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科普—六氟化硫

更新時間:2023-10-11 09:43:47

六氟化硫,是一種無機化合物,化學式為SF6,常溫常壓下為無色無臭無毒不燃的穩定氣體,分子量為146.055,在20℃和0.1 MPa時密度為6.0886kg/m3,約為空氣密度的5倍,六氟化硫分子結構呈八面體排布,鍵合距離小、鍵合能高,因此其穩定性很高,在溫度不超過180℃時,它與電氣結構材料的相容性和氮氣相似。


SF6氣體已有百年歷史,它是法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體,1940年前后,美國軍方將其用于曼哈頓計劃(核軍事)。SF6是強電負性氣體,它的分子極易吸附自由電子而形成質量大的負離子,削弱氣體中碰撞電離過程,因此其電氣絕緣強度很高,在均勻電場中約為空氣絕緣強度的2.5倍。SF6氣體在t≈2000K時出現熱分解高峰,因此在交流電弧電流過零時,SF6對弧道的冷卻作用比空氣強得多,其滅弧能力約為空氣的100倍。由于SF6氣體具有優良的滅弧性能和絕緣性能以及良好的化學穩定性,它從20世紀50年代末開始被用作高壓斷路器的滅弧介質。在超高壓和特高壓斷路器中,SF6作為滅弧介質,已取代油,并已大量取代了壓縮空氣。從60年代中期起,SF6被廣泛用作高壓電氣設備的絕緣介質。SF6氣體絕緣的全封閉開關設備比常規的敞開式高壓配電裝置占地面積小得多,且其運行不受外界氣象和環境條件的影響,因此不僅廣泛用于超高壓和特高壓電力系統,而且已開始用于配電網絡(SF6氣體絕緣的開關柜和環網供電單元)。SF6氣體絕緣的管道輸電線的優點是介質損耗小、傳輸容量大,且可用于高落差場合,因此常用于水電站出線,取代常規的充油電纜。SF6氣體絕緣的變壓器具有防火防爆的優點,這種配電變壓器特別適用于人口稠密的地區和高層建筑的供電。SF6氣體絕緣的超高壓變壓器已研制成功,全氣體絕緣變電所將是變電技術發展的一個方向。


300℃以下干燥環境中與銅、銀、鐵、鋁不反應。500℃以下對石英不起作用。250℃時與金屬鈉反應,-64℃時在液氨中反應。與硫化氫混合加熱則分解。200℃時,在特定的金屬如鋼及硅鋼存在下,能促使其緩慢分解。

因為六氟化硫的密度差不多為空氣的五倍,所以吸入六氟化硫的人在說話時,發出的機械波的波長會變長,說話聽起來更像男性,而氦氣正好相反,吸入后波長變短,說話聽起來更像女性。



新一代超高壓絕緣介質材料

作為良好的氣體絕緣體,被廣泛用于電子、電氣設備的氣體絕緣。電子級高純六氟化硫是一種理想的電子蝕刻劑,廣泛應用于微電子技術領域,用作電腦芯片、液晶屏等大型集成電路制造中的等離子刻蝕及清洗劑。在光纖制備中用作生產摻氟玻璃的氟源,在制造低損耗優質單模光纖中用作隔離層的摻雜劑。還可用作氮準分子激光器的摻加氣體。在氣象、環境檢測及其他部門用作示蹤劑、標準氣或配制標準混合氣。在高壓開關中用作滅弧和大容量變壓器絕緣材料。也可用于粒子加速器及避雷器中。利用其化學穩定性好和對設備不腐蝕等特點,在冷凍工業上可用作冷凍劑(操作溫度-45~0℃之間)。由于對α粒子有高度的停止能力,還用于放射化學。此外還作為一種反吸附劑從礦井煤塵中置換氧。

冶煉和鑄造工藝

可用于有色金屬的冶煉和鑄造工藝,也可用于鋁及其合金熔融物的脫氣和純化。在微電子業中,可用六氟化硫蝕刻硅表面并去除半導體材料上的有機或無機膜狀物,并可在光導纖維的制造過程中,作為單膜光纖隔離層摻雜劑。加有六氟化硫的電流遮斷器額定電壓高,且不易燃燒,另外,六氟化硫還用于各種加速器、超高壓蓄電器、同軸電纜和微波傳輸的絕緣介質。六氟化硫是應用較為廣泛的測定大氣污染的示蹤劑,示蹤距離可達100km。六氟化硫化學穩定性好,對設備不腐蝕,在冷凍工業中可作為冷凍劑(操作溫度在-45~0℃之間),作制冷劑替代氟利昂,對臭氧層完全沒有破壞作用,符合環保和使用性能的要求,是一種很有發展潛力的制冷劑。用作電氣絕緣介質和滅弧劑,測定大氣污染程度的示蹤劑。

高壓電纜中作為絕緣材料

主要用于高壓開關中滅弧,在大容量變壓器和高壓電纜中作為絕緣材料使用。可在核粒子加速器及避雷器X射線設備中作為氣體的絕緣材料,利用SF6化學穩定性好,對設備不腐蝕,在冷凍工業中可作為冷凍劑(操作溫度在-45~0℃之間),SF6對α-粒子有高度的停止能力,故在放射化學中也有應用;也可作為一種反吸附劑從礦井煤塵中置換氧。



消防措施

危險特性:若遇高熱,容器內壓增大,有開裂和爆炸的危險。

有害燃燒產物:氧化硫、氟化氫。

滅火方法:該品不燃。切斷氣源。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。

泄漏應急處理

迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。如有可能,即時使用。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。


操作注意事項:密閉操作,局部排風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具(半面罩)。遠離易燃、可燃物。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑接觸。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備泄漏應急處理設備。

儲存注意事項:儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與易(可)燃物、氧化劑分開存放,切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備。

包裝方法:鋼質氣瓶

運輸注意事項:鐵路運輸時需經生物試驗證明合格,根據合格證托運。采用剛瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,并應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,并用三角木墊卡牢,防止滾動。嚴禁與易燃物或可燃物、氧化劑等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝曬。鐵路運輸時要禁止溜放。


六氟化硫是一種窒息劑,在高濃度下會呼吸困難、喘息、皮膚和黏膜變藍、全身痙攣。 吸入80%六氟化硫+20%的氧氣的混合氣體幾分鐘后,人體會出現四肢麻木,甚至窒息死亡 。

電弧作用下六氟化硫氣體的分解物如四氟化硫,氟化硫,二氟化硫,氟化亞硫酰,二氟化硫酰,四氟亞硫酰和氫氟酸等,它們都有強烈的腐蝕性和毒性。

六氟化硫氣體以其高耐電強度及良好的熱穩定性能,被廣泛應用于高壓電氣設備中。六氟化硫氣體的化學性質極為穩定。純凈的六氟化硫氣體是無毒的,但在大電流開斷時,由于強烈的電弧放電會產生一些含硫的低氟化物。這些物質反應能力較強,當有水和氧氣時又會與電極材料、水份進一步反應,從而分解產生有毒或劇毒氣體。這些有毒氣體主要損害人體的呼吸系統,中毒后會出現類似于感冒、皮膚過敏、惡心嘔吐、疲勞等不良反應,吸入劑量大時,會出現更加嚴重的后果。



1.工作現場應強力通風,檢修人員應在上風位置;
2.佩戴好防毒面具和防護手套;
3.將排出的氣體進行回收、或用導管將氣體排入下水溝內,不宜直接向大氣排放;
4.工間休息前或工作結束后,臉、頸、臂和手要用肥皂和大量的水徹底洗凈;
5.如不慎接觸到劑量較大的氣體時,應立即洗凈,更換衣服,及時去醫院觀察治療。?

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