[发明专利]微粉化硫粉

说明书

提供了一种生产微粉化硫粉末产品的方法，包括由熔融硫和分散剂溶液制备微粉化硫乳液，包括浓度低于表面活性剂临界胶束浓度的表面活性剂。

技术领域

本发明涉及将单质硫加工成微粉化颗粒的方法。

背景技术

单质硫是多种工业应用中必不可少的成分，包括作物肥料应用、弹药制造和橡胶硫化。

现有技术中在肥料应用中使用颗粒单质硫的一个问题是，当以大于100微米尺寸的颗粒形式施用于土壤时，硫到达植物根部的速度非常慢。单质形式的硫不溶于水，因此不能被植物的根吸收。通过微生物作用转化为水溶性硫酸盐，随后很容易被植物根部吸收。

直接施用水溶性硫酸盐肥料是可能的，但吸收受到过度溶解以及不受控制的释放和淋失的影响，从而导致农业投入投资回报不佳。

当颗粒较小时，特别是当颗粒尺寸小于约30微米时，将颗粒单质硫转化为硫酸盐-硫的效率要高得多，该尺寸范围内的颗粒单质硫通常称为微粉化硫。当施用于植物生长的土壤时，微粉化硫可以在同一施用季节为植物提供养分，因此微粉化硫在肥料工业中具有应用价值。

在弹药制造中也有使用微粉化硫的应用，因为与大硫颗粒相比，细碎的硫颗粒燃烧效率和效果更高。在弹药制造中使用一致的、细粒度的微粉化硫颗粒可能会制造出更高质量和更可靠的弹药。

汽车和航空橡胶制造行业也需要大量的细硫粉用于橡胶的硫化。硫和橡胶之间的反应会产生非常坚硬和耐用的材料，其物理性能可以在相对较宽的温度范围内保持。因此，硫粉越细，与橡胶的反应越好，生产的橡胶质量越高。在乳胶工业中，细硫粉也广泛用作硫化剂，为产品提供强度。更细的硫颗粒可缩短固化时间，使得乳胶手套、床垫等产品具有更好的拉伸强度。

在其他应用中，涂料行业也使用非常细的硫粉作为调色剂。微粉化硫还广泛用作杀真菌剂、杀虫剂(insecticide)和除害剂(pesticide)，此外，还具有治疗人类皮肤病的药用价值。

可以通过在机械研磨设备中粉碎硫块来生产微粉化硫。传统的研磨结果取决于大量的能源消耗，特别是在获得非常细小的颗粒的情况下。此外，用于生产微粉化硫粉的研磨技术会造成火灾和爆炸危险。硫是一种易燃易爆物质，就其性质而言，机械研磨可能会导致爆炸风险。

因此，本领域需要生产微粉化硫颗粒的替代方法。

发明内容

一方面，本发明包括一种生产微粉化硫的方法，包括以下步骤：

(a)在包含浓度低于其临界胶束浓度(CMC)的表面活性剂的水性分散剂溶液中制备液态硫的乳液；和

(b)固化所述液态硫的液滴以产生微粉化硫悬浮液。

在一些实施例中，可以通过测量所述溶液中的CMC，以及确定使粒径和/或粒径变化最小化的表面活性剂的最佳浓度来优化表面活性剂的量。可以通过使用本领域技术人员已知的标准技术和设备测量表面张力来测量表面活性剂的CMC。优选地，所述表面活性剂的浓度小于其CMC的约75％、50％、40％、30％或20％。

表面活性剂可包括阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，例如萘磺酸盐或辛基苯酚乙氧基化物。

在优选的实施例中，表面活性剂浓度小于约0.75％(wt.)。

另一方面，本发明可包括微粉化硫产品，其中平均或中值粒径为约5微米或更小，或优选约3微米或更小。另一方面，本发明可包括微粒化硫产品，其中95％的颗粒尺寸小于约12、10、9或8微米。

另一方面，本发明可以包括分散在包含水性分散剂的溶液中的微粉化硫粉末产品，该水性分散剂包含浓度低于1.5％(wt.)且低于其临界胶束浓度(CMC)的表面活性剂。在优选的实施例中，平均或中值粒径小于约5微米，或小于约3微米，且平均或中值粒径在存储24小时、2、3、4、5、6、7或30天基本不增加。