RU2764445C2 - Method for obtaining metallic scandium - Google Patents
Method for obtaining metallic scandium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764445C2 RU2764445C2 RU2021113041A RU2021113041A RU2764445C2 RU 2764445 C2 RU2764445 C2 RU 2764445C2 RU 2021113041 A RU2021113041 A RU 2021113041A RU 2021113041 A RU2021113041 A RU 2021113041A RU 2764445 C2 RU2764445 C2 RU 2764445C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- scandium
- heated
- temperature
- briquettes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B59/00—Obtaining rare earth metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии редких металлов, и в частности к технологии получения металлического скандия.The invention relates to the metallurgy of rare metals, and in particular to the technology of obtaining metallic scandium.
Известен способ [1] получения металлов иттрия и скандия, включающий термическую обработку хлоридов металлов при 800-900°С в вакууме, отличающийся тем, что термическую обработку ведут в присутствии гидрида лития или гидрида кальция и перед нагревом в вакууме реакционную массу подвергают гидрометаллургической переработке выщелачиванием водой при комнатной температуре, с последующей сушкой полученного порошка гидрида металла.A known method [1] for the production of yttrium and scandium metals, including heat treatment of metal chlorides at 800-900 ° C in vacuum, characterized in that the heat treatment is carried out in the presence of lithium hydride or calcium hydride and before heating in vacuum, the reaction mass is subjected to hydrometallurgical processing by leaching water at room temperature, followed by drying the resulting metal hydride powder.
Недостаток способа в том. что реакционная смесь подвергалась термообработке сразу при температуре 800-900°С которая создавала повышенный расход гидрида лития. Это объясняется тем, что при температуре 700°С гидрид лития вместо взаимодействия с хлоридом скандия испаряется с разложением.The disadvantage of the method is that the reaction mixture was subjected to heat treatment immediately at a temperature of 800-900°C, which created an increased consumption of lithium hydride. This is explained by the fact that at a temperature of 700°C, instead of interacting with scandium chloride, lithium hydride evaporates with decomposition.
Известен, принятый за прототип способ [2] получения металлического скандия, включающий смешивание хлорида скандия с восстановителем, нагрев шихты в вакууме, последующий нагрев с получением реакционной массы, отличающийся тем, что смешивание хлорида скандия ведут с гидридом лития, нагрев в вакууме проводят при 200-300°С, далее нагрев ведут в атмосфере аргона при 500-680°C с последующей промывкой реакционной массы водой и слабым раствором кислоты, ее измельчением, сушкой полученного порошка, его брикетированием и нагревом в вакууме до 650-900°С.Known adopted for the prototype method [2] for obtaining metallic scandium, including mixing scandium chloride with a reducing agent, heating the mixture in vacuum, subsequent heating to obtain a reaction mass, characterized in that the mixing of scandium chloride is carried out with lithium hydride, heating in vacuum is carried out at 200 -300°C, then heating is carried out in an argon atmosphere at 500-680°C, followed by washing the reaction mass with water and a weak acid solution, grinding it, drying the resulting powder, briquetting it and heating in vacuum to 650-900°C.
Недостаток способа, выявленный при его использовании на Новосибирском оловянном комбинате, в его высоких затратах на использовании повышенного расхода дорогостоящего гидрида лития.The disadvantage of this method, revealed when it was used at the Novosibirsk Tin Plant, is its high cost of using an increased consumption of expensive lithium hydride.
Целью изобретения является получение металлического скандия с заменой гидрида лития на более дешевый гидрид натрия.The aim of the invention is to obtain metallic scandium with the replacement of lithium hydride with cheaper sodium hydride.
Поставленная цель достигается тем, что хлорид скандия смешивают с гидридом натрия с нагревом в вакууме при 100-150°С, затем нагревают в атмосфере аргона от температуры 200 до 450°С, потом смесь вакууме нагревают до температуры 500-600°C, полученный спек обрабатывают 1-2% раствором уксусной кислоты, промывкой этиловым спиртом, и после сушки порошок гидрида скандия прессуют с повторным нагревом брикетов в вакууме до 1100°С.This goal is achieved in that scandium chloride is mixed with sodium hydride with heating in vacuum at 100-150°C, then heated in an argon atmosphere from a temperature of 200 to 450°C, then the mixture is heated in vacuum to a temperature of 500-600°C, the resulting cake treated with a 1-2% solution of acetic acid, washing with ethyl alcohol, and after drying, the scandium hydride powder is pressed with reheating of the briquettes in a vacuum to 1100°C.
Сущность способа заключается в том, что хлорид скандия смешивают с гидридом натрия с расходом 110-120% от необходимого и нагревают в вакууме сначала при 100-150°С для удаление адсорбированных газов с поверхности порошков, но не допуская испарения реагента.The essence of the method lies in the fact that scandium chloride is mixed with sodium hydride at a flow rate of 110-120% of the required amount and heated in vacuum, first at 100-150°C to remove adsorbed gases from the surface of the powders, but preventing the reagent from evaporating.
Затем смесь нагревают в атмосфере аргона постепенно повышая температуру от 200 до 450°С для обеспечения прохождения реакции гидрирования еще до начала его разложения при 425°С, обеспечивая оптимальный расход реагента.Then the mixture is heated in an argon atmosphere, gradually increasing the temperature from 200 to 450°C to ensure the passage of the hydrogenation reaction even before its decomposition at 425°C, ensuring optimal consumption of the reagent.
ScCl3+6NaH=2ScH2+6NaCl+H2 ScCl3 + 6NaH \u003d 2ScH 2 + 6NaCl + H 2
Потом над смесью создают вакуум с подъемом температуры до 500-600°С для очистки от продуктов реакции и выдерживают температуру в течение 2 часов.Then a vacuum is created over the mixture with a temperature rise to 500-600°C to remove reaction products and the temperature is maintained for 2 hours.
Спек разгружают и промывают 1-2% раствором уксусной кислоты для растворения продуктов реакции (NaCl, Na), затем отмывают от влаги этиловым спиртом. Отсутствие скандия в промводах свидетельствует о полноте реакции. После сушки порошок гидрида скандия прессуют в брикеты.Speck is unloaded and washed with a 1-2% solution of acetic acid to dissolve the reaction products (NaCl, Na), then washed from moisture with ethyl alcohol. The absence of scandium in industrial water indicates the completeness of the reaction. After drying, the scandium hydride powder is pressed into briquettes.
Брикеты нагревают под вакуумом 10^-2 мм рт.ст. с повышением температуры до 1100°С в течение часа.The briquettes are heated under a vacuum of 10 ^-2 mm Hg. with an increase in temperature to 1100°C for an hour.
ScH2=Sc+Н2 ScH 2 \u003d Sc + H 2
При этом проходит разложение гидрида скандия и испарение следов продуктов разложения (Н2, NaCl) и спекания в плотные брикеты.In this case, scandium hydride decomposes and traces of decomposition products (H 2 , NaCl) and sintering into dense briquettes evaporate.
Способ осуществляется в реакторе, изображенном на фиг. Реактор 1 представляет собой цилиндрический сосуд из нержавеющей стали с водо-охлаждаемым фланцем 4 закрываемой крышкой 8 на герметичном герметике ВГО-1, выдерживающий температуру 800°С. К фланцу 4 герметично подсоединен штуцер 6 - подключения к вакуумнасосу. К крышке 8 приварены штуцера 7 подачи и отвода аргона. Реактор сосуд 1 помещаен в печь 5. В реактор 1 помещается танталовый тигель 2, в который помещается шихта или штабики.The process is carried out in the reactor shown in FIG. The reactor 1 is a cylindrical vessel made of stainless steel with a water-cooled flange 4 with a
Особенностью реактора в том, что штуцер 7, подводящий аргон герметично соединен с трубкой 3, погруженной до дна тигля 2 для вытеснения газообразных продуктов.The peculiarity of the reactor is that the fitting 7, supplying argon, is hermetically connected to the
Тигель 2 с хлоридом скандия и гидридом натрия помещают на дно сосуда реактора 1 (фиг), закрывают крышку 8 и проводят откачку воздуха из системы с нагревом в вакууме при 100-150°С. После этого проводят заполнение системы аргоном 7 и включают печь 5 и медленно повышают от температуры 200 до 450°С потом смесь вакууме нагревают до температуры 600°С, выдерживают 2 часа.The
После охлаждения до 80°С полученный спек обрабатывают 12% раствором уксусной кислоты, промывают этиловым спиртом. После сушки порошок прессуют с повторным нагревом брикетов в вакууме до 1100°С.After cooling to 80°C, the resulting cake is treated with a 12% solution of acetic acid, washed with ethyl alcohol. After drying, the powder is pressed with repeated heating of the briquettes in vacuum up to 1100°C.
Пример: В танталовый тигель загружают 20 г хлорида скандия, (полученного от извлечения попутной переработки вольфрамит-оловянного шлака [3]) и 11 г гидрида натрия и помещают в обогреваемый реактор (ранее используемый для гидрирования [2]). Реактор вакуумируют, нагревают до 150°С и продувают аргоном в течение 30 мин. Перекрывают вакуум линию и подачу аргона и постепенно повышают температуру до 450°С. Через час подключают вакуум линию и постепенно снижают давление и включают нагрев. Реактор нагревают в течение часа до 600°С. Отключают обогрев и охлаждают реактор до 200°С, отключают от вакуум линии, подают аргон, охлаждают до 80°С и вскрывают реактор. Тигель со спеком трижды обрабатывают в 50 мл растворе 1% уксусной кислоты, а затем дважды промывают этиловым спиртом и сушат под инфракрасной лампой. Промводы анализируют на содержание скандия. Порошок прессуют в прессформе диаметром 1 см под давлением 100 ат и полученный брикет загружают в реактор. Реактор вакуумируют и постепенно повышают температуру до 1100°С. Через час охлаждают, разгружают реактор. Получают брикет металлического скандия весом 6 г с выходом 92%. Подобные плавки приведены в таблице.Example: A tantalum crucible is charged with 20 g of scandium chloride (obtained from the extraction of associated processing of wolframite-tin slag [3]) and 11 g of sodium hydride and placed in a heated reactor (previously used for hydrogenation [2]). The reactor is evacuated, heated to 150°C, and purged with argon for 30 min. Shut off the vacuum line and argon supply and gradually increase the temperature to 450°C. After an hour, connect the vacuum line and gradually reduce the pressure and turn on the heating. The reactor is heated within an hour to 600°C. The heating is turned off and the reactor is cooled to 200°C, the vacuum line is disconnected, argon is supplied, cooled to 80°C, and the reactor is opened. The crucible with the sinter is treated three times in 50 ml of 1% acetic acid solution, and then washed twice with ethyl alcohol and dried under an infrared lamp. Industrial waters are analyzed for scandium content. The powder is pressed in a mold with a diameter of 1 cm under a pressure of 100 atm, and the resulting briquette is loaded into the reactor. The reactor is evacuated and the temperature is gradually raised to 1100°C. After an hour, cool, unload the reactor. Get a briquette of metallic scandium weighing 6 g with a yield of 92%. Similar swimming trunks are shown in the table.
Технический результат заключается в получении металлического скандия с использованием более дешевого реагента.The technical result consists in obtaining metallic scandium using a cheaper reagent.
Используемая литература:Used Books:
1. Пат РФ 2013460 - Способ получения редкоземелных металлов иттрия и скандия - Камарзин A.А., Соколов В.В., Трушникова Л.Н., Савельева М.В., Стонога Ю.А., заявитель ИНХ СО РАН \\ С22В 59/00; Заявка: 925059367 от 21.08.1992.1. Pat RF 2013460 - Method for obtaining rare earth metals yttrium and scandium - Kamarzin A.A., Sokolov V.V., Trushnikova L.N., Savelyeva M.V., Stonoga Yu.A., applicant Institute of Chemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences \\ С22В 59/00; Application: 925059367 dated 08/21/1992.
2. Пат РФ 2102513- Способ получения металлического скандия - Дьяков В.Е., \\ C22b 59\00, заяв. 93014720 от 22,03,93 опубл. 20,01,98; Би №2 - 1998 - с. 290.2. Pat RF 2102513 - Method for obtaining metallic scandium - Dyakov V.E., \\ C22b 59 \ 00, App. 93014720 from 22.03.93 publ. 20.01.98; Bee No. 2 - 1998 - p. 290.
3. Патент РФ 1450389 - Способ переработки оловянно-вольфрамовых концентратов - Дьяков B.Е., Розловский А.А., Дулепов Е.В., Михалев В.В., Дугельный А.П., Маслов В.И., Клещенко И.Н., Корюков Ю.С., Семенов А.Е. - Заявители: Новосибирский оловянный комбинат, Гидроцветмет \\ С22В 25/00; Заявка: 4164146 от 18.12.1986; Опубл 10.07.2012; №19-12-509.3. RF patent 1450389 - Method for processing tin-tungsten concentrates - Dyakov V.E., Rozlovsky A.A., Dulepov E.V., Mikhalev V.V., Dugelny A.P., Maslov V.I., Kleshchenko I.N., Koryukov Yu.S., Semenov A.E. - Applicants: Novosibirsk Tin Plant, Gidrotsvetmet \\ С22В 25/00; Application: 4164146 dated 12/18/1986; Published 07/10/2012; No. 19-12-509.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021113041A RU2764445C2 (en) | 2021-05-04 | 2021-05-04 | Method for obtaining metallic scandium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021113041A RU2764445C2 (en) | 2021-05-04 | 2021-05-04 | Method for obtaining metallic scandium |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021113041A RU2021113041A (en) | 2021-07-05 |
RU2021113041A3 RU2021113041A3 (en) | 2021-12-09 |
RU2764445C2 true RU2764445C2 (en) | 2022-01-17 |
Family
ID=76742468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021113041A RU2764445C2 (en) | 2021-05-04 | 2021-05-04 | Method for obtaining metallic scandium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764445C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116024443B (en) * | 2023-03-30 | 2023-06-20 | 湖南东方钪业股份有限公司 | Recovery method of scandium metal |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038397C1 (en) * | 1992-12-11 | 1995-06-27 | Компания "Иналет" | Method for production of metallic scandium |
RU2052528C1 (en) * | 1993-06-29 | 1996-01-20 | Акционерное общество закрытого типа "Сплав" | Scandium obtaining method |
RU2084398C1 (en) * | 1994-03-13 | 1997-07-20 | Институт неорганической химии СО РАН | Method of preparing rare-earth metal, yttrium, and scandium hydrides |
RU2102513C1 (en) * | 1993-03-22 | 1998-01-20 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Method of preparing metal scandium |
RU2432231C2 (en) * | 2009-07-08 | 2011-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Бардаханов" | Method of producing metal nano-sized powders |
CN110195164A (en) * | 2019-06-28 | 2019-09-03 | 昆山祁御新材料科技有限公司 | The device and method of high-purity scandium is prepared using thick scandium as raw material |
-
2021
- 2021-05-04 RU RU2021113041A patent/RU2764445C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038397C1 (en) * | 1992-12-11 | 1995-06-27 | Компания "Иналет" | Method for production of metallic scandium |
RU2102513C1 (en) * | 1993-03-22 | 1998-01-20 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Method of preparing metal scandium |
RU2052528C1 (en) * | 1993-06-29 | 1996-01-20 | Акционерное общество закрытого типа "Сплав" | Scandium obtaining method |
RU2084398C1 (en) * | 1994-03-13 | 1997-07-20 | Институт неорганической химии СО РАН | Method of preparing rare-earth metal, yttrium, and scandium hydrides |
RU2432231C2 (en) * | 2009-07-08 | 2011-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Бардаханов" | Method of producing metal nano-sized powders |
CN110195164A (en) * | 2019-06-28 | 2019-09-03 | 昆山祁御新材料科技有限公司 | The device and method of high-purity scandium is prepared using thick scandium as raw material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2021113041A (en) | 2021-07-05 |
RU2021113041A3 (en) | 2021-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2764445C2 (en) | Method for obtaining metallic scandium | |
CN104061761A (en) | Method for drying lithium ion battery or battery pole piece | |
CN105032306A (en) | Solid-phase atmosphere reaction device | |
CA2945918C (en) | Method for producing nickel powder having low carbon concentration and low sulfur concentration | |
CN113874533B (en) | Method and apparatus for producing direct reduced metal | |
CN103435043A (en) | Device and process method for preparing polycrystalline silicon through coupling of electron beam smelting and crystal growing technology | |
US20050189347A1 (en) | Isostat for treating materials and method of removing ceramic material from metal articles using the same | |
CN111206286B (en) | Sintering device and process for ultraviolet-grade calcium fluoride raw material | |
CN110117724B (en) | Method for recovering indium in indium-containing slag by carbothermic reduction | |
RU2102513C1 (en) | Method of preparing metal scandium | |
CN204891811U (en) | Continuous processing apparatus of oxygen bearing base of activated carbon surface | |
CN212133281U (en) | Sintering device for ultraviolet-grade calcium fluoride raw material | |
CN111187916B (en) | Method for preparing high-purity titanium by using industrial titanium slag | |
CN208419610U (en) | A kind of rare earth heating smelting furnace | |
CN113375432A (en) | Anhydrous rare earth halide purification dewatering equipment | |
US5391215A (en) | Method for producing high-purity metallic chromium | |
RU2374338C1 (en) | Method of preparation of consumable electrode | |
RU2267547C1 (en) | Method for extracting of nickel and cobalt from nickel ores | |
RU2309187C2 (en) | Method of processing auriferous arseno-pyrite ores and concentrates | |
RU2007104395A (en) | METHOD AND INSTALLATION FOR METAL THERMAL PRODUCTION OF ALKALINE EARTH METALS | |
CN102140686A (en) | Novel polycrystalline silicon smelting furnace | |
JPH0465122B2 (en) | ||
CN115478169B (en) | Microwave vacuum smelting method for lead sulfate slag | |
CN201560228U (en) | Titanium extraction device | |
CN219824312U (en) | Titanium sponge vacuum distillation device capable of controlling chlorine element |