3.2SF6氣體的性質(zhì)

3.2.1 SF6氣體的物理性質(zhì)

純凈的SF6氣體是一種無色、無嗅、基本無毒、不可燃的鹵素化合物。其相對密度在氣態(tài)時(shí)為6.16g/cm3(20℃,0.1MPa時(shí))，在液態(tài)時(shí)為1400g/cm3(20℃時(shí));在相同狀態(tài)下約是空氣相對密度的5倍。為便于運(yùn)輸和貯存，SF6氣體通常以液態(tài)形式存在于鋼瓶中。

3.2.2 SF6氣體的化學(xué)性質(zhì)

SF6氣體的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在空氣中不燃燒，不助燃，與水、強(qiáng)堿、氨、鹽酸、硫酸等不反應(yīng);在低于150℃時(shí)，SF6氣體呈化學(xué)惰性，極少熔于水，微熔于醇。對電器設(shè)備中常用的金屬及其它有機(jī)材料不發(fā)生化學(xué)作用。然而，在大功率電弧、火花放電和電暈放電作用下，SF6氣體能分解和游離出多種產(chǎn)物，主要是SF4和SF2，以及少量的S2、F2、S、F等。

3.2.3 SF6氣體的毒性來源

從有關(guān)部門的試驗(yàn)及研究結(jié)果可知，SF6氣體的毒性主要來自5個(gè)方面。

(1)SF6產(chǎn)品不純，出廠時(shí)含高毒性的低氟化硫、氟化氫等有毒氣體。大家知道，目前化工行業(yè)制造SF6氣體的方法主要是采用單質(zhì)硫磺與過量氣態(tài)氟直接化合反應(yīng)而成;即S+3F2→SF6+Q(放出熱量)。在合成的粗品中含有多種雜質(zhì)，其雜質(zhì)的組成和含量因原材料的純度、生產(chǎn)設(shè)備的材質(zhì)、工藝條件等因素的影響而有很大差異，雜質(zhì)總含量可達(dá)5%。其組成有硫氟化合物，如：S2F2、SF2、SF4、S2F1O等;硫氟氧化合物如SOF2、SO2F2、SOF4、S2F10等以及原料中帶入的雜質(zhì)如HF、OF2、CF4、N2、O=等。為了凈化粗品中的雜質(zhì)，合成后的SF6氣體還需要經(jīng)過水洗、堿洗、熱解(去除劇毒的十氟化物)、干燥、吸附、冷凍、蒸餾提純等一系列凈化處理過程才能得到純度在99.8%以上的產(chǎn)品。然后再用壓縮機(jī)加壓，充入降溫至-80℃左右的鋼瓶中，以液態(tài)形式存在。在使用時(shí)減壓放出，呈氣態(tài)沖入電氣設(shè)備中。

除在上面的合成過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，另外，在氣體的充裝過程中還可能混入少量的空氣、水分、和礦物油等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)均帶有或會產(chǎn)生一定的毒性物質(zhì)。因此，為保證SF6產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，對出廠的SF6產(chǎn)品國際電工委員會(IEC)及許多國家均制定了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并要求生產(chǎn)廠家在供貨時(shí)提供生物試驗(yàn)無毒證明書。

(2)電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體在高溫電弧發(fā)生作用時(shí)而產(chǎn)生的某些有毒產(chǎn)物。

例如：SF6氣體在電弧中的分解和與氧的反應(yīng)：

2SF6+O2→2SOF2+8F(氟化亞硫酰)

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)電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體分解物與其內(nèi)的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成某些有毒產(chǎn)物。

例如：SF6氣體分解物與水的繼發(fā)性反應(yīng)：

SF4+H2O→SOF2+2HF(氫氟酸)

SOF4+H2O→SO2F2+2HF(氫氟酸)

SOF2+H2O→SO2+2HF(二氧化硫)

SO2F2+2H2O→H2SO4+2HF(硫酸)

(4)電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體及分解物與電極(Cu-W合金)及金屬材料(AL、Cu)反應(yīng)而生成某些有毒產(chǎn)物。

例如：SF6氣體及分解物與電極或其它材料反應(yīng)：

3SF6+W→WF6(氣態(tài))+3SF4

3F+AL→ALF3(固態(tài)粉末)

3SOF2+AL2O3→2ALF3(固態(tài)粉末)+3SO2

SF6+Cu→CuF2(固態(tài)粉末) +SF6

4SF6+W+Cu→2S2F2(氣態(tài))+3WF6(氣態(tài))+CuF2(固態(tài)粉末)

(5)電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體及分解物與絕緣材料反應(yīng)而生成某些有毒產(chǎn)物。如與含有硅成分的環(huán)氧酚醛玻璃絲布板(棒、管)等絕緣件;或以石英砂、玻璃作填料的環(huán)氧樹脂澆注件、模壓件以及瓷瓶、硅橡膠、硅脂等起化學(xué)作用，生成SiF4、Si(CH3)2F2等產(chǎn)物。

3.4 SF6氣體的危害

長期以來，由于對SF6氣體的使用、管理不善、而導(dǎo)致許多有毒的、具有腐蝕性的氣體

和固體分解物被排放到大氣中，不但給我們賴以生存的環(huán)境造成了難以挽救的污染和破壞，同時(shí)還危及電器設(shè)備的正常運(yùn)行和人們的身體健康。SF6氣體的電弧分解物及反應(yīng)生成物的生理特性見下表：

SF6氣體的電弧分解物及反應(yīng)生成物的生理特性：

序號化學(xué)成分生理學(xué)特性

1S2F2兩只老鼠在10×1000μg/g的濃度中，15min內(nèi)均死亡有刺激性

2SF4在19μg/g的濃度中，4h內(nèi)動物的死亡率為50%;在10μg/g的濃度中停留1h，動物會出現(xiàn)呼吸困難的征兆。

3S2F10老鼠在0.1μg/g的濃度中停留1h未發(fā)現(xiàn)有中毒癥狀;在1μg/g的濃度中刺 激肺部;在10μg/g的濃度中肺部發(fā)生腐爛。

4SOF2有刺激性。

5SO2有刺激性。

6HF有刺激性。

7SiF4有刺激性，從食物中攝取后對呼吸有危險(xiǎn)。

8WF6有刺激性。

3.4.1對人及動物的危害

從醫(yī)學(xué)的角度來講，各種分解物氣體及生成物對人體的影響程度不光取決于其毒性的

大小，還與吸入到人體內(nèi)量的大小和每個(gè)人的身體素質(zhì)有關(guān)。作為客觀地判斷依據(jù)，日本將每一種動物物質(zhì)的允許濃度設(shè)定為五級。即：A——最低致命濃度;B——半致命濃度(50%為死亡濃度);C——短時(shí)間停留極限，通常為15min;D——出現(xiàn)毒性反應(yīng)的最低濃度;E——為每天8h，一周40h的正常勞動時(shí)間，大多數(shù)人在此濃度下工作，均不會對健康有不良影響。

早在1979年，上海第一醫(yī)學(xué)院和上海市化工局職業(yè)病防治研究所就對長期從事或接觸SF6氣體的人群進(jìn)行了調(diào)查及動物試驗(yàn)。

在對生產(chǎn)和使用SF6氣體的兩家企業(yè)的工人進(jìn)行職業(yè)流行病學(xué)調(diào)查中，對年齡、性別、勞動強(qiáng)度、專業(yè)工齡、是否吸煙等相近的工人，進(jìn)行分組對照、比較，對工人們的健康情況未發(fā)現(xiàn)有明顯的損害。但從統(tǒng)計(jì)的癥狀發(fā)生率來看，表現(xiàn)出乏力、記憶力差、咽痛、胸悶的人數(shù)較多。

在對動物(雌性大、小鼠)進(jìn)行分組急性靜式染毒試驗(yàn)、亞急性靜式染毒試驗(yàn)中，分別將白鼠放在不同濃度的SF6新氣體或(與電弧接觸過的)開斷氣的氣體分組箱里。其結(jié)果是急性靜式染毒試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，而亞急性靜式染毒試驗(yàn)則發(fā)現(xiàn)一只大鼠的肺毛細(xì)血管在電子顯微鏡下有輕度亞微結(jié)構(gòu)改變。是否就是由SF6氣體引起的，因試驗(yàn)的動物數(shù)量有限，還難以定論。

3.4.2對環(huán)境的危害

近百年來，地球氣候正經(jīng)歷一次以全球變暖為主要特征的顯著變化。這種全球性的氣候變暖是由自然的氣候波動和人類活動所增強(qiáng)的溫室效應(yīng)共同引起的。減少溫室氣體排放、減緩氣候變化是《聯(lián)合國氣候變化公約》和《京都議定書》的主要目標(biāo)，而我國在減少溫室氣體排放方面所面臨的國際壓力越來越大。