[发明专利]微粉化硫粉及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为于2011年10月11日提交的美国专利申请13/263,879的部分延续案，该美国专利申请为于2010年3月9日提交的PCT/CA2010/000331的国家阶段，该国际申请要求于2009年3月9日提交的CA 2,657,531的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明属于矿物加工领域，更具体而言，本发明涉及将块状硫转化为微粉化粉末的方法。

背景技术

单质硫在多种工业应用中为必要的成分，举例来说，这些工业应用包括农作物施肥、弹药制造以及橡胶硫化。

在施肥中使用颗粒状硫的现有技术所存在的问题之一是，在以超过100微米尺寸的大颗粒形式施用时，单质硫非常缓慢地到达缺乏养分的植物根部从而传递所需的养分。这是因为处于原始单质形式的硫不溶于水，因此不能被植物的根部所吸收。然而，土壤中的细菌以单质硫为食物并将其转化成水溶性的硫酸盐，该水溶性的硫酸盐随后易于被植物根部所吸收。

直接施用水溶性硫酸盐肥料所存在的问题是，该方法存在着在连续降水期间过度溶解、不受控的释放以及淋失这些缺陷，从而导致农业投入投资回报差。然而，在施用粒度小于约30(<30)微米的小尺寸颗粒状硫时，颗粒状硫的吸收及转化是最佳的并且更有效。当将细碎的微粉化硫施用至植物时，其在相同的施用季节中可以为植物提供养分-就这点而论微粉化的硫(<30微米)在肥料工业中具有极大的价值和适用性。因此，若有制备大量微粉化硫颗粒的实用或有效的手段，则在肥料工业中是很有用的。

也可在弹药制造领域使用微粉化硫，这是因为细碎的硫颗粒的燃烧效率和效益更高。据信，在弹药制造领域使用尺寸一致的细碎的微粉化硫颗粒将制造出质量更高且更为一致的弹药。

汽车和航空轮胎制造工业也使用大量微细硫粉将橡胶硫化。硫和橡胶之间的反应会形成非常硬且具有耐久性的橡胶，这种橡胶可以在相对宽的温度范围内保持原状。因此，硫粉越细，硫粉与橡胶之间的反应效果就越好，并且所制备的轮胎的质量越高。在其他应用中，油漆工业也使用非常细的硫粉作为颜色混合成分。微粉化的硫被广泛用作杀真菌剂、杀虫剂和农药，并且还具有治疗人体皮肤疾病的医疗用途。

用来制备微粉化硫粉的现有工艺既危险而且耗费能量。目前通常是通过在机械研磨设备中将硫块粉碎来制备微粉化硫粉。尤其是在获得非常小尺寸的颗粒的情况中，常规的研磨结果取决于大量的能量消耗。因此，如果可以确定这样一种微粉化硫粉制备方法，该方法或者采用除机械研磨之外的其他手段、或者采用显著降低能量需求的机械研磨工艺，则从经济角度考虑其将是可取的。

用来制备微粉化硫粉的现有研磨技术所存在的另一问题是研磨工艺所存在的火灾和爆炸风险及危害性。硫是可燃的爆炸性物质，其本身在机械研磨时可能存在爆炸风险。因此，过去人们在将硫研磨成微粉化产品时需要安装昂贵的防火系统以保护人身安全并防止事故的发生。如果可找到减小火灾或爆炸危险的微粉化硫的方法，则该方法优于现有技术的方法。

碾磨工艺的其他缺点包括：对于操作者而言工作环境非常吵。就碾磨介质和设备整体而言，常规的碾磨或研磨技术要求持续的维护和定期的介质更换，这导致生产成本增加。降低维护成本和介质成本是可取的，并且若存在无需研磨而将硫微粉化的手段，由于研磨介质本身(尽管少量)不会污染到最终产品，则理论上可以降低最终产品的污染程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种由块状硫制备微粉化硫粉的方法，该方法克服了现有技术中所存在的问题。

在本发明的第一实施方案中，提供了一种制备微粉化硫颗粒的方法。该方法包括以下步骤：将固体硫原料加热至高于硫熔点的温度，使得硫原料熔融并形成液体硫；通过将分散剂与溶剂以所选比例混合来制备分散剂溶液；在加压条件下容纳所述分散剂溶液并将该分散剂溶液的温度提高至约等于液体硫的温度；将液体硫和分散剂溶液共混以制备乳化的硫悬浮液；将乳化的硫悬浮液冷却至低于硫熔点的温度；从该乳化的硫悬浮液中去除分散剂溶液以保留硫颗粒；以及将硫颗粒干燥。