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過磷酸鈣,又稱普通過磷酸鈣,簡稱普鈣,是用硫酸分解磷礦直接製得的磷肥。主要有用組分是磷酸二氫鈣的水合物Ca(H2PO4)2·H2O 和少量遊離的磷酸,還含有無水硫酸鈣組分(對缺硫土壤有用)。過磷酸鈣含有效P2O514%~20%(其中80%~95%溶於水),屬於水溶性速效磷肥。灰色或灰白色粉料(或顆粒),可直接作磷肥。也可作制複合肥料的配料。

1 過磷酸鈣 -簡介

過磷酸鈣又稱普通過磷酸鈣,簡稱普鈣,是用硫酸分解磷礦直接製得的磷肥。主要有用組分是磷酸二氫鈣的水合物Ca(H2PO4)2·H2O 和少量遊離的磷酸,還含有無水硫酸鈣組分(對缺硫土壤有用)。過磷酸鈣含有效P2O514%~20%(其中80%~95%溶於水),屬於水溶性速效磷肥。灰色或灰白色粉料(或顆粒),可直接作磷肥。也可作制複合肥料的配料。

性 狀:深灰色、灰白色、疏鬆狀物。水溶性速效磷肥、弱酸性。
過磷酸鈣是最早的化肥品種。自1842年J.B.勞斯在英國建成第一個生產廠以後,到20世紀50年代以前,一直是磷肥的主要品種。由於過磷酸鈣的品位低,單位有效成分的銷售費用高,隨著高濃度磷肥產量的增長,它在磷肥總產量中的比例不斷下降。其絕對產量(以P2O5計)長期保持在每年7~8Mt。在一些缺硫土壤地區,磷肥銷售距離短的國家,或有副產硫酸和廢硫酸找不到其他用途的地方,仍適宜生產過磷酸鈣。
原料要求 :磷礦的質量直接影響產品的品位和質量,碳酸鹽雜質含量高時,將增加硫酸的消耗定額;鐵、鋁、鎂等的雜質含量高時,不但增加硫酸的消耗,而且還會使產品物理性質變壞(粘結和易潮濕)。對原料硫酸的質量無嚴格要求,可用濃度70%以上的工業硫酸;石油、鋼鐵和有機化學工業中的廢硫酸,經適當處理分離除去有害雜質后也可用。

2 過磷酸鈣 -生產原理和工藝 

生產原理和工藝條件  硫酸分解磷礦製造過磷酸鈣的主要反應為: 

2Ca5F(PO4)3+7H2SO4+3H2O─→3Ca(H2PO4)2·H2O+7CaSO4+2HF

實際反應分兩步進行:先是硫酸與部分磷礦反應生成磷酸和硫酸鈣,這一步反應很快,幾分鐘內即可完成;生成的磷酸與另一部分磷礦反應生成磷酸二氫鈣,這一步反應受液相擴散控制,速度很慢,要持續幾天或幾周。   

反應中生成的氟化氫與磷礦中帶入的二氧化硅或硅酸鹽反應生成四氟化硅,部分逸出,部分水解為氟硅酸,留在反應物料中。磷礦中的一些伴生雜質礦物也參與反應:碳酸鹽礦物迅速被硫酸分解,生成硫酸鹽並逸出二氧化碳;鐵、鋁礦物被酸分解,形成酸式磷酸鹽。生成過磷酸鈣的反應是強放熱的,大量反應熱使物料溫度升高到110~120℃,大量水分被蒸發,而且由於反應生成物析出大量結晶,物料迅速變得稠厚並干固成多孔狀的固體物料。

反應速率和產品質量受磷礦粉細度、硫酸濃度、溫度和磷礦與硫酸的用量配比的影響。磷礦粉細度由磷礦的反應活性(與磷礦結構有關的性質)來決定。生產中以通過100目和200目篩孔的質量百分數表示,磷礦磨細到約90%通過100目,60%~70%通過200目。提高硫酸濃度和溫度能加速反應,但濃度和溫度太高,會使起始反應的速度太快,生成的硫酸鈣微小晶體沉積在磷礦粉的表面,形成一層緻密的硫酸鈣膜,阻礙硫酸與磷酸向磷礦粉內部擴散,使得後續反應進行緩慢。硫酸濃度和溫度的選擇,要根據磷礦的反應活性和礦粉細度來決定。通常硫酸濃度為65%~70%,溫度約為70℃。硫酸與磷礦的用量配比,以100份磷礦用 H2SO4(100%)的份數表示,可根據磷礦的化學組分分析結果,按上述化學反應式進行當量計算,必要時也可通過實驗決定。  

生產方法  有間歇操作和連續操作兩種。早期建設的工廠多數採用間歇操作工藝(圖1);後期建設的工廠一般採用連續操作工藝(圖2),連續操作的勞動生產率和產品質量等比間歇操作高。兩種生產過程分為以下幾步:①磷礦粉與硫酸在混合器內反應 1~5min形成漿料。②漿料流入化成室進行固化。③固化后的物料從化成室移出並切碎,送至熟化倉庫,使其繼續反應幾天或幾周;熟化后的物料進一步打碎后即可出廠。需要顆粒產品時,可將熟化后或未經熟化的物料造粒。④從混合反應器逸出的含氟氣體,經水洗系統後排空。回收得到的氟硅酸溶液可加工成氟硅酸鹽或其他氟化物。

3 過磷酸鈣 -用途

供給植物磷、鈣、硫等元素,具有改良鹼性土壤作用。可用作基肥、根外追肥、葉面噴洒。與氮肥混合使用,有固氮作用,減少氮的損失。能促進植物的發芽、長根、分枝、結實及成熟,可用作生產復混肥的原料。

 

過磷酸鈣過磷酸鈣
 
過磷酸鈣過磷酸鈣

4 過磷酸鈣 -包裝及貯運

用編織袋內襯塑料薄膜,襯袋材料可用高密度聚氯乙烯薄膜、改性聚乙烯薄膜或低密度聚乙烯薄膜。貯運中防潮,以免結塊溶失,要避免日晒雨淋,減少養分損失。車船上要鋪墊耐腐蝕的墊板和蓬布。 

儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。


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