六氟化硫

无机化合物

六氟化硫，是一种无机化合物，化学式为SF6，常温常压下为无色无臭无毒不燃的稳定气体，分子量为146.055，在20℃和0.1 MPa时密度为6.0886kg/m3，约为空气密度的5倍，六氟化硫分子结构呈八面体排布，键合距离小、键合能高，因此其稳定性很高，在温度不超过180℃时，它与电气结构材料的相容性和氮气相似。

研究简史

SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事）。

SF6是强电负性气体，它的分子极易吸附自由电子而形成质量大的负离子，削弱气体中碰撞电离过程，因此其电气绝缘强度很高，在均匀电场中约为空气绝缘强度的2.5倍。SF6气体在t≈2000K时出现热分解高峰，因此在交流电弧电流过零时，SF6对弧道的冷却作用比空气强得多，其灭弧能力约为空气的100倍。由于SF6气体具有优良的灭弧性能和绝缘性能以及良好的化学稳定性，它从20世纪50年代末开始被用作高压断路器的灭弧介质。在超高压和特高压断路器中，SF6作为灭弧介质，已取代油，并已大量取代了压缩空气。

从60年代中期起，SF6被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。SF6气体绝缘的全封闭开关设备比常规的敞开式高压配电装置占地面积小得多，且其运行不受外界气象和环境条件的影响，因此不仅广泛用于超高压和特高压电力系统，而且已开始用于配电网络（SF6气体绝缘的开关柜和环网供电单元）。SF6气体绝缘的管道输电线的优点是介质损耗小、传输容量大，且可用于高落差场合，因此常用于水电站出线，取代常规的充油电缆。SF6气体绝缘的变压器具有防火防爆的优点，这种配电变压器特别适用于人口稠密的地区和高层建筑的供电。SF6气体绝缘的超高压变压器已研制成功，全气体绝缘变电所将是变电技术发展的一个方向。

理化性质

物理性质

密度：6.0886kg/m3

熔点：-50.8℃

沸点：-63.8℃（升华）

临界温度：45.6℃

临界压力：3.76MPa

饱和蒸气压：2450kPa（25℃）

外观：无色无味气体

溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚

化学性质

300℃以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。500℃以下对石英不起作用。250℃时与金属钠反应，-64℃时在液氨中反应。与硫化氢混合加热则分解。200℃时，在特定的金属如钢及硅钢存在时，能促使其缓慢分解。

因为六氟化硫的密度差不多为空气的五倍，所以吸入六氟化硫的人在说话时，发出的机械波的波长会变长，说话听起来更像男性，而氦气正好相反，吸入后波长变短，说话听起来更像女性。

毒理学数据

1、急性毒性：兔子静脉注射LD50：5790mg/kg。

2、六氟化硫是一种窒息剂，在高浓度下会呼吸困难、喘息、皮肤和黏膜变蓝、全身痉挛。吸入80%六氟化硫+20%的氧气的混合气体几分钟后，人体会出现四肢麻木，甚至窒息死亡。我国规定，操作间空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于6g/m3或空气中氧含量应大于18%；短期接触，空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于7.5g/m3。六氟化硫在药理上是惰性气体，低毒但对人体有窒息作用。在生活或使用过程中会分解一些痕量的有毒硫的低氟化合物和氟氧化合物。

应用领域

1、新一代超高压绝缘介质材料。作为良好的气体绝缘体，被广泛用于电子、电气设备的气体绝缘。电子级高纯六氟化硫是一种理想的电子蚀刻剂，广泛应用于微电子技术领域，用作电脑芯片、液晶屏等大型集成电路制造中的等离子刻蚀及清洗剂。在光纤制备中用作生产掺氟玻璃的氟源，在制造低损耗优质单模光纤中用作隔离层的掺杂剂。还可用作氮准分子激光器的掺加气体。在气象、环境检测及其他部门用作示踪剂、标准气或配制标准混合气。在高压开关中用作灭弧和大容量变压器绝缘材料。也可用于粒子加速器及避雷器中。利用其化学稳定性好和对设备不腐蚀等特点，在冷冻工业上可用作冷冻剂（操作温度－45~0℃之间）。由于对α粒子有高度的停止能力，还用于放射化学。此外还作为一种反吸附剂从矿井煤尘中置换氧。

2、可用于有色金属的冶炼和铸造工艺，也可用于铝及其合金熔融物的脱气和纯化。在微电子业中，可用六氟化硫蚀刻硅表面并去除半导体材料上的有机或无机膜状物，并可在光导纤维的制造过程中，作为单膜光纤隔离层掺杂剂。加有六氟化硫的电流遮断器额定电压高，且不易燃烧，另外，六氟化硫还用于各种加速器、超高压蓄电器、同轴电缆和微波传输的绝缘介质。六氟化硫是应用较为广泛的测定大气污染的示踪剂，示踪距离可达100km。六氟化硫化学稳定性好，对设备不腐蚀，在冷冻工业中可作为冷冻剂（操作温度在-45～0℃之间），作制冷剂替代氟利昂，对臭氧层完全没有破坏作用，符合环保和使用性能的要求，是一种很有发展潜力的制冷剂。用作电气绝缘介质和灭弧剂，测定大气污染程度的示踪剂。

3、主要用于高压开关中灭弧，在大容量变压器和高压电缆中作为绝缘材料使用。可在核粒子加速器及避雷器X射线设备中作为气体的绝缘材料，利用SF6化学稳定性好，对设备不腐蚀，在冷冻工业中可作为冷冻剂（操作温度在－45～0℃之间），SF6对α-粒子有高度的停止能力，故在放射化学中也有应用；也可作为一种反吸附剂从矿井煤尘中置换氧。

4、用作电子设备和雷达波导的气体绝缘体。

气体监测

纯净的SF6气体虽然无毒，但在工作场所要防止SF6气体的浓度上升到缺氧的水平。SF6气体的密度大约是空气的五倍、SF6气体如有泄漏必将沉积于低洼处，如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险，设计户内通风装置时要考虑到这一情况。

在电弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它们都有强烈的腐蚀性和毒性。因此在电力系统GIS等应用SF6的工作场所，要加装SF6气体泄漏监测设备，SF6气体监测的主要方法有一下四种：

（1）电化学技术

电化学技术的原理是被检测气体接触到200°C左右高温的催化剂表面，并与之发生相应的化学反应，从而产生电信号的改变，以此来发现被检测气体。电化学技术其成本低、寿命长、结构简单，可以连续工作的特点。

（2）高压击穿技术

电击穿技术是从SF6在电力上的典型应用——作为绝缘气体应用在GIS开关柜中演变而来的。其工作原理是根据SF6气体绝缘的特性，从置于被检测空气中的高压电极间电压的变化来判断空气中是否含有SF6气体。因其结构相对简单，成本低，检测精度相对高的特点。

（3）红外光谱技术（IAC510）

红外光谱吸收技术（又称激光技术）的原理是SF6作为温室气体，对特定波段的红外光有很强烈的吸收特性。红外光谱技术的特点是成本高，结构复杂，灵敏度高，不受环境的影响和干扰，对环境的温度和湿度的变化所带来的检测误差很小，由于其是采用主动抽取测试点气体的原理，带来的效果是发现泄漏早，反应迅速。同时系统结构对工程实施中的布线也带来了很大的方便。

（4）电子捕获ECD原理

电子捕获检测器（electron capture detector），简称ECD。电子捕获检测器也是一种离子化检测器，它是一个有选择性的高灵敏度的检测器，它只对具有电负性的物质，如含卤素、硫、磷、氮的物质有信号，物质的电负性越强，也就是电子吸收系数越大，检测器的灵敏度越高，而对电中性（无电负性）的物质，如烷烃等则无信号。

应急处理

消防措施

危险特性：若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

有害燃烧产物：氧化硫、氟化氢。

灭火方法：该品不燃。切断气源。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。

泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。如有可能，即时使用。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

操作处置与储运

操作注意事项：密闭操作，局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具（半面罩）。远离易燃、可燃物。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易（可）燃物、氧化剂分开存放，切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。

包装方法：钢质气瓶

运输注意事项：铁路运输时需经生物试验证明合格，根据合格证托运。采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。严禁与易燃物或可燃物、氧化剂等混装混运。夏季应早晚运输，防止日光曝晒。铁路运输时要禁止溜放。