六氟化硫气体危害

1.1 六氟化硫气体危害

1.1.1 自身危害

○  温室效应气体：SF6 气体在大气中可以稳定存在 3200 年不会分解，其温室效应是等量二氧化碳的 23900 倍。

○  对人体危害：纯净的六氟化硫为无色、无味、无毒，但是大量吸入会造成人员窒息的危险。

1.1.2 发生分解后的危害

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。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。

（1） 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。

○ 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：S2、F2、SF2、SF4、S2F10O 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。

○ 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）

○  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）

○  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）

○  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。

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：

表 1 SF6 气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性