Гуннар Нордберг

Возникновение и использование

Германий (Ge) всегда находится в сочетании с другими элементами и никогда в свободном состоянии. Среди наиболее распространенных германийсодержащих минералов аргиродит (Ag₈GeS₆), содержащий 5.7% германия, и германит (CuS·FeS·GeS₂), содержащие до 10% Ge. Обширные месторождения минералов германия редки, но этот элемент широко распространен в структуре других минералов, особенно в сульфидах (чаще всего в сульфиде цинка и силикатах). Небольшие количества также содержатся в различных видах угля.

Крупнейшее конечное использование германия - производство инфракрасных систем обнаружения и идентификации. Его использование в волоконно-оптических системах увеличилось, в то время как потребление полупроводников продолжало снижаться из-за достижений в технологии кремниевых полупроводников. Германий применяют также в гальванике и в производстве сплавов, один из которых, германий-бронза, отличается высокой коррозионной стойкостью. тетрахлорид германия (GeCl₄) является промежуточным продуктом при получении диоксида германия и германийорганических соединений. Диоксид германия (ГеО₂) используется в производстве оптического стекла и в катодах.

опасности

Проблемы с гигиеной труда могут возникнуть из-за рассеивания пыли при загрузке германиевого концентрата, дробления и загрузки двуокиси для восстановления до металлического германия и загрузки порошкообразного германия для переплавки в слитки. В процессе получения металла при хлорировании концентрата, перегонке, ректификации и гидролизе тетрахлорида германия также могут представлять опасность для здоровья пары тетрахлорида германия, хлор и продукты пиролиза хлорида германия. Другими источниками опасности для здоровья являются производство лучистого тепла от трубчатых печей для GeO.₂ восстановление и при плавке порошка германия в слитки, а также образование окиси углерода при GeO₂ восстановление углеродом.

Производство монокристаллов германия для изготовления полупроводников сопряжено с высокими температурами воздуха (до 45 ºC), электромагнитным излучением с напряженностью поля более 100 В/м и магнитным излучением более 25 А/м, загрязнением окружающей среды. воздух рабочего места с гидридами металлов. При сплавлении германия с мышьяком в воздухе может образовываться мышьяк (от 1 до 3 мг/м³), а при легировании его сурьмой может присутствовать стибин или гидрид сурьмы (от 1.5 до 3.5 мг/м³). гидрид германия, который используется для производства высокочистого германия, также может быть загрязнителем воздуха на рабочем месте. Часто необходимая очистка вертикальных печей вызывает образование пыли, содержащей, кроме германия, двуокись кремния, сурьму и другие вещества.

При механической обработке и шлифовке кристаллов германия также образуется пыль. Концентрации до 5 мг/м³ были измерены во время сухой обработки.

Абсорбированный германий быстро выводится из организма, преимущественно с мочой. Информации о токсичности неорганических соединений германия для человека мало. тетрахлорид германия может вызвать раздражение кожи. В клинических испытаниях и при другом длительном пероральном воздействии кумулятивных доз, превышающих 16 г спирогерманийБыло показано, что германийорганический противоопухолевый агент или другие соединения германия нейротоксичны и нефротоксичны. Такие дозы обычно не поглощаются на рабочем месте. Эксперименты на животных по изучению действия германия и его соединений показали, что пыль металлический германий и двуокись германия вызывает общее ухудшение состояния здоровья (торможение прибавки массы тела) при вдыхании в высоких концентрациях. В легких животных представлены морфологические изменения по типу пролиферативных реакций в виде утолщения альвеолярных перегородок и гиперплазии лимфатических сосудов вокруг бронхов и сосудов. Двуокись германия не раздражает кожу, но при попадании на влажную конъюнктиву образует германиевую кислоту, раздражающую глаза. Длительное внутрибрюшное введение в дозах 10 мг/кг приводит к изменениям периферической крови.

Воздействие пыли германиевого концентрата связано не с германием, а с рядом других составляющих пыли, в частности с кремнеземом (SiO₂). Пыль концентрата оказывает выраженное фиброгенное действие, приводящее к развитию соединительной ткани и образованию узелков в легких, подобных наблюдаемым при силикозе.

Наиболее вредными соединениями германия являются гидрид германия (ГэХ₄) и расширение хлорид германия. Гидрид может спровоцировать острое отравление. При морфологическом исследовании органов животных, павших в остром периоде, выявлены нарушения кровообращения и дегенеративно-клеточные изменения в паренхиматозных органах. Таким образом, гидрид является мультисистемным ядом, который может воздействовать на нервную систему и периферическую кровь.

Тетрахлорид германия сильно раздражает органы дыхания, кожу и глаза. Его порог раздражения составляет 13 мг/м.³. В этой концентрации он угнетает легочную клеточную реакцию у экспериментальных животных. В более высоких концентрациях вызывает раздражение верхних дыхательных путей и конъюнктивит, а также изменение частоты и ритма дыхания. У животных, переживших острое отравление, через несколько дней развиваются катарально-десквамативный бронхит и интерстициальная пневмония. Хлорид германия оказывает также общетоксическое действие. Морфологические изменения наблюдались в печени, почках и других органах животных.

Меры безопасности и охраны здоровья

Основные мероприятия при производстве и использовании германия должны быть направлены на предотвращение загрязнения воздуха пылью или парами. При производстве металла целесообразна непрерывность процесса и ограждение аппарата. В местах рассеивания пыли металлического германия, двуокиси или концентрата должна быть обеспечена достаточная вытяжная вентиляция. Местная вытяжная вентиляция должна быть предусмотрена вблизи плавильных печей при производстве полупроводников, например на зонально-рафинировочных печах, и при очистке печей. Процесс изготовления и сплавления монокристаллов германия следует проводить в вакууме с последующей откачкой образовавшихся соединений при пониженном давлении. Местная вытяжная вентиляция необходима при таких операциях, как сухая резка и шлифовка кристаллов германия. Важное значение имеет вытяжная вентиляция и в помещениях для хлорирования, ректификации и гидролиза тетрахлорида германия. Приборы, соединения и арматура в этих помещениях должны быть выполнены из нержавеющего материала. Рабочие должны носить кислотоупорную одежду и обувь. Во время чистки приборов следует надевать респираторы.

Рабочие, контактирующие с пылью, концентрированной соляной кислотой, гидридом и хлоридом германия и продуктами его гидролиза, должны проходить регулярные медицинские осмотры.

Назад