目前,所有已知含Sc的矿物多达800多种,但作为Sc的独立矿物却只有钪钇矿(Sc,Y) 2 Si 2 O 7 、水磷钪矿Sc(PO 4 )·2H 2 O和硅铍钪矿Be 3 (Sc,Al) 2 Si 6 O 18 等12种(见表1.4)。
表1.4 钪的独立矿物
(1)钪钇矿:含Sc 2 O 3 量为33.8%~42.3%,莫氏硬度6~7,相对密度3.58,灰绿到近黑色,单斜晶系,与独居石等矿物共存于伟晶岩中,目前只在挪威、马达加斯加及俄罗斯少数几个国家产出。
(2)水磷钪矿:含Sc 2 O 3 量为25.55%,莫氏硬度4,相对密度2.35,深蓝到铅灰色,单斜晶系,水磷钪矿的变体是硅磷铍矿,部分Sc被铍和Ca置换。水磷钪矿主要在美国和德国产出。
(3)硅铍钪矿:含Sc 2 O 3 量约为15.68%,莫氏硬度6.5~7,相对密度2.77,呈蓝色六角形晶体,仅在意大利、瑞典及苏联存在,但量很少。
这些独立矿物在自然界中十分罕见,资源量有限,工业意义不大。
相反,Sc以类质同象杂质形式存在的矿物则比较普遍,6次配位的Sc的离子半径为0.074nm,其半径与二价铁离子(Fe 2+ ,0.078nm)、二价镁离子(Mg 2+ ,0.072nm)、三价钇离子(Y 3+ ,0.090nm)及四价锆离子(Zr 4+ ,0.072nm)的离子半径相近(见表1.5),因此Sc能置换上述元素,生成同价的或者异价的类质同象,已有的资料表明,富Sc的矿物一般与含Zr、Fe、Mg及稀土的矿物有关。如俄罗斯的Kovdor斜锆石-磁铁矿-磷灰石钪矿床中,Sc在斜锆石(ZrO 2 )中的含量可以达到650×10 -6 ,而在钛锆钙石[(Ca,Ce)Zr(Ti,Fe,Nb) 2 O 7 ]的含量平均为208×10 -6 (Kalashnikov,et al.,2016)。Sc亦可进入黑钨矿[(Fe,Mn)WO 4 ]和锡石(SnO 2 )中,德国 Erzgebirge 地区花岗岩型钨锡矿床中,Sc 在黑钨矿和锡石中的含量平均为1000×10 -6 和2500×10 -6 。Sc 在铌钽矿物[(Fe,Mn)(Nb,Ta) 2 O 6 ]和锡铁钽矿[(Ta,Nb,Sn,Mn,Fe) 4 O 8 ]中的质量分数可以达到2%(Wise,et al,1998),挪威Tørdal富Sc伟晶岩中,锡铁钽矿中的Sc质量分数甚至可以达到12%(Bergstøl and Juve,1988)。钛铁矿和钛铁金红石同样可以高度富集 Sc,在挪威 Iveland-Evjie 地区的花岗伟晶岩中,钛铁矿和钛铁金红石的 Sc 含量分别达到了1000×10 -6 和2000×10 -6 。
表1.5 Sc及其近似元素的地球化学常数
一些铁镁造岩矿物,包括黑云母、角闪石及辉石,尤其是单斜辉石,可以高度富集Sc,甚至可以作为Sc的矿石矿物,如我国白云鄂博铁-稀土-铌矿床和乌克兰Zhovti Vody矿床中的单斜辉石。上述矿床中的单斜辉石可以含(200~400)×10 -6 的Sc,局部区域单斜辉石中Sc的质量分数甚至可以达到1%。