2015年全球钪金属行业发展现状、需求量和细分产品价格情况分析（图）

钪

资料来源：公开资料整理

    发现人：尼尔森

    发现年代：1876年

    发现过程：

    1879年，瑞典的化学教授尼尔森（L.F.Nilson， 1840~1899）和克莱夫（P.T.Cleve， 1840~1905）差不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金矿中找到了一种新元素。他们给这一元素定名为"Scandium"（钪），钪就是门捷列夫当初所预言的"类硼"元素。他们的发现再次证明了元素周期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。随着钪以及其他一些稀土元素的发现，完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。

    发现历史：

    在元素化学里，有一系列性质非常接近的金属元素被称为稀土元素。这一系列中包括了十五个镧系元素--镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（G d）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）；以及和这些同族而性质相似的两个更轻的元素：钪（Sc）和钇（Y）。这一系列元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，"土"是当时对不溶于水的金属氧化物的统称，因此得名稀土（Rareearth）。在这十七个元素里面，钪的排位是最靠前的，原子序数只有21，不过就发现而言，钪比他在元素周期表上面的左邻右舍都要晚了差不多上百年，即使在稀土里面，钪的发现也不是较早的，排列在钇、铈、镧、铒、铽和镱后面，名列第七。

    门捷列夫的预言没有得到人们的注意，但是在十九世纪晚期，对稀土元素的研究却成为了一股热潮。在钪发现之前一年，瑞士的马利纳克（deMarignac）从玫瑰红色的铒土中，通过局部分解硝酸盐的方式，得到了一种不同于铒土的白色氧化物，他将这种氧化物命名为镱土，这就是稀土元素发现里面的第六名。当时老马手头样品没多少 了，就建议手头有充足铒土的科学家多制备一些镱土，以研究它的性质。当时瑞典乌泼撒拉大学的尼尔森手头正好有铒土的样品，他就想按照马利纳克的方法将铒土提纯，并精确测量铒和镱的原子量（因为他这个时候正在专注于精确测量稀土元素的物理与化学常数以期对元素周期律作出验证）。当他经过13次局部分解之后，得到了3.5g纯净的镱土。但是这时候奇怪的事情发生了，马利纳克给出的镱的原子量是172.5，而尼尔森得到的则只有167.46。

    尼尔森敏锐地意识到这里面有可能是什么轻质的元素鱼目混珠进去，才让这个原子量的测定不再准斤足两。于是他将得到的镱土又用相同的流程继续处理，最后当只剩下十分之一样品的时候，测得的原子量更是掉到了134.75；同时光谱中还发现了一些新的吸收线。尼尔森的判断是正确的，因此也就获得了给孩子起名的权利。他用他的故乡斯堪的纳维亚半岛给钪命名为Scandium。1879年，他正式公布了自己的研究结果，在他的论文中，还提到了钪盐和钪土的很多化学性质。不过在这篇论文中，他没有能给出钪的精确原子量，也还不确定钪在元素周期中的位置。

    尼尔森的好友，也是同在乌泼撒拉大学任教的克利夫也在一起做这个工作。他从铒土出发，将铒土作为大量组分排除掉，再分出镱土和钪土之后，又从剩余物中找到了钬和铥这两个新的稀土元素。做为副产物，他提纯了钪土，并进一步了解了钪的物理和化学性质。这样一来，门捷列夫放出的漂流瓶沉睡了十年之后，终于被克利夫捞了起来，他认识到，钪，就是门捷列夫的类硼。我们来看看钪的一些化学性质和瓶中那张古旧的羊皮纸上写过的预言是否吻合吧。

    Eka-Boron Scandium

    原子量 44 45.1（克利夫，1879）

    原子体积：（立方厘米/摩尔）15.0

    地壳中含量：（ppm）16

    元素在太阳中的含量：（ppm） 0.04

    元素在海水中的含量：（ppm）

    太平洋表面 0.00000035

    44.955910（IUPAC，现代）

    可以形成Eb2O3形式的化合物，其比重3.5，碱性强于氧化铝，弱于氧化钇和氧化镁；是否能与氯化铵反应还是疑问。钪土Sc2O3，其比重3.86，碱性强于氧化铝，弱于氧化钇和氧化镁，与氯化铵不反应。

    盐类无色，与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀，各种盐类均难以完好结晶。钪盐无色，与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀，硫酸盐极难结晶。

    碳酸盐不溶于水，可能形成碱式碳酸盐沉淀。碳酸钪不溶于水，并容易脱掉二氧化碳。

    硫酸复盐可能不形成矾。 钪的硫酸复盐不成矾。

    无水氯化物EbCl3挥发性低于氯化铝，比氯化镁更容易水解。 ScCl3升华温度850oC，AlCl3则为100oC，在水溶液中水解。

    Eb不由光谱发现。 Sc不由光谱发现。

    在那个不但对于元素的电子层结构一无所知（连电子都是1899年才发现的），甚至还有权威如杜马这样的化学家对原子论都持怀疑态度。能将一个未发现的元素的性质描述得如此精准，真是让读者后背泛起一层隐隐的凉意。

钪用途

资料来源：公开资料整理

钪性质

资料来源：公开资料整理

    钪矿是提取钪（Sc）金属的矿产。钪的性质与稀土相似，也有将其划为稀土金属矿产。钪的化学性质活泼，能与多种元素化合，在空气中易被氧化而变色。钪金属具有比重小（几乎与铝相同）、熔点较高的特点。氮化钪（ScN）的熔点为2900℃，并具有高导电率的特性，在电子工业中广泛应用，也用于电光源、光谱分析等方面。钪钠灯与高压汞灯相比，具有光效高、光色正等优点，多用于拍摄电影和广场照明。在冶金工业中，钪可做镍铬合金的附加剂，用于生产抗高温耐热合金。

    钪的地球化学特性与镁及二价铁相似,离子半径相近,常呈类质同象;同样, Sn4+与Ti、Zr、Sc、Nb、Ta、W、In等的原子价和离子半径相似, Sc常在锡石中呈杂质出现。钪的独立矿物有三种：钪钇矿（Sc, Y）2Si2O7,锆、钪钇矿（Sc, Zr）2Si2O7,及基性磷铝石。其中,钪钇矿含Sc2o3最高。因钪具有高熔点、高导电率和比重小的特性,因而,在电子工业、电光源材料、冶金工业中广泛应用,是重要的军工原料。

    产业信息网发布的《2015-2020年中国钪金属市场现状评估及发展趋势报告》显示，根据统计，目前全球钪矿市场需求总量较为稳定，产品应用领域相对集中，钪矿产业除了拓展已有的电光源材料、激光材料和Al-Sc 合金等的用量外，更要加强对高新材料、军工材料和民用材料等方面创新研究，以更快获得新成果并转化为工业应用的生产力，才能更有效地迅速扩大产品使用量。如对Al-Sc 合金新组成和新配方的研制，加快新型合金系列的研究及在航空、船舶、汽车工业的新应用。同时，对于钪在核能、电子和超导等领域的应用研究也要加快进行。

2007-2014年国际钪细分产品价格情况（单位：美元）