六氟化硫气体的危害和预防

六氟化硫气体的危害和预防

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六氟化硫（SF6）气体是目前发现的六种温室气体之一。在高压电器制造行业使用着大量的SF6气体，由于使用、管理不当或没有按正确的方法对其进行回收、再生处理，导致SF6气体及在高温电弧作用下产生的有毒分解物排放到大气中，给人类赖以生存的环境带来污染和破坏，同时给电器设备的正常运行和人们身体健康带来不利影响。

1、概述

自1900年法国化学家摩森（H.Moissan）和李博(P.Lebeau)在实验室中将硫在氟气中燃烧以制备六氟化硫（SF6）气体以来，人们已从中收益非浅。因纯SF6气体的化学稳定性，早期用于进行人工气胸治疗肺结核空洞；同时因其优异的绝缘和灭弧性能也倍受人们的关注。从1940年作为绝缘介质开始，迄今已被广泛地应用在电力设备中，如高压断路器、变压器、互感器、电容器、避雷器、接触器、熔断器、管道母等。随着SF6气体使用量的增加，范围的扩大，正确的使用和管理SF6气体，保护好我们赖以生存的环境及人身安全等问题被提到了重要的议事日程上来。

2、SF6气体的性质

2.1 SF6气体的物理性质

纯净的SF6气体是一种无色、无嗅、基本无毒、不可燃的卤素化合物。其相对密度在气态时为6.16g/cm3(20℃,0.1MPa时)，在液态时为1400g/cm3(20℃时)；在相同状态下约是空气相对密度的5倍。为便于运输和贮存，SF6气体通常以液态形式存在于钢瓶中。

2.2 SF6气体的化学性质

SF6气体的化学性质非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃，与水、强碱、氨、盐酸、硫酸等不反应；在低于150℃时，SF6气体呈化学惰性，极少熔于水，微熔于醇。对电器设备中常用的金属及其它有机材料不发生化学作用。然而，在大功率电弧、火花放电和电晕放电作用下，SF6气体能分解和游离出多种产物，主要是SF4和SF2，以及少量的S2、F2、S、F等。

3 SF6气体的毒性来源

从有关部门的试验及研究结果可知，SF6气体的毒性主要来自5个方面。

（1）SF6产品不纯，出厂时含高毒性的低氟化硫、氟化氢等有毒气体。大家知道，目前

化工行业制造SF6气体的方法主要是采用单质硫磺与过量气态氟直接化合反应而成；即S+3F2→SF6+Q（放出热量）。在合成的粗品中含有多种杂质，其杂质的组成和含量因原材料的纯度、生产设备的材质、工艺条件等因素的影响而有很大差异，杂质总含量可达5%。其组成有硫氟化合物，如：S2F2、SF2、SF4、S2F1O 等；硫氟氧化合物如SOF2、SO2F2、SOF4、S2F10O等以及原料中带入的杂质如HF、OF2、CF4、N2、O2等。为了净化粗品中的杂质，合成后的SF6气体还需要经过水洗、碱洗、热解（去除剧毒的十氟化物）、干燥、吸附、冷冻、蒸馏提纯等一系列净化处理过程才能得到纯度在99.8%以上的产品。然后再用压缩机加压，充入降温至-80℃左右的钢瓶中，以液态形式存在。在使用时减压放出，呈气态冲入电气设备中。

除在上面的合成过程中产生的杂质外，另外，在气体的充装过程中还可能混入少量的空气、水分、和矿物油等杂质，这些杂质均带有或会产生一定的毒性物质。因此，为保证SF6产品的纯度和质量，对出

厂的SF6产品国际电工委员会（IEC）及许多国家均制定了质量标准，并要求生产厂家在供货时提供生物试验无毒证明书。

（2）电器设备内的SF6气体在高温电弧发生作用时而产生的某些有毒产物。

例如：SF6气体在电弧中的分解和与氧的反应：

2SF6 + O2 →2SOF2 + 8F（氟化亚硫酰）

2SF6 + O2 →2SOF4 + 4F（四氟化硫酰）

SF6 →SF4 + 2F（四氟化硫酰）

SF6 →S + 6F（硫）

2SOF4 + O2 →2SO2F2 + 4F（氟化硫酰）

（3）电器设备内的SF6气体分解物与其内的水分发生化学反应而生成某些有毒产物。

例如：SF6气体分解物与水的继发性反应：

SF4 + H2O →SOF2 + 2HF（氢氟酸）

SOF4 + H2O →SO2F2 + 2HF（氢氟酸）

SOF2 + H2O→SO2 + 2HF（二氧化硫）

SO2F2 + 2H2O→H2SO4 + 2HF（硫酸）

（4）电器设备内的SF6气体及分解物与电极（Cu－W合金）及金属材料（AL、Cu）反应而生成某些有毒产物。

例如：SF6气体及分解物与电极或其它材料反应：

3SF6 + W→WF6（气态）+ 3SF4

3F + AL →ALF3（固态粉末）

3SOF2 + AL2O3 →2ALF3（固态粉末）+ 3SO2

SF6 + Cu →CuF2(固态粉末) + SF6

4SF6 + W + Cu →2S2F2（气态）+3WF6（气态）+ CuF2（固态粉末）

（5）电器设备内的SF6气体及分解物与绝缘材料反应而生成某些有毒产物。如与含有硅成分的环氧酚醛玻璃丝布板（棒、管）等绝缘件；或以石英砂、玻璃作填料的环氧树脂浇注件、模压件以及瓷瓶、硅橡胶、硅脂等起化学作用，生成SiF4、Si（CH3）2F2等产物。

4 SF6气体的危害

长期以来，由于对SF6气体的使用、管理不善、而导致许多有毒的、具有腐蚀性的气体

和固体分解物被排放到大气中，不但给我们赖以生存的环境造成了难以挽救的污染和破坏，同时还危及电器设备的正常运行和人们的身体健康。SF6气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性见下表：

SF6气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性：

序号化学成分生理学特性

8 WF6 有刺激性。

1 S2F

2 两只老鼠在10×1000μg/g的浓度中，15min内均死亡，有刺激性。

2 SF4 在19μg/g的浓度中，4h内动物的死亡率为50%；在10μg/g的浓度中停留1h，

动物会出现呼吸困难的征兆。

3 S2F10 老鼠在0.1μg/g的浓度中停留1h未发现有中毒症状；在1μg/g的浓度中刺