Переработка узлов и деталей, содержащих германий

Германий (Ge) имеет атомный вес 72.59, его содержание в земной коре составляет 0.0007 вес.%. Германий представляет собой твердое вещество серо-белого цвета с металлическим блеском.

Как полезное ископаемое, германий встречается в природе в рассеянном виде в виде минералов, в которых этого элемента больше 1%. Это аргиродит, германит, ультрабазит и другие, включая открытые лишь в последние десятилетия – реньерит, штотит, конфильдит и плюмбогерманит.

Германий используется для изготовления кристаллов в жидкокристаллических мониторах.

Из отходов, содержащих германий, поучают германиевый концентрат. Технология извлечения германия из концентрата включает в себя следующие стадии:

1. хлорирование концентрированной соляной кислотой, смесью ее с хлором в водной среде или другими хлорирующими агентами с получением технического GeCl₄. Для очистки GeCl₄ применяют дистилляцию и ректификацию (процесс идет в кварцевых колоннах с насадкой), а также экстракцию (растворение) примесей концентрированной HCl.

Очищенный GeCl₄ обрабатывают водой, из которой с помощью ионообменных смол предварительно изъяты практически все загрязнения. Признаком нужной чистоты служит увеличение удельного сопротивления воды до 15...20 млн. Ом·см.

2. гидролиз GeCl₄, и прокаливание продуктов гидролиза до получения GeO₂:

(4)

3. восстановление GeO₂ очищенным водородом (или аммиаком) до металла с получением порошкообразного германия:

(5)

Для выделения очень чистого германия, используемого в вычислительной техники, проводится зонная правка металла, а для получения монокристаллического германия применяется метод Чохральского (рис. 3.7.).

Рис. 3.7. Схема аппарата для выращивания монокристаллов
по методу Чохральского

1 – тигель с расплавом; 2 – кристалл; 3 – холодильник;
4 – печь; 5 – механизм вытягивания

На поверхность расплавленного германия помещают германиевый кристалл-затравку, который постепенно поднимают автоматическим устройством. Температура расплава чуть выше температуры плавления германия (937^°С). Монокристалл из германия медленно вытягивается из расплава со скоростью 1-20 мм/ч и получается заданной кристаллографической ориентации.

Примеси, необходимые для придания германию того или иного типа проводимости (электронной или дырочной), вводят на последних стадиях производства – при зонной плавке и/или в процессе выращивания монокристалла. К сведению: метод очистки зонной плавкой был разработан в 1952 году именно для очистки полупроводникового германия.