什么是过磷酸钙?

[拼音]：guolinsuangai

[外文]：single superphosphate

又称普通过磷酸钙，简称普钙，是用硫酸分解磷矿直接制得的磷肥。主要有用组分是磷酸二氢钙的水合物Ca(H2PO4)2·H2O 和少量游离的磷酸，还含有无水硫酸钙组分(对缺硫土壤有用)。过磷酸钙含有效P2O514％～20％（其中80％～95％溶于水），属于水溶性速效磷肥。灰色或灰白色粉料（或颗粒），可直接作磷肥。也可作制复合肥料的配料。

过磷酸钙是最早的化肥品种。自1842年J.B.劳斯在英国建成第一个生产厂以后，到20世纪50年代以前，一直是磷肥的主要品种。由于过磷酸钙的品位低，单位有效成分的销售费用高，随着高浓度磷肥产量的增长，它在磷肥总产量中的比例不断下降。其绝对产量(以P2O5计)长期保持在每年7～8Mt。在一些缺硫土壤地区，磷肥销售距离短的国家，或有副产硫酸和废硫酸找不到其他用途的地方，仍适宜生产过磷酸钙。

磷矿的质量直接影响产品的品位和质量，碳酸盐杂质含量高时，将增加硫酸的消耗定额；铁、铝、镁等的杂质含量高时，不但增加硫酸的消耗，而且还会使产品物理性质变坏（粘结和易潮湿）。对原料硫酸的质量无严格要求，可用浓度70％以上的工业硫酸；石油、钢铁和有机化学工业中的废硫酸，经适当处理分离除去有害杂质后也可用。

硫酸分解磷矿制造过磷酸钙的主要反应为：

2Ca5F(PO4)3＋7H2SO4＋3H2O

─→3Ca(H2PO4)2·H2O＋7CaSO4＋2HF

实际反应分两步进行：先是硫酸与部分磷矿反应生成磷酸和硫酸钙，这一步反应很快，几分钟内即可完成；生成的磷酸与另一部分磷矿反应生成磷酸二氢钙，这一步反应受液相扩散控制，速度很慢，要持续几天或几周。

反应中生成的氟化氢与磷矿中带入的二氧化硅或硅酸盐反应生成四氟化硅，部分逸出，部分水解为氟硅酸，留在反应物料中。磷矿中的一些伴生杂质矿物也参与反应：碳酸盐矿物迅速被硫酸分解，生成硫酸盐并逸出二氧化碳；铁、铝矿物被酸分解，形成酸式磷酸盐。生成过磷酸钙的反应是强放热的，大量反应热使物料温度升高到110～120℃，大量水分被蒸发，而且由于反应生成物析出大量结晶，物料迅速变得稠厚并干固成多孔状的固体物料。

反应速率和产品质量受磷矿粉细度、硫酸浓度、温度和磷矿与硫酸的用量配比的影响。磷矿粉细度由磷矿的反应活性（与磷矿结构有关的性质）来决定。生产中以通过100目和200目筛孔的质量百分数表示，磷矿磨细到约90％通过100目，60％～70％通过200目。提高硫酸浓度和温度能加速反应，但浓度和温度太高，会使起始反应的速度太快，生成的硫酸钙微小晶体沉积在磷矿粉的表面，形成一层致密的硫酸钙膜，阻碍硫酸与磷酸向磷矿粉内部扩散，使得后续反应进行缓慢。硫酸浓度和温度的选择，要根据磷矿的反应活性和矿粉细度来决定。通常硫酸浓度为65％～70％，温度约为70℃。硫酸与磷矿的用量配比，以100份磷矿用 H2SO4(100％)的份数表示，可根据磷矿的化学组分分析结果，按上述化学反应式进行当量计算，必要时也可通过实验决定。

有间歇 *** 作和连续 *** 作两种。早期建设的工厂多数采用间歇 *** 作工艺（图1）;后期建设的工厂一般采用连续 *** 作工艺（图2），连续 *** 作的劳动生产率和产品质量等比间歇 *** 作高。两种生产过程分为以下几步：

（1）磷矿粉与硫酸在混合器内反应 1～5min形成浆料。

（2）浆料流入化成室进行固化。

（3）固化后的物料从化成室移出并切碎，送至熟化仓库，使其继续反应几天或几周；熟化后的物料进一步打碎后即可出厂。需要颗粒产品时，可将熟化后或未经熟化的物料造粒。

（4）从混合反应器逸出的含氟气体，经水洗系统后排空。回收得到的氟硅酸溶液可加工成氟硅酸盐或其他氟化物。

参考文章

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