硫磺及其基本应用

一、硫磺

硫 黄,英文名 sulphur

    分子式 S

    分子量 32.06

    性状： 黄色或谈黄色粒（粉）状或片状。沸点444.6℃，易燃烧。一般燃烧温度248～261℃，浓度达到95g／立方厘米时有爆炸性。不溶于水。略溶于乙醇和乙醚。溶于二硫化碳、xxxx和苯。

    物化性能：黄色固体粉未，有几种同素异形体，其中最稳定的是正交晶体硫，熔点112.8℃，另一斜晶体硫，熔点心119℃，通常为两者的混合物，熔点115℃，相对密度2.07，30.4℃ 时蒸气压0.53mPa,不溶于水，微溶于乙醇和乙醚，结晶状物易溶于二硫化碳，无定形物则不溶液于二硫化碳。此物容易燃烧，并易被水缓慢分解。

    毒性： 硫磺有杀虫、杀螨和xx作用。对白粉菌科真茵抱子具有选择性，因此多年来用作该科病害的保护性xx剂，对螨类也有选择毒性，可用于杀螨。50％硫磺悬浮剂对大白鼠急性经口毒性LD50>10000mg/kg。

     硫化物：硫化物一般指金属与硫形成的化合物。也包括硫化氢、硫化铵、非金属硫化物和有机硫化物。除硫化钠、硫化钾、硫化钙等少数硫化物能溶于水并起水解作用外，其他金属的硫化物大多数不溶于水。在分析化学中，利用硫化物的溶解度不同，可将金属元素从它们的盐类混合物中分离出来，并从硫化物的颜色不同而鉴定金属离子。有硫化物（如硫化钠Na 2S）和氢硫化物（NaSH）两类。自然界中有许多硫化物矿石如辉铜矿、辉银矿、方铅矿等。广泛用于染色工业和制革工业。可由金属与硫直接化合制取。许多硫化物可以硫化氢作用于金属的可溶性盐而制得。

二、硫磺的几种专门应用

1、硫磺的基本应用

硫磺广泛应用于农业、医药、橡胶、建材、火药、火柴、酿酒和制糖等各领域。其中专用硫磺在国民经济中占有特殊地位，具有需求量小、但价格远较普通硫高的特点，可以根据生产和应用制成诸如颗粒、细微粉末、块、锭、板、条、片等各种规格。近年来英、德、法、美等国家都建立了专用硫磺的生产。随着原油加工量的增加，我国硫磺产量越来越大，综合利用硫磺资源，提高产品经济效益，开发其新的用途已迫在眉睫。本文结合国内外硫磺产品发展情况，讨论了硫磺的几种专门应用。

2、硫磺的几种专门应用

2.1聚合硫

聚合硫也叫不溶性硫，是硫磺的聚合体，不溶于二硫化碳，具有热塑性，温度过高时易转化为可溶性硫磺，xx，常温下有一定的化学稳定性和化学惰性，其中的硫含量为55～99%ω_B。其主要用途是用作橡胶硫化剂，尤其是子午线轮胎用橡胶硫化剂。其优点是配入胶料后不会产生“喷霜”现象，也不会产生早期硫化（焦烧），能保持胶料组份均一，表面新鲜，增进胶与胶、胶与骨架材料的粘着，克服缺粘造成的加工困难，并且可剔除涂浆工艺，节省汽油，清洁环境，是硫化剂中的佳品。随我国环保标准的日益严格，子午线轮胎是未来发展的重点，可以预见聚合硫的需求量将会越来越大。

聚合硫的生产一般是将硫磺熔体或过热硫蒸汽在低温介质中淬火，具体有四种方法：

（1）、汽化法：将加热到沸点以上的过热硫蒸汽高速喷进含有稳定剂的冷却介质中，得到的是可溶性硫与不溶性硫的塑性化合物，待固化后用CS₂萃取，得到纯不溶性硫。常用的稳定剂有卤素及其衍生物、稀烃、硫化物以及L酸-L碱体系。

（2）、熔融法：与汽化法大致相同，区别在于把过热硫蒸汽换成过热硫磺熔体。

（3）、接触法：通过在酸性介质中通入SO₂和H₂S气体进行接触反应制取。

（4）、辐射法：在酸性介质中辐射含硫化合物。

在世界上以美国的不溶硫的生产水平{zg}，其中Stuffer公司能生产高纯度不溶性硫。国内北京橡胶设计研究院在七十年xx发了不溶性硫生产技术，并在上海瓦屑镇化工厂实现了工业化。

2.2硫磺尿素

硫磺尿素是指在球状尿素上涂覆上一层硫磺，这层涂覆的硫磺开始时不渗水，而后能在土壤中缓慢水解。一般涂覆后的硫磺尿素颗粒直径为0.85～2.8mm。因硫磺外壳减缓了尿素养分的有效化、防止氮素损失而提高了其利用率，是一种成熟且最有前途的水溶性缓效肥料。作为肥料，硫磺尿素比普通尿素具有以下优点：

（1）、由于硫xx不溶于水，使用硫磺尿素可有效地降低尿素在土壤中的溶解速度，显著的提高庄稼对其吸收率，减少了尿素的流失。

（2）、由于溶解速度低，可以减少施肥次数。

（3）、由于添加了硫这种必要的营养元素，可使庄稼生长得更好，因为尽管硫不溶于水，但在土壤中会缓慢地被氧化而被植物所吸收。尤其适用于美国、加拿大、澳大利亚、远东和比利时等土壤中缺硫地区。

（4）、由于硫具有低吸湿性，与普通尿素相比，硫磺尿素即使在高热和潮湿的地区也不易破碎。

目前硫磺尿素的生产工艺有两种：一是由美国TVA（Tennessee Valley Authority）开发的TVA滚筒喷涂工艺，该工艺是将硫磺在滚筒中喷涂到球状或粒状的尿素上。另一种是由加拿大Vancouver British Columbia大学开发的交替法喷动床生产工艺，另外法国的PEC工程公司也开发了类似的喷动床工艺，用以生产粒状和小球状化肥。国内尚没有此类研究的报道。

2.3硫磺混凝土

硫磺混凝土是一种热塑性材料，由改性硫磺、矿质骨料、填料等按比例在138℃左右混合浇铸而成。和普通水泥混凝土相比，改性硫磺代替了水泥和水作为混凝土的胶结剂，构成了高强度的硫磺混凝土，其平均压碎强度为48Mpa.

   硫磺混凝土在第二次世界大战期间就已经开始作为一种结构材料进行使用，但那时使用的是未经改性的硫磺。普通的正交硫磺在95.4℃以上时晶型稳定，而单斜晶硫在143℃以上时晶型稳定。温度在上述范围内变化时，硫有晶型转变。在浇铸和冷却过程中会引起同素异晶转变，其内部产生残余应力，变得有空隙、性脆而易开裂。

七十年代，美国、加拿大、奥地利等国相继开发了新的硫改性方法，使硫塑化并在硫改性时晶型稳定，此后才使得硫磺混凝土的应用取得突破性进展。研究结果表明，将不饱和烃加入硫磺中进行反应可制得改性硫。马来酸、苯乙烯、二聚环戊二烯（DCP）等都有这个效果。工业上常用的是二聚环戊二烯和环二烯的低聚物。采用DCP进行硫的改性，所产硫磺混凝土的性能好，而且DCP价格低、不燃烧。

硫磺混凝土已成功应用于防腐领域，具有较好的耐蚀性能。特别是在酸性环境中，由于普通水泥的水化产物易与腐蚀性介质发生化学反应而溶解，造成材料强度的降低，而在硫磺混凝土中由于硫磺填充于混凝土间隙并包裹于混凝土周围，使材料的密实度大大增加，也使得腐蚀性介质难以渗入到材料的内部，同时大量填充于材料内部及包裹于混凝土表面的硫磺对抵御腐蚀性介质的侵蚀有很大的作用。

2.4Na-S电池

Na-S电池是随着环保法规对燃料油汽车尾气的排放要求日益严格而开发的，Na-S电池的主要优点是能量密度大，体积小，价格低，设计灵活，不受环境温度的影响，不会因自动放电而使电能消耗，但其内部工作温度必须维持在300℃以上，因此绝缘性能要求较高。

美国加利福尼亚汽车协会规定到2003年每年电瓶车的比例要达到10%，日本MITI也制定了到2000年每年生产10万辆电瓶车的计划并投入专项基金进行高性能电池的开发，这一切已大大刺激了Na-S电池的发展^（3）。正在致力于Na-S电池开发的公司有Ford、BMW、Volksugen、ABB Hochenergie batterie、Slient Power、AEG Zebra Yuasa等。

据Slient Power公司宣布，该公司在德国生产的Na-S电池由3360块小电池组成，每块小电池含硫26克，也就是每个Na-S电池含硫87kg,电池总重100～200kg。而ABB Hochenergie batterie公司开发的电瓶汽车充电一次可行驶150km,{zg}时速为80km。但国内尚未见有关Na-S电池研制的报道。

3、建议