Производство скандия Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Список литературы /References

1. ГОСТ 2.102-2013 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Виды и комплектность конструкторских документов.

2. Кравчук Л.В. Инженерная и компьютерная графика. Учебная программа дисциплины // Владивосток: Издательство ВГУЭС, 2010.

3. Соколова Т.Ю. AutoCAD 2012 на 100% // СПб.: Питер, 2012. С. 15.

4. Бессарабова Е.В., Андреева О.Ю. Особенность преподавания компьютерной графики студентам технических и искусствоведческих специальностей.// «Academy». Научно-методический журнал. № 2 (2). Москва. «Проблемы науки», 2015. С. 40-43.

ПРОИЗВОДСТВО СКАНДИЯ Салимбеков М.Б. Email: Salimbekov688@scientifictext.ru

Салимбеков Медет Болеуханович - магистрант, кафедра школы наук о земле и окружающей среде, Восточно—Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан

Аннотация: в этой статье рассмотрены наиболее перспективные технологические схемы и техногенные источники производства скандия. Показано распределение скандия в продуктах переработки титансодержащего сырья. Приведены методы извлечения оксида скандия из отходов титано-магниевого производства. Основные потребители — это страны с высоким уровнем развития технологий (США, Япония, Франция, Южная Корея, Великобритания, Россия). Применение скандия не ограничивается только сферой авиа - и ракетостроения, высокопрочные сплавы со скандием могут быть использованы и в криогенной технике. Ключевые слова: минералы, скандии, экстракция, отходы.

SCANDIUM PRODUCTION Salimbekov M.B.

Salimbekov Medet Boleukhanovich - master's Student, DEPARTMENT SCHOOL OF EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCES, D. SERIKBAYEV EAST-KAZAKHSTAN STATE TECHNICAL UNIVERSITY, UST-KAMENOGORSK, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN

Abstract: this article discusses the most promising technological schemes and technogenic sources of scandium production. The distribution of scandium in the products ofprocessing of titanium-containing raw materials is shown. Methods of extraction of scandium oxide from waste of titanium-magnesium production are given. The main consumers are countries with a high level of technology development (USA, Japan, France, South Korea, great Britain, Russia). The use of scandium is not limited only to the sphere of aviation and rocket engineering, high-strength alloys with scandium can also be used in cryogenic technology. Keywords: minerals, scandium, extraction, waste.

УДК 669

Скандий - один из самых дорогих редких металлов с малым объемом производства. Его существование было предсказано Д.И. Менделеевым в 1870 г., который назвал его экабором - элементом с атомным номером 21. В 1879 г. при анализе химического состава гадолинита он был открыт Ларсом Фредериком Нильсоном.

Скандий содержащие минералы принадлежат к пяти классам - оксидам, вольфрамитам, карбонатитам, фосфатам, и силикатам. Из пяти минералов собственно скандия пока лишь тортвейтит, который иногда образует собственные месторождения, имеет промышленное значение. По этой причине в России и во всем мире шло изучение и промышленное освоение скандийсодержащих руд других полезных ископаемых ^п, W, Т^ и, Fe, Р и др.).

Таким образом, скандий - типичный рассеянный элемент, однако не один рассеянный элемент не имеет такого разнообразия промышленных и перспективных источников минерального сырья, как скандий.

Методы получения скандия.

Скандий был выделен Нильсоном из гадолинита и назван в честь Скандинавии. В 1937 г. этот металл был впервые получен электролизом хлорида скандия в расплаве солевой ванны. В настоящее время его получают несколькими путями. На первом этапе -попутно при гидро- и пирометаллургической переработке вольфрамовых, оловянных, титановых, урановых руд и бокситов - получают оксид, который хлорируют или фторируют при 700-800°С с выделением фторидов и хлоридов. Для извлечения скандия из соединений используют электролитические или металлотермические методы.

При электролитических методах в качестве электролитов применяется расплав хлоридов скандия, лития и калия или используют раствор в расплавленном NaзScF6. При металлометрическом методе скандий извлекают прямым восстановлением из его хлорида или фторида металлическим кальцием или алюминием. Скандий и его соединения экологически безопасны.

Сырьевая база

Собственные минералы скандия - тортвейтит Sc2(Si207) и стерретит ScP042H20 -большая редкость и промышленного значения не имеют. Более распространены минералы, в которых скандий присутствует в виде изоморфной примеси в количестве 0,005 - 0,3% Sc203. Скандийсодержащие минералы принадлежат к пяти классам: оксидам, вольфраматам, карбонатам, фосфатам и силикатам.

Руды титана. В титановом сырье содержание окиси скандия составляет от 0,1% (ильмениты). Учитывая масштабы переработки ильменита (3-5 млн т в год) на титановые пигменты, количество скандия, поступающего в химическое производство с ильменитом, составляет около 30 - 50 тонн в год. При сернокислотном методе переработке титанового сырья с гидролитическим выделением титана из раствора скандий в основном остается в гидролизной пульпе. При хлорировании титанового сырья в солевом расплаве большая часть скандия накапливается в отработанном расплаве титановых хлораторов, где его содержание составляет 0,01 - 0,03% в пересчете на окись.

Обзор технологии производства скандия из отходов титанового производства.

Технология извлечения окиси скандия из отработанного расплава титановых хлораторов, проверена в опытно-промышленных условиях в опытном цехе АО «УКТМК».

Принятая технологическая схема, основанная на экстракционном методе, складывается из следующих основных переделов:

- подготовка сырья для извлечения окиси скандия (выщелачивание расплава и приготовление пульпы);

- переработка скандиевого полупродукта из пульпы отработанного расплава хлораторов;

- переработка скандиевого полупродукта на товарную окись скандия.

Спрос на мировом рынке и цена на оксид скандия.

Перспективный мировой спрос на скандий огромен. По оценкам аналитиков, ежегодно в мире производится около 400 килограммов оксида скандия, а потребляется более двух тонн (разница за счет накопленных запасов). Основные потребители — это страны с высоким уровнем развития технологий (США, Япония, Франция, Южная Корея, Великобритания, Россия). Применение скандия не

ограничивается только сферой авиа- и ракетостроения, высокопрочные сплавы со скандием могут быть использованы и в криогенной технике. Там они вполне могут составить конкуренцию титановым сплавам — они дешевле, легче и не такие хрупкие. Помимо военных лазеров, скандий применяется и в безобидных галогеновых лампах, и в сверхпрочных керамических зубных протезах. Лидеры машиностроения уделяют много внимания скандиевым сплавам. «Зарубежный авиапром подошел почти к пределу совершенства, которое допускают современные технологии. Airbus и Boeing борются за каждый килограмм веса своих самолетов, и скандиевые сплавы могут быть важным преимуществом.

Таким образом, спрос на скандий на мировом рынке достаточно велик. На УК ТМК при производстве титана образуется отвальный шлам, который является сырьем для получения оксида скандия. Разработана технология переработки отвального шлама. В условиях высокого спроса на скандий и необходимости комплексной переработки сырья, проект по переработке отходов титанового производства с получением оксида скандия является перспективным. Данный проект рентабелен и может принести ежегодную прибыль.

Список литературы /References

1. Романова А.Д., Фаворская Л.В., Пономарев В.Д. // АН Каз. ССР. Сер. техн. и хим. Наук, 1964. № 3. С. 49-53.

2. Фаворская Л.В., Преснецова В.А., Вайнбергер Г.Н. и др. / Технология минерального сырья. Алма-Ата: Каз. ИМС, 1972. Вып. 2. С. 173-177.

3. Strelkov V.V., Sobek E. Возможности Восточно-Уральского региона для извлечения скандия и других редкоземельных элементов // Erzmetall, 1997. 50. № 10. С. 625-630.

4. Смирнов М.Ю. Перспективы производства скандия на основе сырьевых и техногенных источников / Полезные ископаемые России и их освоение. Тезисы докладов. СПб., 1997. С. 151.

5. Кудрявский Ю.П., Стрелков В.В., Чижов Н.Н. Избирательное извлечение скандия из отходов производства титана // Химия, технология, промышленная экология неорганических соединений, 1998. № 1. С. 115.

6. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://msd.com.ua/metallurgiya-redkix-metallov/skandij/ (дата обращения: 21.05.2020).

7. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4088.html/ (дата обращения: 21.05.2020).