2. Химия скандия

Скандий открыл в 1879 г. Ларс-Фредрик Нильсон (Швеция) в процессе разделения РЗЭ эрбиевой подгруппы, полученных из скандинавского гадолинита. В природе существует один стабильный изотоп ⁴⁵Sc. Его искусственные радиоактивные изотопы имеют небольшой период полураспада и являются β⁺– и βˉ–излучателями.

2. 1. Минералы, руды, месторождения скандия

Скандий не столько редкий (кларк 6∙10ˉ⁴%), сколько рассеянный элемент.

Скандий, являясь более распространенным, чем Sb,Bi,AgиAu, значительных концентраций не образует. Основная его масса рассеяна в горных породах вулканического происхождения; содержаниеSc₂O₃в них – 0,0002 – 0,0003%.

Собственные минералы скандия – тортвейтит(Sc₂Si₂O₇содержит 41-42 %Sc₂O₃) истереттит(ScPO₄·2H₂Oдо 39,22 %). В тортвейтите скандий обычно замещается иттрием, РЗЭ иттриевой подгруппы, а такжеZr,HfиTh. Разновидность с повышенным содержанием циркония носит названиебефаномит. Тортвейтит и бефаномит, несмотря на редкость этих минералов, встречаются в виде отдельных скоплений в Норвегии, на о. Мадагаскар, на Урале, в Восточной Сибири.

Разновидность стереттита – кольбекит(Sc,Be,Ca)(SiO₄,PO₄)·2H₂O. Оба минерала еще более редки, чем тортвейтит. Отдельные находки их обнаружены в США, Германии, Бельгии. Более 100 минералов содержат от 0,001 до 0,6 %Sc₂O₃. Это вольфраматы, галогениды, карбонаты, молибдаты, оксиды, силикаты и фосфаты. Для большинства скандийсодержащих минералов характерно присутствиеLn³⁺,Fe²⁺,Mn²⁺,Mg²⁺,Ca²⁺иZr²⁺. Большинство этих ионов имеет близкий радиус при одинаковом координационном числе (шесть), близкие значения ряда констант, например, электроотрицательность.

Известные месторождения собственных минералов скандия невелики по масштабам и не могут удовлетворить потребность в скандии, поэтому промышленное значение имеет попутное извлечение скандия из комплексного сырья. К таким сырьевым источникам в первую очередь относятся урановые руды, содержащие торий, РЗЭ и скандий (до 0,001%). При сохранении темпов современной добычи руды извлечение Sc₂O₃может составить 500 т в год. В качестве второго источника следует назвать касситериты и вольфрамиты. Небольшое содержание в них скандия (сотые, редко десятые доли процента) компенсируется большим объемом добычи этих руд (~200000 т концентратов в год). Огромные масштабы некоторых железорудных магматических месторождений при довольно стабильном содержании скандия (0,01-0,02 %Sc₂O₃) позволяют считать их одним из перспективных источников получения скандия.

Сырьевыми источниками получения скандия можно считать минералы РЗЭ иттриевой подгруппы (эвксенит, хлопинит и др.), содержащие до нескольких десятых долей процента Sc₂O₃, а также бериллы и цирконы. Крупным сырьевым источником скандия могут оказаться бокситы, содержащие в некоторых случаях 0,001-0,01%Sc₂O₃. Потенциальным источником скандия считают угли, в золе которых может содержаться 0,001-0,01%Sc₂O₃. Представляют интерес некоторые слюды, часто обогащенные скандием. Встречаются мусковиты, содержащие до 0,2-0,4 %Sc₂O₃.