉NaCl5％～10％，在電解質中加 入占電解質總重量1％～20％的氯化鈧ScCl₃進行電解；

2）采用純氟化物電解質的重量百分比組成為：氟化鋁AlF₃30％～50％，氟化 鈉NaF 15％～30％，氟化鈣CaF₂15％～20％，氟化鋇BaF₂15％～40％，在電解質中加入入占電解質總重量1％～20％的氟化鈧ScF₃進行電解。

【參考文獻】

[1] 馬世昌 主編.無機化合物辭典.西安：陜西科學技術出版社.1988.第275頁.

[2] 離子交換法凈化氯化鈧溶液

[3] 申泮文，王積濤 主編.化合物詞典.上海：上海辭書出版社.2002.第177頁.

[4] 鋁鎂熱還原無水氯化鈧熔鹽制備鋁鎂鈧中間合金工藝試驗研究

[5] 楊昇;顧松青;劉鳳琴;李強;羅麗芬;趙淋;徐建華. 一種高純鋁鈧合金的生產方法 CN03153785.5，申請日2003-08-21