磷肥全稱磷素肥料。磷肥以磷為主要養分的肥料，磷肥肥效的大小(顯著程度)和快慢決定于磷肥中有效的五氧化二磷的含量、土壤性質、放肥方法、作物種類等。

農業是一個國家發展的基礎，糧食保障關乎國家的戰略安全。而農業生產離不開磷肥，所以磷肥產業對一個國家來說同樣重要。近年來世界磷肥工業逐漸復蘇，生產能力增長較快，中國、美國及摩洛哥成為世界三大磷肥生產國。2007年磷肥產量比2006年增長了5%，達到2520萬噸，接近歷史zui高產量。

中國磷肥工業經過20多年來的階段性擴張升級，已經實現了由磷肥進口大國向磷肥制造大國的變革。截止“十五”末期，中國磷肥產量和消費量已位居世界*，磷肥消費基本擺脫依賴進口的局面；產品結構有了較大改善，磷肥產業集中度不斷提高；大中型磷肥裝置的技術裝備達到*水平；行業經濟效益好轉。云、貴、川、鄂、豫、魯等地磷肥產業發達，是中國磷肥的主要產區。磷肥產品的數量、品質、生產技術，以及磷肥行業的設備制造、企業管理、市場營銷和盈利水平，都實現了由量變到質變的跨越；磷肥品種也從單一養分、低濃度，向高濃度、復合化、多品種發展。

• 磷肥的原料

   磷肥生產的主要原料是磷礦和硫酸，隨著中國磷肥工業的快速發展，磷肥生產原料的供應已經顯現緊張局面，的磷礦資源已經成為中國重要的戰略性資源之一。中國生產硫酸的硫資源主要來自硫鐵礦、冶煉煙酸和進口硫磺，與國外硫酸生產原料主要為硫磺有較大不同。中國硫磺資源比較貧乏，硫酸生產對進口硫磺依存度較高。因此，為保證中國磷肥工業的可持續發展，我們需要對磷肥生產所需原料——磷礦資源和硫資源的儲量、特點及保障能力有比較清楚的認識，具體分析如下： 磷礦資源 資源現狀 ，中國磷礦資源比較豐富，已探明資源總量僅次于摩洛哥，位居*二位。據全國礦產儲量通報報道，截止2004年底，全國共有礦產地440處，其中大型礦72處，中型礦137處，分布在全國27個省市自治區，查明資源儲量163.40億噸，其中基礎儲量38.94億噸，資源量124.46億噸，目前可采儲量18.92億噸。

1. 我國磷肥的種類

     目前，我國的磷肥的品種主要有過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨及復合肥。

①過磷酸鈣：過磷酸鈣為灰白色粉末或顆粒，含五氧化二磷14%到20%，硫酸鈣40%到50%，此外，還有游離硫酸和磷酸等。

②重過磷酸鈣：重過磷酸鈣是用磷酸和磷灰石反應，所得產物中不含硫酸鈣，而是磷酸二氫鈣，這種產品被稱為重過磷酸鈣，為灰白色粉末，含有效五氧化二磷高達30%到45%，為普通過磷酸鈣的兩倍以上。

③磷酸一銨：磷酸一銨又稱磷酸銨，目前我國應用普遍，是一種以含磷為主的高濃度*氮磷復合肥。含有效五氧化二磷60%左右，含氮量12%左右。外觀為灰白色或淡黃顆粒。不易吸濕，不易結塊，適用于各種作物和各類土壤，特別是在堿性土壤和缺磷較嚴重的地方，增產效果十分明顯。

④磷酸二銨：磷酸二銨又稱磷酸氫二銨，是含氮磷兩種營養成分的復合肥，含五氧化二磷53.75%，含氮21.71%，是目前應用zui廣泛的磷肥產品。磷酸二銨呈灰白色或深灰色顆粒，易溶于水，不溶于乙醇。

⑤磷酸二氫鉀：磷酸二氫鉀是由適當比例的磷酸一銨和碳酸鉀發生中和反應生成的產品。含有磷和鉀兩種元素，用來供植物生長發育的需要，主要用作農作物中后期葉面噴肥。

⑥氮磷鉀復混肥：氮磷鉀復混肥是采用物理方法，將各種單質肥料混合攪拌而成，其營養成分包含氮肥、磷肥和鉀肥，在包裝袋上有明確的養分含量標識，使用比較方便。

⑦氮磷鉀復合肥：氮磷鉀復合肥是讓氮磷鉀等原料進行化學反應，然后再噴漿造粒生產而成的產品，相對于復混肥來說，其養分含量均勻，顆粒大小一致。

• 磷肥的生產

1. 酸法磷肥生產過程的組織

    用無機酸（硫酸、鹽酸、磷酸等）分解磷礦制造出的磷肥統稱為酸法磷肥（或稱濕法磷肥），酸法磷肥包括普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣、富過磷酸鈣和磷酸氫鈣以及氨化過磷酸鈣等多種，它們的比較如前述表1所示。任務一主要介紹普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣的生產過程的組織。

①磷礦的富集

磷礦的富集常用浮選法。浮選是根據磷礦中有用礦物磷灰石與脈石（如石英）對水潤濕性的不同而將它們分離的。磷灰石常以0.2㎜左右的顆粒以星狀分散于礦石中。選礦時，將礦石粉碎并加水磨成礦漿，添加浮選劑以提高磷灰石的憎水性或脈石的親水性，向礦漿中鼓入空氣，磷灰石附在氣泡上浮在礦漿表面，形成穩定的泡沫層，分出并脫水而得磷精礦，脈石則成尾礦。

②普通過磷酸鈣生產

制造普通過磷酸鈣是用硫酸分解磷礦粉，經過混合、化成、熟化工序完成的。其主要化學反應為：

2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3H2O →3Ca(H2PO4)2·H2O+7CaSO4 +2HF↑

    上述反應是分兩個階段進行的。*階段是硫酸分解磷礦生成磷酸和半水硫酸鈣，該反應在化成室中完成的：

             Ca5(PO4)3F+5H2SO4+2.5H2O → 3H3PO4 +5CaSO4·0.5H2O +HF↑

這是一個快速的放熱反應，一般在半個小時或更短時間即可完成，反應物料溫度迅速升高到100℃以上，隨著反應的進行，磷礦不斷被分解，硫酸逐漸減少，CO2、SiF4和水蒸氣等氣體不斷逸出，固體硫酸鈣結晶大量生成，使反應料漿在幾分鐘內就可以變稠，離開混合器進入化成室后，便很快固化。

第二階段是當硫酸*消耗以后，生成的磷酸繼續分解磷礦而形成磷酸一鈣：

     Ca5(PO4)3F+ 7H3PO4+5H2O → 5Ca（H2PO4）2·H2O +HF↑

在化成室的后期隨著分解反應的進行，從溶液中不斷析出Ca（H2PO4）2·H2O結晶。接著還要在倉庫堆放7~15天（稱為“熟化”），達到規定標準后才能作為產品出廠。

③重過磷酸鈣的生產

重過磷酸鈣是由磷酸分解磷礦中的氟磷灰石而得到的產物，其化學反應式為：

    Ca5(PO4)3F+ 7H3PO4+5H2O →5Ca(H2PO4)2·H2O +HF↑

反應時也同時發生副反應，如生成少量的磷酸氫鈣：

    Ca5(PO4)3F+ 2H3PO4+10H2O→ 5CaHPO4·2H2O +HF↑

鐵、鋁氧化物分解，生產難溶性磷酸鹽：

        (Fe，Al)2O3+ 2H3PO4+ H2O → (Fe，Al)PO4·2H2O

另外，還有碳酸鹽的分解：

        (Ca，Mg)CO3+2H3PO4→ (Ca，Mg)(H2PO4)2·H2O +CO2↑

磷礦中的酸溶性硅酸鹽分解成硅酸，硅酸又與氟化氫作用生成四氟化硅和氟硅酸，而氟硅酸又轉化為氟硅酸鹽，四氟化硅呈氣態逸出。磷酸分解磷礦主要受擴散控制，影響分解反應的因素有：磷酸濃度、反應溫度、混合強度和磷礦粉顆粒度等。

1. 熱法磷肥生產過程的組織

熱法磷肥是指在高溫（高于1000℃）下加入（或不加入）某些配料分解磷礦制得的磷肥。此類肥料均為非水溶性的緩效肥料，但肥效持續時間長，不易被土壤固定或流失，故肥料的總效果及利用率比較高，所以在一些硫資源缺乏、能源充足的地方，發展不需要硫酸的熱法磷肥是非常合適的。熱法磷肥的生產方法有熔融法和燒結法兩種，主要品種有：鈣鎂磷肥、脫氟磷肥、燒結鈣鈉磷肥、偏磷酸鈣及鋼渣磷肥等。本任務主要介紹鈣鎂磷肥和脫氟磷肥的生產工藝過程。

①鈣鎂磷肥生產

鈣鎂磷肥生產按所用能源不同分為：高爐法（以焦炭或無煙煤為燃料）、電爐法（以電力為能源）、平爐法（以燃油為能源）。我國主要是以高爐法生產鈣鎂磷肥。

鈣鎂磷肥生產的zui主要的問題是確定合適的配料比。配料的原則是：生產有效P2O5含量高的產品；有較低爐料熔融溫度及良好的流動性。配料時關鍵是要控制好氧化物的摩爾比，如鎂硅比MgO / SiO2、鎂磷比MgO / P2O5、余鈣堿度（CaO+ MgO-3 P2O5）/ SiO2等。

②脫氟磷肥生產

依據氟磷灰石中氟離子F-可被離子半徑相近的OH-同晶取代生成羥基磷灰石的原理，在天然磷礦中添加適量的硅砂、無水芒硝等添加劑，在水蒸氣存在下，于1350℃以上的高溫，使氟磷灰石轉變為可被植物吸收的α-磷酸三鈣或硅磷酸鈣可變組成體。因生產方法不同，脫氟磷肥的生產方法有燒結法和熔融法兩種。生產燒結脫氟磷肥生產過程中因配料不同，其發生的化學反應和要求的操作條件（特別是溫度）亦不相同。適宜的爐料燒結溫度應略高于爐料開始軟化的溫度，但又不能過分接近爐料的熔融溫度，避免產生爐料粘結或粘壁現象的發生，以保證過程的正常進行。在適宜的爐料燒結溫度下，各種化學反應進行得，其轉化率也達到zui高。熔融脫氟磷肥的生產方法和鈣鎂磷肥相似，包括爐料熔融和熔體水淬驟冷兩個主要工序。熔融脫氟磷肥是選用熔點較低（≤1400℃）的磷礦，不添加熔劑，使磷礦在高溫熔融條件下與水蒸氣接觸進行脫氟，發生的化學反應與低硅法燒結脫氟磷肥基本相同，熔體經水淬驟冷后形成含部分高溫型磷酸三鈣玻璃質肥料，因沒加熔劑使產品含有效P2O5的含量較高。

1. 磷肥生產工藝圖

 ①濕法工藝

②熱法工藝

綜上所述：要合理利用磷肥就必須對磷肥的原料以及其來源都要有所了解，磷肥的種類很多，用途也差別較大，只有充分了解其產出工藝，才能生產出高質量的磷肥來為我國的農業生產服務。

PS：（1）DAP：磷酸二銨

MAP：磷酸一銨

NPK：復合肥料：含N、P、K三種元素。

（2）富礦：P2O5含量在30%以；上中品位礦（P2O5含量在26%-30%之間）；

低品位礦（貧礦：P2O5含量低于26%）。