2.2　钪的地球化学

目前，世界上重要的伴生钪的矿床大致可分为以下六类：沉积型铀矿床、铝土矿矿床和磷块岩矿床；风化淋滤型磷酸盐岩矿床；碱性-超基性岩型磷、稀土、稀有矿床；伟晶岩型铍、铌矿床；碳酸盐岩型铌矿床；热液型铀矿床和钨、锡及钼矿床。

钪（Sc3+）的富集与岩石矿物形成的类质同晶置换相关，尤其是Sc3+与Fe3+、Mg2+的类质同晶置换，生成含氧或羟基配合物，这在结晶岩和云英岩中尤为明显。钪与其他离子进行类质同晶置换的主要影响因素是元素的离子半径、配位数及电负性等性质的综合相似性，这就解释了钪成矿少的原因。钪的主要矿物见表2.2。

表2.2　钪的主要矿物

钪的主要矿物介绍如下。

（1）钪钇石（thortveitite）　化学式为（Sc，Y）2Si2O7，Sc2O3含量为33.8％～42.3％。钪钇石含有约15％的稀土氧化物。钪钇石呈灰绿色到近黑色，相对密度为3.68，莫氏硬度为6～7，属于单斜晶系。钪钇石与独居石等矿物共存于伟晶岩中。

钪钇石产于挪威、马达加斯加、日本和前苏联等地。其中，马达加斯加的钪钇石中含有8.4％的ZrO2，不含钇，被称为锆钪石，化学式为（Sc，Zr）2Si2O7，相对密度为3.492，属于单斜晶系。

（2）水磷钪石（sterrittite）　化学式为Sc（PO4）·2H2O，Sc2O3含量约为39.22％，P2O5含量约为40.35％，H2O含量约为40.35％。水磷钪石呈深蓝色到铅灰色，相对密度为2.35，莫氏硬度为4，属于单斜晶系。水磷钪石的变体是硅磷铍石（kolbeckite），部分钪被铍和钙置换。水磷钪石主要在美国和德国被发现。

（3）铍硅钪矿（bazzite）　化学式为Be3（Sc，Al）2Si6O18，Sc2O3含量约为14.6％，BeO含量约为13％。铍硅钪矿是绿柱石的变体，呈蓝色六角形结晶，相对密度为2.77，莫氏硬度为6.5～7，含钪、铁和稀土元素等。铍硅钪矿在意大利、瑞典和前苏联被发现存在，但量很少。

（4）硅钪钡镁石（magbasite）　化学式为KBa（Al，Sc）Fe2+Mg5F2Si6O20，Sc2O3含量约为2.1％。硅钪钡镁石形成细针形、扇形和纤维结聚状，呈无色、略带粉红色或紫色。硅钪钡镁石的莫氏硬度约为5，相对密度为3.41。硅钪钡镁石在热液矿床中被发现。

（5）钪锰钽矿（scimolite）　化学式为（Ta，Nb，Sn，Mn，Fe，Sc）I2O4，Sc2O3含量为5％～6.1％。钪锰钽矿呈暗灰色，相对密度为5～6，属于斜方晶系。钪锰钽矿产于莫桑比克和马达加斯加的长石-石英-萤石伟晶岩中，不常见。

（6）钪钛硅钇铈矿（scperrierite）　其化学式较复杂，具体为（Ce，La，Ca）4（Fe2+，Sc）（Ti，Fe3+）2Ti2（O4/Si2O7）2，Sc2O3含量约为4.3％。钪钛硅钇铈矿呈黑色，或红色加黑色，相对密度为4.25。钪钛硅钇铈矿主要在哈萨克斯塔被发现，但很稀少。表2.3列出了部分含钪矿物，主要包括氧化物矿、含氧酸盐矿和硅酸盐矿的组成和含量。

表2.3　含钪矿物的组成和含量

处理这些矿石时，钪主要富集于冶炼渣和处理液中，可进一步湿法处理回收。