磷肥

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现代磷肥工业的发展起源于李比希在1840年所做的一个实验，即将骨粉用硫酸处理以提高其肥效。不久之后的1842年，John B. Lawes对用硫酸处理磷矿石的加工方法申请了专利。1843年，他开始在英国商业性生产这种肥料。美国直到1852年才首次销售这种现今惯常称为普通过磷酸钙的肥料。
数百万美元资本的磷肥工业从此崛起，但仍遵循上百年前John B. Lawes用来制造可溶性磷肥的基本原理。普通过磷酸钙是一种很好的肥料，它的生产既简单又便宜。目前已有含磷量高、好处置、好储存、成本低廉的更好磷肥品种代替普通过磷酸钙。最近几年来，由各种公、私企业的科研和工程技术人员通力合作，肥料品质已大为改观。更多磷肥资讯，关注中国磷肥交易网。
一、肥料含磷量的计算
肥料含磷量惯以P2O5当量表示，人们已试图改革这种表示方法，用P%取代P2O5%来表示含磷量。同样有人想用K%代替以往的K2O%来表示含钾量。应当承认，元素表示法比氧化物表示法更有利于计算和讨论。有趣的是，从前全氮量曾用NH3%表示，而现在用N%表示。
P%和P2O5%之间很容易互相换算，以磷酸二钙（CaHPO4）为例说明如下。其含P量为：
31/136 × 100 = 23%
P%和P2O5%用下两式换算：
P（%） = P2O5% ×对路网 0.43
P2O5 （%） = P% × 2.29
因此，磷酸二钙的P2O5%是
P2O5 隐私保护通话（%） = 23% × 2.29 = 53%
肥料中磷和钾的含量在本书后面部分将尽可能用P%和K%碟形螺母表示，但由于大多数肥料品级的书写、交易和谈判都用P2O5和K2O的含量，因而本书也用它们表示。品级或保证含量的数字后常在括号内用一数值表示氮、磷或钾。
二、磷肥的术语
各种磷肥中磷的溶解度不一样。磷肥的水溶性虽然是个好的度量，但不总是植物有效磷的最好指标。评价营养元素对植物的有效性最确切的方法是在有利于植物生长的条件下它对植物的有效程度。但当需要快速大量确定肥料有效性例如化肥质量检测时，这种方法就不合适了。现已确立一些化学方法，能快速测定磷肥中的水溶性磷、有效磷和全磷含量。目前，美国有些表示磷肥有效性的术语已被有关人员广泛使用。下面简单讨论一下分析方法及有关术语。更多磷肥资讯，关注中国磷肥交易网。
1. 水溶性磷
常见的一些术语包括水溶性磷、枸溶性磷、枸不溶性磷、有效磷和全磷（目前用P2O5表示）。先将少量分析样品用水浸提一段规定的时间，然后过滤浆液，测定滤液中的含磷量。它占样品重量的百分数就是水溶性磷含量。
2. 柠檬酸溶性磷
给水淋滤后的残渣加1N 中性柠檬酸铵溶液。振荡，并在规定的时间浸提，过滤悬浮液。滤液中的磷占样品总重量的百分数称作枸溶性磷。
3. 柠檬酸不溶性磷
水和柠檬酸浸提后的残渣中的磷测定量称作枸不溶性磷。
4. 有效磷
水溶性和枸溶性磷的总和是对植物有效的磷，称有效磷。
　5. 全磷
全磷指有效磷和枸不溶性磷的总和。当然全磷可直接测定，不是一定要分步测定。
第三节磷肥的种类
生产磷肥最早用兽骨，但原料很快耗尽。目前，以磷矿石为主要原料大规模生产磷肥。世界上多处发现磷矿石。这些磷矿石含磷灰石，其化学通式为Ca10（PO4.CO3）6（F,Cl,OH）2。
磷灰石以几种形式出现：碳酸盐磷灰石、氟磷灰石、氯磷灰石和羟磷灰石。热法或酸法处理后，磷矿石的化学键被破坏，使所含的磷酸盐更易溶解。
一、酸法磷肥
目前，生产和使用磷肥多为酸法和热法两类。酸法磷肥是其中主要的一类，包括：磷酸、过磷酸钙、磷酸铵、聚磷酸铵、硝酸磷肥和其他几个新的磷肥品种。
(一)磷酸
磷酸（H3PO4）由硫酸处理磷矿石制成，也可通过燃烧使单质磷生成五氧化二磷，再与水反应制得磷酸。用硫酸制得的磷酸称为绿酸或湿法磷酸，多用于肥料工业。用燃烧法制成的磷酸称白酸或窑炉酸，几乎全部用于化学工业中的非肥料部门。白酸的纯度比绿酸高得多，因此更贵。但在供应高峰期，白酸也被用于肥料工业，这样制造商可省下一大笔储存成本，降低了价格。由于湿法磷酸尤其是湿法过磷酸的生产方法有了改进，使其能够更多地跻身于从前需用白酸的加工工艺。
农用磷酸含P24%（含P2O555%），它与磷矿石反应生成重过磷酸钙，还可氨化制成磷酸铵和液体肥料。磷酸还可以注施方式直接施入土壤，特别在碱性或石灰性土壤的地区。但用这种方法需专门设备，因而更常用的方法是随灌溉水施用。
与其他正磷酸盐一样，磷酸会与土壤组分反应，在石灰性土壤中最终生成磷酸二钙、磷酸八钙、羟磷灰石和碳酸盐磷灰石；在酸性土壤中生成铁铝磷酸盐等复合物，条施磷酸可暂时提高土壤的锌、铁、锰等不溶性微量元素的溶解。此外，由于是液体肥料，磷酸有时比固体磷肥更便于在播种后立即施用，但不普遍提倡这种施法。事实上，在美国科罗拉多州试验过它的优越性。在糖甜菜后期侧条施磷酸和重过磷酸钙做追肥。结果表明，磷酸比重过磷酸钙更好。许多其他试验表明，当施肥量、施用方法和施肥期一致时，多数作物对磷酸和重过磷酸钙反应相同。
(二)过磷酸
主要由于TVA的努力，使另一种磷肥（过磷酸）得以开发。过磷酸最早只用白酸生产，而现在用较便宜的绿酸。这对肥料工业的发展和使用这种肥料的人都十分有利。
白酸生产的过磷酸含P33%~35%（含P2O576%~80%），相比之下，浓度较低的磷酸只含P24%。生产过磷酸主要是磷酸脱水，最后得到含P量为35%~50%的四磷酸盐、焦磷酸盐和三聚磷酸盐等缩合磷酸盐类产品。湿法过磷酸工艺是通过蒸发失水浓缩正磷酸使其超过100%的H3PO4当量。但因湿法生产的酸含杂质，P2O5含量最高达72%（含P最高为31%）。过磷酸用于生产聚磷酸铵、聚磷酸钙和液体肥料，有关这方面的内容将在下节讨论。
(三)正磷酸钙
含正磷酸钙的最重要的磷肥有：普通过磷酸钙，含P7%~9.5%（含P2O516%~22%）；重过磷酸钙含P19%~23%（含P2O544%~52%）；富化过磷酸钙，含P11%~13%（含P2O525%~30%）；以及与不等量氨反应得到的普通过磷酸钙和重过磷酸钙，它们又叫做氨化过磷酸钙。
过磷酸钙与磷酸、含氨肥料不同，是中性肥料，对土壤pH值无明显影响。氨化过磷酸钙呈微酸性，当然要视氨化程度而定。
普通过磷酸钙（OSP）由硫酸与磷矿石反应生成。这种肥料是磷酸一钙和石膏的混合物，含P量为7%~9.5%（含P2O516%~22%），其中水溶性磷占90%，而且几乎全部有效。此外，它还含8%~10%的硫，以硫酸钙形式存在。对于缺硫地区的土壤，肥料中的石膏补充了硫的不足，增进了作物对磷肥的反应。实际上，在美国进行的许多肥效比较试验都证明，普通过磷酸钙常优于其他磷肥，其主要原因是含硫。
与任何水溶性正磷酸盐一样，过磷酸钙中的磷会与土壤组分反应，与本章前述的反应机理一致。过磷酸钙虽是一种极好的磷肥源，但其含磷量低，使得许多地区已逐渐改用其他含磷高的磷肥。然而，随着北美地区土壤缺硫现象日益严重，有些地区对过磷酸钙的需求量不断增加。
普通过磷酸钙大多用来生产混合肥料，即把各种干燥的、粉状或极细颗粒状的肥料混匀制成含氮、磷、钾的混合肥料。它也可被直接施用。
重过磷酸钙（TSP或CSP）含P19%~23%（44%~52%P2O5），其中95%~98%为水溶性磷，而且几乎全部是有效磷。其主要成分是磷酸一钙，由磷酸与磷矿粉反应生成。CSP含有不同数量的硫（通常不到3%），其含量取决于制造工艺。这样低的含硫量无法满足缺硫土壤的作物需硫。
CSP是一种极好的磷肥，含磷量高，因此运输、储藏及处置费占施肥总成本份额较大时特别宜于使用。CSP一般制成粉末或颗粒，或用于与其他肥料掺合，或直接施用。
富化过磷酸钙（ESP）是同时用硫酸和磷酸处理磷矿石制成的。虽然可得到8.5%~19%的各种含P量，但终产品通常只含P11%~13%移动自组网（含P2O525%~30%），其中90%~95%是水溶性磷，几乎全部是有效磷。富化过磷酸钙是磷酸一钙和硫酸钙的混合物。ESP显然含硫，但其数量取决于酸化磷矿粉时所用硫酸的数量。
ESP在美国历来不如在欧洲那样普遍。其中的磷组分和OSP及CSP中的一样，都是理想的磷肥。另外，富集化的ESP是一种提高产品含磷量的简便方法，同时又能给缺硫土壤提供植物营养所必需的硫元素。
氨化过磷酸盐由液氨或氨水与普通过磷酸钙和重过磷酸钙反应生成。终产品全磷量与所加氨量成反比。氨化过磷酸钙的优点是提供了便宜的氮源，但是降低了产品中水溶性磷的含量。OSP氨化比TSP氨化减少更多的水溶性磷。
Wright等1963年在美国密西西比州研究了OSP的过量氨化对作物有减产作用。这项研究结果用过磷酸钙当量表示，实际就是氨化过磷酸钙肥效相对于非氨化过磷酸钙肥效的百分数。由于作物对高浓度水溶性磷有反应，OSP的高度氨化会减少植物利用其所含的磷。
(四tpe薄膜)磷酸铵
磷酸铵由氨与磷酸或磷酸硫酸混合液反应制成。使用较多的磷酸铵肥是磷酸一铵（MAP）、磷酸二铵（DAP）和磷硫酸铵（16-20-0，含P8.6%）。纯MAP含氮12%、P2O561%（P26%），普通磷酸一铵肥料品级从11-48-0（P21%）到11-55-0（P24%）。纯DAP的品级是21-53-0（P23%）。虽然少量生产了一些较纯的DAP，但普通DAP肥料品级为16-48-0（P21%）和18-46-0（P20%）。磷硫酸铵由氨与磷酸硫酸混合液反应制成，含氮16%、P2O520%（P8.6%）。
磷酸铵完全溶解于水。虽然DAP原本为碱性反应，但因其含有氨，最终对土壤产生酸效应，这在下一节中还要更详细地讨论。磷酸铵通常制成颗粒，有时制成晶体。采用传统的混合或散装掺混工艺可制成固体肥料（见第十章）。它还可制成液体肥料（16-20-0的磷酸铵例外）。磷酸铵，尤其是磷酸一铵，十分适合作基肥直接施用。
DAP中的游离NH3会烧苗和阻碍根系生长，因此行施或种施时须格外小心。在有利于游离NH4+产生的碱性条件下，施肥位置显得尤其重要。如果在近播种行处施大量尿素磷酸铵（UAP）很易引起毒害。所以，施DAP或UAP时应与种子适当分开才会产生良好的肥效。
磷酸铵含植物养分较多，有利于降低运输、处置及储存成本。它与过磷酸钙一样，因其易处置的特点在美国和世界各地迅速发展。目前，磷酸一铵及二铵，特别是一铵，已大量用于悬液肥料的生产。

(5)聚磷酸铵
聚磷酸铵是TVA研制的磷酸铵肥料新品种。将电炉法过磷酸与含磷高达30%的湿法正磷酸混合后直接氨化，制造15-62-0（含P27%）的颗粒产品。
聚磷酸铵也可用商业级52%~54%P2O5的湿法磷酸采取两步氨化法生产。在此过程中，利用反应热驱除游离水和结合水，形成含75%~80%聚磷酸铵反应熔融物。该熔融物可溶，产生11-34-0或11-37-0（含P15%~16%）的聚磷酸铵溶液，含聚磷酸盐态P2O570%~80%。若制成颗粒固体肥，则聚磷酸铵成分为11-55-0（含P24%）。如果加入99.5%的尿素溶液，可生成28-28-0（含P12%）的颗粒尿素多磷酸铵。关于固体尿素聚磷酸铵的其他问题见第五章。
固体聚磷酸铵可直接施用，也可散装掺混施用。15-62-0的聚磷酸铵以散装运输，然后生产成液体肥料。10-34-0和10-37-0液体肥料可直接施用，也可与别的液体肥料掺混施用。
(六)硝酸磷肥
硝酸磷肥由硝酸分解磷矿石制成。其中一个反应产物硝酸钙不受欢迎。因其吸湿性极强。当加入硫酸或磷酸或硫酸盐后，大部分硝酸钙转化为硫酸钙或磷酸钙。另一种除去过量钙的办法是加二氧化碳生成碳酸钙沉淀；还有冷冻后离心的方法。酸化浆液氨化后的生成物含多种盐类，如磷酸铵、磷酸二钙、硝酸铵和硫酸钙。如果要生产完全肥料还常加些钾盐，这样就产生其他一些盐类。
硝酸磷肥的N/P2O5比在1∶1~1∶3之间。这常被认为是其生产中的主要缺点之一，因为所能生产的品级数量有限。此外，大多数硝酸磷肥所含磷的水溶性程度比磷酸和氨的中和产物所含磷的更低。硝酸磷肥一般制成颗粒。
硝酸磷肥在美国生产得不多，但一些欧洲国家却普遍使用。在美国，从事这方面研究的实际上主要是TVA，它率先在美国发展硝酸磷肥并对其进行农学试验研究。
许多肥效研究结果表明，硝酸磷肥是良好的磷肥。用于对水溶性磷反应强的作物上，它不及其他含水溶性磷多的肥料。硝酸磷肥含水溶性磷0%~80%。在其生产过程中如果用磷酸和硫酸代替一部分硝酸，可获得较高的水溶性。若用超过理论需要量的硝酸与磷矿石反应，也可得到较高的水溶性。再用氨中和过量的酸。
一般来说，硝酸磷肥最适合于在酸性土壤或在生长期较长的作物（如草坪）上施用。但必须反复强调，水溶性磷含量高的硝酸磷肥（60%或更高）对大多数作物的肥效可与过磷酸钙或磷酸铵持平。
由于氨和硝酸供应大增，可能硝酸磷肥在美国的重要性要增大。决定硝酸磷肥在美国发展前景的两个因素是：①能否经济地生产；②能否提高含氮量和水溶性磷含量。
(七)其他磷肥
近年使用的其他几种磷肥和一些可能成为新磷肥的化合物有：磷矿石、磷酸钾、磷酸二钙、硝磷酸铵、硝酸铵镁和聚磷酸铵等。更多磷肥资讯，关注中国磷肥交易网。

本文发布于:2024-09-23 16:27:17，感谢您对本站的认可！

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