Курс «Технологические ионно-плазменные установки»
Лекция №12
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ
Рабочие газы занимают одно из первых мест среди потенциально опасных химических веществ и материалов, используемых в производстве СБИС. По виду основной опасности газы можно разделить на шесть категорий: коррозионные, огнеопасные, окислители, инертные (обладающие удушающими свойствами за счет замещения кислорода), пирофорные (способные самовоспламеняться при температуре выше 54 °С) и токсичные (ядовитые).
К сожалению, по-видимому, не существует такого газа, которому свойственна только одна из основных опасностей. Водород, например, чаще всего характеризуется как огнеопасный и взрывоопасный газ. Однако водород является также удушающим газом, поскольку в замкнутом пространстве он может замещать кислород.
Наибольшую угрозу представляют газы, которые могут самовоспламеняться или окисляться, поскольку они могут вызвать взрывы и пожары с большими человеческими жертвами. При этом следует иметь в виду, что даже те газы, которые при транспортировке не являются огнеопасными, при наличии утечки в производственном помещении могут вызвать сильный взрыв. Например, аммиак горит в воздухе при концентрациях от 16 до 25%, в то время как при транспортировке он не огнеопасен. Окислители или газы, насыщенные кислородом, могут явиться причиной многих пожаров при их соединениях с горючими смесями. При этом часто остается без внимания возможность окислителя в обогащенной форме изменять условия горения смеси, с которой он входит в контакт.
Влияние второстепенных компонентов необходимо рассматривать с точки зрения их концентрации или процентного содержания в смеси. Так, газ, состоящий из 1% Н2 и 99% N2, не образует огнеопасной смеси. Однако если Н2 составляет 5% объема смеси, а N2 — 95%, то образуется огнеопасная смесь. Кроме того, даже 1%-ная смесь Н2 и N2 уже обладает удушающими свойствами.
Коррозионные газы вызывают серьезные, а иногда и смертельные ожоги при попадании на кожу даже за сравнительно короткий промежуток времени. Например, безводный фтористый водород (НF) может вызвать смертельный исход при ожоге лица, когда обожжено всего 2,5% поверхности тела. Следует отметить, что некоторые газы, используемые при осаждении из газовой фазы, хотя и не содержат НF, могут образовывать его в результате химических реакций.
Высокотоксичные газы, такие, как арсин, воздействуют на организм как яды гемолитического действия (вызывают замещение кислорода в крови), другие, например фосфин, воздействуют на систему дыхания. Следует отметить, что фторуглероды, считавшиеся ранее нетоксичными, также могут оказывать токсическое воздействие. Целый ряд газов обладают одновременно токсическими и коррозионными свойствами; в первую очередь к ним относятся хлор и его соединения (Сl2, НСl, СНСl2, С2СlF5, ВСl3, ССlF3 и др.). Следует по возможности избегать применения ССl4 из-за его канцерогенных свойств (способности вызывать раковые заболевания). Предпочтение поэтому отдается ВСl3, SiСl4 и Сl2. В хлорсодержащих газах, которые недостаточно хорошо очищены, может присутствовать и значительное число высокотоксичных примесей. Так, в ВСl3 со степенью очистки 99,999% содержится 10-4% фосгена (СОСl2), Чаще всего на практике используют ВСl3 со степенью очистки 99,9%, в котором содержится 1,5∙10-2% фосгена.
Фосген может появиться также в результате пиролиза хлористых углеводородов в присутствии некоторых металлов, взаимодействия четыреххлористого углерода в присутствии некоторых металлов, взаимодействия ССl4 с гидратированным силикагелем при температуре 373...573 К или же как результат термического разложения ССl4 в присутствии различных окислов металлов. Высокие концентрации этого удушливого слезоточивого газа вызывают сильное раздражение легких. Поскольку фосген характеризуется низкой скоростью гидролиза, то его разъедающее действие может дать замедленные отеки легких. Обычно считается, что максимальная концентрация фосгена для закрытых помещений в случае длительного пребывания в них людей (8 ч в сутки) не должна превышать 0,1 на миллион.
Следует также учитывать, что если в некоторых случаях при взаимодействии с рабочей жидкостью насосов происходит нейтрализация опасных откачиваемых газов, то в других они или сохраняют свои опасные свойства, или образуют новые вредные соединения. Кроме того, такие газы, как гидриды, могут многократно переходить в течение технологического процесса из одного агрегатного состояния в другое.
Помимо фосгена при проведении ряда технологических процессов могут образовываться соединения, оказывающие отравляющее, удушающее и раздражающее действие на организм человека (например, фторфосген СОF3, арсин АsН3, треххлористый мышьяк АsСl3, пятифтористый мышьяк АsF5, трехфтористый бор ВF3, четыреххлористый кремний SiСl4, пятифтористый вольфрам WF5, шестифтористый молибден МоF6, фтористый водород НF, окись углерода СО, трехфтористый азот NF3, окись азота NO, сероводород H2S и др.) (табл. 1).
В результате химических реакций помимо самих исходных газов, паров и жидкостей могут образовываться оксиды, галоиды, гидриды, гидроксиды, а также металлоорганические соединения, многие из которых обладают взрывоопасностью, агрессивностью и токсичностью. Наиболее важны два мероприятия:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
