磷肥

2019-03-10 14:02:24

磷肥 - 正文

以磷礦為原料生產的含有作物營養元素磷的化肥。最早的磷肥是過磷酸鈣,現已逐漸被磷酸銨和重過磷酸鈣等高濃度磷肥取代。磷酸銨類肥料和硝酸磷肥等的生產過程雖與上述磷肥生產過程相近(或密切相聯),習慣上也把它們歸屬於磷肥範疇,實際上,它們是既含營養元素氮,又含營養元素磷的複合肥料。1980-1981肥料年度,世界磷肥總產量(以P2O5計)為34.44Mt。中國1983年的產量為 2.666Mt。磷礦粉直接施肥,在美國、蘇聯和中國等有一定的數量,但都不統計在磷肥的產量內。美國在新開墾地上大量施用磷礦粉作為土壤磷素的基礎。近年來,大量的肥效研究和施肥實踐證明,活性高的磷礦粉在酸性土壤上有較好的效果。

功能 磷在植物體內是細胞原生質的組分,對細胞的生長和增殖起重要作用,磷還參與植物生命過程的光合作用、糖和澱粉的利用和能量的傳遞過程。植物幼苗吸收磷很快,適時施用磷肥能促進植物苗期根系的生長,保證植物生長健壯。植物在結果時,磷大量轉移到籽粒中,使得籽粒飽滿。磷肥的有效成分常常是不同的磷酸鈣鹽或與其他組分組成的玻璃體物質。其有效組分的品位以五氧化二磷的百分含量表示。磷肥分水溶性和枸溶性兩類(見表):水溶性磷肥是速效磷肥,對土壤和作物的適用性比較廣;枸溶性磷肥不溶於水,只溶於枸櫞酸銨(即檸檬酸銨)或2%枸櫞酸(即檸檬酸)溶液,多數隻適用於在酸性土壤上施用。

原料 磷礦是生產磷肥的主要原料之一。其主要礦物是氟磷灰石Ca5F(PO4)3(見彩圖)。

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但純的氟磷灰石很少見。其結構中的一些組分常被其他組分所取代,被取代的磷灰石礦物統稱為細晶磷灰石。天然磷礦中含有多種雜質礦物,如石灰石、白雲石、含鐵或鋁的礦物、矽石和矽酸鹽礦物等。採用分級、水洗脫泥、浮選和其他方法進行富集處理,最大限度排除雜質礦物,變天然磷礦石為商品磷礦,這是磷肥生產必不可少的步驟。不同的磷肥加工方法對磷礦的質量要求不一樣。用於磷肥酸法生產的磷礦,要求把鐵、鋁、鎂和泥質等含量限制到較低限度;在磷肥的熱法生產中,磷礦中的含矽礦物一般是有益的;在鈣鎂磷肥生產中,磷礦中的含鎂礦物與含矽礦物不需要預先除去。

生產方法 生產磷肥首先是分解磷灰石的堅固結構,並把它轉變成可溶的磷酸鹽或玻璃體物質(水溶性或枸溶性)。生產高濃度品種時,需部分或全部除去磷礦中的無用組分。生產方法分兩大類:

①酸法用硫酸、磷酸、硝酸或鹽酸分解磷礦, 並把磷礦中的鈣以鈣鹽的形式分離或固定(圖1)。這是磷肥的主要生產方法,其中特別是硫酸法。硫酸分解磷礦,將硫酸鈣分離後製得磷酸。磷酸是生產高濃度磷肥和複合肥料的中間原料。酸法又稱為濕法,用酸法製得的磷肥,常統稱為濕法磷肥。

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②熱法利用高溫分解磷礦, 並進一步製成可被作物吸收的磷酸鹽或玻璃體物質(圖2)。這類生產方法所製得的產品往往不溶於水,屬枸溶性磷肥。磷肥的熱法生產習慣上還包括元素磷和熱法磷酸生產,再以熱法磷酸為原料加工成高濃度磷肥。用熱法製得的磷肥常統稱為熱法磷肥。

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主要品種 近代產量最大的磷肥品種是磷酸銨類肥料,此外,磷肥主要品種(見表)有:重過磷酸鈣,這是從50年代起發展起來的高濃度磷肥,現在產量約占世界磷肥總產量的15%~20%。過磷酸鈣,從50年代起,多數國家已停止發展,一些國家仍保留原來的生產,供缺硫的土壤使用。鋼渣磷肥,曾是西歐酸性土壤上施用的主要磷肥,現在仍有生產。磷酸二鈣,僅在有廢鹽酸的地方少量生產。脫氟磷酸鈣(俗稱脫氟磷肥)和鈣鈉磷肥,只是在個別地方有生產。熔融鈣鎂磷肥,在中國大量生產。偏磷酸鈣,僅在美國試生產過。

環境保護 磷肥生產中有氟、粉塵和磷石膏等有害物質和廢物排出。用水洗滌處理含氟廢氣並回收含氟溶液,可加工成氟矽酸鹽、氟化鋁和冰晶石等工業氟化物。含氟污水可用石灰處理後循環使用或排放。大量磷石膏目前多數是堆置或排入江海中,一些地區用於改良鹽鹼地,但近年來十分重視其綜合利用。磷石膏經過淨化後,可以用於以下方面:①石膏製品和建材石膏;②水泥的緩凝添加劑;③制硫酸水泥(見硫酸工業);④用於生產硫酸銨。(見彩圖)

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