グンナー・ノードバーグ

出現と用途

ゲルマニウム (Ge) は常に他の元素と結合して存在し、遊離状態になることはありません。 最も一般的なゲルマニウム含有鉱物の中には、アルギロダイト (Ag₈GeS₆)、ゲルマニウム5.7%、ゲルマナイト(CuS・FeS・GeS)₂)、最大 10% の Ge を含みます。 ゲルマニウム鉱物の広範な堆積物はまれですが、元素は他の鉱物の構造内、特に硫化物 (最も一般的には硫化亜鉛とケイ酸塩) 内に広く分布しています。 さまざまな種類の石炭にも少量含まれています。

ゲルマニウムの最大の最終用途は、赤外線感知および識別システムの製造です。 光ファイバー システムでの使用が増加している一方で、シリコン半導体技術の進歩により、半導体の消費量は減少し続けています。 ゲルマニウムは、電気めっきや合金の製造にも使用されます。そのうちの XNUMX つであるゲルマニウム青銅は、高い耐食性を特徴としています。 四塩化ゲルマニウム (GeCl₄）は、二酸化ゲルマニウムおよび有機ゲルマニウム化合物の調製における中間体です。 二酸化ゲルマニウム (ジオ₂) は、光学ガラスの製造や陰極に使用されます。

危険

労働衛生上の問題は、ゲルマニウム濃縮物の装填、金属ゲルマニウムへの還元のための二酸化物の分解および装填、およびインゴットへの溶融のための粉末ゲルマニウムの装填中の粉塵の飛散から生じる可能性があります。 金属の製造プロセスでは、濃縮物の塩素化、蒸留、四塩化ゲルマニウムの精留および加水分解中に、四塩化ゲルマニウム、塩素および塩化ゲルマニウムの熱分解生成物のフュームも健康被害をもたらす可能性があります。 その他の健康被害の原因は、GeO の管状炉からの放射熱の生成です。₂ 還元およびゲルマニウム粉末のインゴットへの溶融中、およびGeO中の一酸化炭素の形成₂ カーボンで還元。

半導体製造用のゲルマニウム単結晶の製造は、高温 (最高 45 ºC)、100 V/m を超える電界強度の電磁放射、および 25 A/m を超える磁気放射、および環境汚染をもたらします。金属水素化物を含む職場の空気。 ゲルマニウムとヒ素を合金化すると、空気中にアルシンが生成することがあります (1 ～ 3 mg/m³）、アンチモンと合金化する場合、スチビンまたはアンチモン水素化物が存在する場合があります（1.5〜3.5 mg / m³). 水素化ゲルマニウム高純度ゲルマニウムの生産に使用される も、職場の空気を汚染する可能性があります。 頻繁に必要とされる縦型炉の洗浄は、ゲルマニウムの他に、二酸化ケイ素、アンチモン、およびその他の物質を含む粉塵の形成を引き起こします。

ゲルマニウム結晶の機械加工や研削も粉塵を発生させます。 最大 5 mg/m の濃度³ 乾式加工で測定しました。

吸収されたゲルマニウムは、主に尿中に急速に排泄されます。 無機ゲルマニウム化合物のヒトへの毒性に関する情報はほとんどありません。 四塩化ゲルマニウム 皮膚刺激を引き起こす可能性があります。 臨床試験およびその他の長期経口曝露で、累積用量が 16 g を超える スピロゲルマニウム、有機ゲルマニウム抗腫瘍剤または他のゲルマニウム化合物は、神経毒性および腎毒性であることが示されています。 このような線量は、通常、職業環境では吸収されません。 ゲルマニウムとその化合物の効果に関する動物実験は、 金属ゲルマニウム & 二酸化ゲルマニウム 高濃度で吸入すると、一般的な健康障害 (体重増加の抑制) を引き起こします。 動物の肺は、肺胞区画の肥厚、気管支および血管の周囲のリンパ管の過形成など、増殖反応のタイプの形態学的変化を示しました。 二酸化ゲルマニウムは皮膚を刺激しませんが、湿った結膜と接触するとゲルマン酸を形成し、眼刺激物質として作用します. 10 mg/kg の用量での長期にわたる腹腔内投与は、末梢血の変化を引き起こします。

ゲルマニウム濃縮ダストの影響は、ゲルマニウムによるものではなく、他の多くのダスト成分、特にシリカ (SiO₂）。 濃縮粉塵は顕著な線維形成効果を発揮し、その結果、結合組織が発達し、珪肺症で観察されるものと同様の結節が肺に形成されます。

最も有害なゲルマニウム化合物は 水素化ゲルマニウム (げー₄）と 塩化ゲルマニウム. 水素化物は、急性中毒を引き起こす可能性があります。 急性期に死亡した動物の器官の形態学的検査により、実質器官の循環障害および変性細胞変化が明らかになった。 したがって、水素化物は、神経機能と末梢血に影響を与える可能性のある多系統の毒物であると思われます.

四塩化ゲルマニウムは、呼吸器系、皮膚、眼に強い刺激性があります。 その刺激の閾値は 13 mg/m³. この濃度では、実験動物の肺細胞反応を抑制します。 濃度が高くなると、上気道の炎症や結膜炎、呼吸数やリズムの変化を引き起こします。 急性中毒を生き延びた動物は、数日後にカタル性落屑性気管支炎と間質性肺炎を発症します。 塩化ゲルマニウムは、一般的な毒性効果も発揮します。 動物の肝臓、腎臓、その他の臓器に形態学的変化が観察されています。

安全衛生対策

ゲルマニウムの製造および使用中の基本的な対策は、ほこりや煙による空気の汚染を防ぐことを目的とする必要があります。 金属の製造では、プロセスの連続性と装置の密閉が推奨されます。 金属ゲルマニウム、二酸化物、または濃縮物の粉塵が飛散する場所では、適切な排気換気を行う必要があります。 ゾーンリファイニング炉などの半導体の製造中、および炉の洗浄中に、溶融炉の近くに局所排気換気装置を設ける必要があります。 ゲルマニウムの単結晶の製造および合金化のプロセスは、真空中で実行し、続いて形成された化合物を減圧下で排気する必要があります。 ゲルマニウム結晶の乾式切断や研削などの作業では、局所排気換気が不可欠です。 排気換気は、四塩化ゲルマニウムの塩素化、精留、および加水分解の施設でも重要です。 これらの施設内の器具、接続部、および付属品は、耐食性材料で作られている必要があります。 作業者は、耐酸性の衣類と履物を着用する必要があります。 電化製品の清掃中は呼吸器を着用する必要があります。

粉塵、濃塩酸、水素化ゲルマニウム、塩化ゲルマニウム、およびその加水分解生成物にさらされた労働者は、定期的な健康診断を受ける必要があります。

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