[发明专利]用于制备含有分散的微粉化的硫的肥料的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2010年8月27日提交的美国专利申请序号61/377,509的优先权，其内容为所有目的通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及一种用于制备肥料的方法，所述肥料含有结合在肥料中的分散的单质硫细粉，即微粉化的硫。

现有技术描述

大部分商业的肥料生产方法包括在酸性和碱性起始成分之间的反应，以生成中和的或部分中和的最终产品，其被粒化(granulated)、造粒(prilled)、旋转成型或喷雾干燥。此外，由于与硫对农作物产量的影响有关的有益效果，即对其他植物养分如氮和磷的更有效的吸收以及降低碱性土壤pH的能力，所以在尝试发展用于制备含硫肥料的方法的方面，已经花费了相当多的努力。

肥料的最普通的实例之一是硫酸铵，其具有向植物贡献氮的铵阳离子和向植物贡献硫的硫酸根阴离子。硫酸铵在水中高度可溶，能够以迅速的施肥量(dose)向植物提供两种成分。不幸的是，大雨能够加速硫酸根从土壤中滤出，并且使植物能够从以硫酸根形式的硫的存在所获得的潜在的最大有益效果被弱化。对植物的这一迅速但不持久的硫施肥量驱使了发展含有单质硫的肥料的努力。含有单质硫作为肥料组合物的一部分的优点在于，单质硫将随着时间而氧化，向植物提供了持续的、延时释放的硫酸根施肥量。单质硫也较不容易被洗掉，所以将在植物附近的土壤中残留更长的时间。

在处理单质硫时的问题之一是，经济和安全地产生细的硫粒子。目前所用的方法包括对固体硫的物理研磨(球磨)或者将细的熔化的硫粒子喷洒至水中。这些方法造成一些缺点，包括但不限于安全性、产品和成本的一致性和操作费用。向肥料中加入这些硫粒子造成额外的困难，所述困难涉及硫涂层的完整性(integrity)、可以结合到肥料中的单质硫的量、以及在单质硫在肥料例如粒料中达到均匀分布方面的困难。

结合在肥料颗粒中的单质硫的粒径也将影响它以及时的方式被氧化而使得在种植季节期间都有可用的硫酸根的能力。这些单质硫粒子越细(平均颗粒直径越小)，则它们越容易被氧化成硫酸根。作为比较基础，预期在现有商业肥料中所述的硫粒子最佳也要在施肥之后六至八周才开始向植物贡献硫酸根硫。

为所有目的通过引用结合在此的美国专利3,333,939教导了一种需要加工固体硫粒子的方法，以及使用熔化的硫的备选方法。前者具有与加工细粉尘有关的危险，而后者抑制了在施肥之后肥料组分向土壤的均匀分布。

为所有目的通过引用结合在此的专利申请2006/0144108教导了两种方法，其中液态的(熔化的)硫被加入磷酸铵反应容器中或被加入造粒机中，以将单质硫分散到所制得的颗粒中。在反应器中的磷酸与浓缩的氨水或与无水的氨气化合。所述的第二种方法涉及单质硫粒子在水中的浆料，该浆料被添加至含有磷酸和氨的被搅拌的预中和器反应器中。通过向预中和器中加入硫浆料，因为受到更好的混合，所以获得更高的载硫量而不会经历堵塞。

如在上文讨论的现有技术中所述，拥有改善的用于制备结合细的(微粉化的)硫粒子的肥料的方法，是有益的。

公知单质硫在无水氨中是可溶的(Ruff和Hecht，“关于硫铵及其与硫氮的关系(Uber das Sulfammonium and seine Beziehungen zum Schwefelstickstoff)”，Z.anorg.Chem.第70卷，1911；美国专利号4,824,656；美国专利申请公布2006/00443002；迈阿密召开的第二届磷石膏国际研讨会会议录(Proceedings of the 2nd International Symposium on Phosphogypsum held in Miami)，Fl，12月10-12日，1986第143页；和WO2004/109714)。

发明概述

在一个方面，本发明提供了含有微粉化的硫粒子的肥料组合物的制备方法。

在本发明的一个方面，提供了一种方法，通过此方法，可以通过改变在特定溶液中的溶解的硫的浓度来控制和改变在肥料组合物中的硫细粉的平均粒径。

在发明的另一个方面，离散的单质硫粒子和絮凝物可以被结合至肥料化合物中，以得到其中结合了单质硫的传统肥料产品。

优选实施方案详述

正如Ruff和Hecht教导的，来自所有来源的单质硫可以溶解到液态的无水氨中或液态的含水氨中，形成氨-硫溶液，在下文中，称为AMS溶液。AMS溶液可以具有不同的溶解在其中的单质硫的浓度，所述浓度由AMS溶液的温度、压力和水含量控制。