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(yī)工業(yè)中的藥品制備都普遍使用稀土化合物。因此，人們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|稀土化合物的機(jī)會(huì)很多。以往有資料報(bào)道稀土有抗菌、降血糖、抑癌等作用，但對(duì)人體和動(dòng)物健康有無(wú)不利影響尚不明確。隨著稀土生物效應(yīng)機(jī)理研究的深化，稀土離子及化合物能否透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，繼而與細(xì)胞內(nèi)的組份相作用的問(wèn)題，已成為研究稀土生物效應(yīng)機(jī)理的焦點(diǎn)。目前多數(shù)研究者認(rèn)為稀土離子能與細(xì)胞膜作用，但不能透過(guò)細(xì)胞膜.在稀土離子濃度低于1mmol/L時(shí)不能透過(guò)細(xì)胞膜，而稀土濃度增加，會(huì)使細(xì)胞膜破壞.稀土陰配離子可通過(guò)紅細(xì)胞的陰離子通道進(jìn)入細(xì)胞。目前，有關(guān)稀土元素生物效應(yīng)的研究已經(jīng)開(kāi)展了很多年，取得了系列研究成果。例如，跨細(xì)胞膜運(yùn)轉(zhuǎn)、與細(xì)胞膜的作用、對(duì)血紅蛋白結(jié)構(gòu)與載氧功能的作用、對(duì)骨細(xì)胞及骨結(jié)構(gòu)的影響以及在大鼠肝臟中的積累、進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后的物種分布等。稀土元素對(duì)機(jī)體的免疫功能影響的研究大都通過(guò)動(dòng)物水平實(shí)驗(yàn)，且觀點(diǎn)不完全一致。例如研究發(fā)現(xiàn)，混合稀土經(jīng)口染毒15～30d，對(duì)小鼠的免疫系統(tǒng)有一定的損害作用，其對(duì)免疫系統(tǒng)的影響涉及非特異性免疫、體液免疫以及細(xì)胞免疫等。另外，隨著染毒時(shí)間的延長(zhǎng)，較低劑量的混合稀土也產(chǎn)生一定的損害作用。作為一種具有許多優(yōu)異性能的稀有金屬元素，鈧在國(guó)防、航天、電子、激光等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

氯化鈧化學(xué)式ScCl₃。分子量 151.32，無(wú)色易潮解的晶體。相對(duì)密度2.39（25/4℃），熔點(diǎn)939℃，800-850℃升華。易溶于水，難溶于無(wú)水乙醇。由水溶液中結(jié)晶時(shí)得六水合物（受熱時(shí)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(dú)立礦物很少，常伴生在其他礦物中，在礦物冶煉過(guò)程中進(jìn)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(guò)程始終伴隨著鈧與 Ti，F(xiàn)e，Al，Ca 等雜質(zhì)的分離問(wèn)題。針對(duì)鈧的提取與凈化技術(shù)，研究者們提出了化學(xué)沉淀、溶劑萃取及離子交換等方法?；瘜W(xué)沉淀法只能對(duì)雜質(zhì)進(jìn)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(guò)程如下：量取 100 m L 料液與 10 mL 經(jīng)過(guò)處理的樹(shù)脂置于錐形瓶，將錐形瓶放入氣浴恒溫振蕩器中開(kāi)始振蕩吸附。控制溫度為 25 ℃，反應(yīng)一定時(shí)間后取出。分析采用電感耦合等離子光譜發(fā)生儀，各種元素的吸收峰分別為鈧：361. 38 nm，Ti：337. 27 nm，F(xiàn)e：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(gè)成分的濃度，通過(guò)差值法推算出負(fù)載樹(shù)脂中各元素的濃度及吸附率、解析率．結(jié)果表明：在 pH = 2、接觸時(shí)間 3h 左右時(shí)樹(shù)脂對(duì)Sc³⁺，Al³⁺，F(xiàn)e³⁺的吸附情況較好，對(duì) Zr^{4 +}，Si^{4 +}，Ti^{4 +}吸附性能差，能直接實(shí)現(xiàn)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(luò)合劑 EDTA 絡(luò)合 Sc³⁺后，樹(shù)脂吸附 Fe^{2 +}與 Al³⁺而不吸附Sc³⁺。經(jīng)兩段離子交換法，氯化鈧?cè)芤褐?Fe，Ti，Al，Ca，Zr，Si 的去除率分別達(dá)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(diǎn)合金。用對(duì)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(bào)道。對(duì)摻法是將金屬鈧摻入鋁合金中來(lái)制備，金屬鈧價(jià)格昂貴，熔煉過(guò)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(shí)收率不高，熔鹽電解法裝置復(fù)雜，轉(zhuǎn)化率也不高。

1. 鋁鎂熱還原無(wú)水氯化鈧制備鋁鎂鈧中間合金：小型試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)都取得了較好指標(biāo)，基本確定了鋁鎂鈧中間合金制備的工藝條件，已為半工業(yè)試驗(yàn)打下一定基礎(chǔ)。小型試驗(yàn)得出：裝料500g氬氣攪拌試驗(yàn)時(shí)無(wú)水氯化鈧?cè)埯}的適宜含鈧量為8%；適宜的攪拌強(qiáng)度4～6次；鋁鎂鈧還原無(wú)水氯化鈧適宜時(shí)間為20min；三次綜合條件試驗(yàn)，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(kuò)大試驗(yàn)得出：裝料500g氬氣攪拌試驗(yàn)時(shí)鈧的收率為78.0%～ 79.0%；裝料2kg級(jí)的熔鹽鐘罩壓入加氬氣攪拌試驗(yàn)時(shí)，鈧收率達(dá)90.0%～90.3%；裝料4kg級(jí)熔鹽鐘罩壓入加氬氣攪拌試驗(yàn)時(shí)，鈧收率89.2%～ 90.0%。

2. 鋁鈧合金：一種電解生產(chǎn)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(zhì)中直接電解生產(chǎn)高純鋁鈧合金，電解質(zhì)采用氟氯化物或純氟化物，控制電解質(zhì)的配比為：

1）采用氟氯化物電解質(zhì)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(zhì)中加 入占電解質(zhì)總重量1％～20％的氯化鈧ScCl₃進(jìn)行電解；

2）采用純氟化物電解質(zhì)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(zhì)中加入入占電解質(zhì)總重量1％～20％的氟化鈧ScF₃進(jìn)行電解。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 馬世昌 主編.無(wú)機(jī)化合物辭典.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社.1988.第275頁(yè).

[2] 離子交換法凈化氯化鈧?cè)芤?/p>

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

[4] 鋁鎂熱還原無(wú)水氯化鈧?cè)埯}制備鋁鎂鈧中間合金工藝試驗(yàn)研究

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