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六氟化硫的危害
來源: | 作者:champzon | 發(fā)布時間: 5092天前 | 4039 次瀏覽 | 分享到:
　　純凈的六氟化硫(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)時為6.16g/cm3(20℃,0.1MPa時),在液態(tài)時為1400g/cm3(20℃時)；在相同狀態(tài)下約是空氣相對密度的5倍。為便于運輸和貯存,六氟化硫(SF6)氣體通常以液態(tài)形式存在于鋼瓶中。


　　六氟化硫(SF6)氣體的化學(xué)性質(zhì)


　　六氟化硫(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、強堿、氨、鹽酸、硫酸等不反應(yīng)；在低于150℃時,六氟化硫(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,六氟化硫(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。


　　其危害表現(xiàn)在：


　?。?）六氟化硫(SF6)產(chǎn)品不純,出廠時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)制造六氟化硫(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、S2F10O等以及原料中帶入的雜質(zhì)如HF、OF2、CF4、N2、O2等。為了凈化粗品中的雜質(zhì),合成后的六氟化硫(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,為保證六氟化硫(SF6)產(chǎn)品的純度和質(zhì)量,對出廠的六氟化硫(SF6)產(chǎn)品國際電工委員會（IEC）及許多國家均制定了質(zhì)量標準,并要求生產(chǎn)廠家在供貨時提供生物試驗無毒證明書。


　?。?）電器設(shè)備內(nèi)的六氟化硫(SF6)氣體在高溫電弧發(fā)生作用時而產(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）


　?。?）電器設(shè)備內(nèi)的六氟化硫(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：六氟化硫(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）


　?。?）電器設(shè)備內(nèi)的六氟化硫(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：六氟化硫(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）


　?。?）電器設(shè)備內(nèi)的六氟化硫(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。


　　六氟化硫(SF6)氣體的危害


　　長期以來,由于對六氟化硫(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,同時還危及電器設(shè)備的正常運行和人們的身體健康。六氟化硫(SF6)氣體的電弧分解物及反應(yīng)生成物的生理特性見下表：


　　六氟化硫(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。


　　8WF6有刺激性。


　　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六氟化硫(SF6)氣體的人群進行了調(diào)查及動物試驗。


　　在對生產(chǎn)和使用六氟化硫(SF6)氣體的兩家企業(yè)的工人進行職業(yè)流行病學(xué)調(diào)查中,對年齡、性別、勞動強度、專業(yè)工齡、是否吸煙等相近的工人,進行分組對照、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）進行分組急性靜式染毒試驗、亞急性靜式染毒試驗中,分別將白鼠放在不同濃度的六氟化硫(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未發(fā)現(xiàn)異常,而亞急性靜式染毒試驗則發(fā)現(xiàn)一只大鼠的肺毛細血管在電子顯微鏡下有輕度亞微結(jié)構(gòu)改變。是否就是由六氟化硫(SF6)氣體引起的,因試驗的動物數(shù)量有限,還難以定論。


　　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,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。


　　溫室效應(yīng)是指大氣中的二氧化碳等氣體能透過太陽短波輻射,使地球表面升溫。同時阻擋地球表面向宇宙空間發(fā)射長波輻射,從而使大氣增溫。由于二氧化碳等氣體的這一作用與“溫室”的作用類似,故稱之為“溫室效應(yīng)”,二氧化碳等氣體被稱為“溫室氣體”。目前,發(fā)現(xiàn)人類活動排放的溫室氣體有六種,它們是二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳合物、全氟化碳、六氟化硫,這當中氟化物就有三種。其中CO2對溫室效應(yīng)影響最大,占60%,而六氟化硫(SF6)氣體的影響僅占0.1%,但六氟化硫(SF6)氣體分子對溫室效應(yīng)具有潛在的危害,這是因為六氟化硫(SF6)氣體一個分子對溫室效應(yīng)的影響為CO2分子的25000倍,同時,排放在大氣中的六氟化硫(SF6)氣體壽命特長,約3400年?，F(xiàn)今,每年排放到大氣中的CO2氣體約210億,而每年排放到大氣中的六氟化硫(SF6)氣體相當于1.25億tCO2氣體。


　　現(xiàn)在全球每年生產(chǎn)的大約8500t六氟化硫(SF6)氣體中,約有一半以上用于電力工業(yè)。而在電力工業(yè)中,高壓開關(guān)設(shè)備約占用氣量的80%以上。其中中壓開關(guān)的用氣量約占1/10；主要是用在126～252kV的高壓、330～800kV的超高壓領(lǐng)域,特別是126kV～252kV～550kV的斷路器（GCB）、六氟化硫(SF6)封閉組合電器（GIS）、充氣柜（C-GIS）、六氟化硫(SF6)氣體絕緣管道母線（GIL）中。因此,合理、正確的使用管理六氟化硫(SF6)氣體,減少排放量已到了非整治不可的地步。