重过磷酸钙又叫三料过磷酸钙,是一种高浓度的磷肥。属水溶性磷肥,即肥料所含的磷易溶于水,能为植物直接吸收利用。外观呈深灰色或灰白色的颗粒或粉末状。属酸性化学肥料。吸湿性和腐蚀性比普通过磷酸钙强,故粉末状产品易板结。重过磷酸钙忌碱,它与氧化钙反应,能生成磷酸三钙沉淀,从而降低肥效。
水合物为无色三斜晶系结晶或白色结晶性粉末。相对密度2.22(16℃)。稍有吸湿性,易溶于盐酸、硝酸,微溶于冷水,几乎不溶于乙醇。在30℃时,100ml水中可溶磷酸二氢钙1.8g。水溶液显酸性,加热水溶液则水解为正磷酸氢钙。在109℃时失去结晶水,203℃时则分解成偏磷酸钙。
无水物为重过磷酸钙(重钙),成分Ca(H2PO4)2,能溶于水,肥效比过磷酸钙(普钙)高,最好跟农家肥料混合施用,但不能与碱性物质混用,会发生如下反应H2PO4(-) + 2OH(-) = 2H2O + PO4(3-) 生成难溶性磷酸钙而降低肥效。
重过磷酸钙适用于肥料,用于各种土壤和作物,可作为基肥、追肥和复合(混)肥原料。广泛适用于水稻、小麦、玉米、高梁、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物。还用于玻璃制造,塑料稳定性,牲畜辅助饲料。
重过磷酸钙的有效施用方法与普通过磷酸钙相同,可作基肥或追肥。因其有效磷含量比普通过磷酸钙高,其施用量根据需要可以按照五氧化二磷含量,参照普通过磷酸钙适量减少。属微酸性速效磷肥,是目前广泛使用的浓度最高的单一水溶性磷肥,肥效高,适应性强,具有改良碱性土壤作用。主要供给植物磷元素和钙元素等,促进植物发芽、根系生长、植株发育、分枝、结实及成熟。可用作基肥、种肥、根外追肥、叶面喷洒及生产复混肥的原料。既可以单独施用也可与其它养分混合使用,若和氮肥混合使用,具有一定的固氮作用。
磷矿粉(浆)与硫酸反应,进行液固分离,得到湿法稀磷酸。再经过浓缩得到浓磷酸。浓磷酸与磷矿粉进行混合(化成)反应,反应物料经过堆置熟化、造粒、干燥、筛分、冷却得到产品。
通常由磷酸处理磷矿粉制成,先有硫酸处理磷矿粉,生成磷酸和石膏,然后将石膏分离除去,使磷酸浓缩,再加入适量磷矿物,加热搅拌,充分反应后,再通风干燥,从而制成重过磷酸钙。反应式如下:
Ca10F2(PO4)6+14H3PO4+10H2O─→10Ca(H2PO4)2·H2O+2HF
一种酸法磷肥,由磷酸分解磷矿粉制成的高浓度磷肥,含P2O542%~46%,为普通过磷酸钙的2~3倍,但不含硫酸钙。主要组分是磷酸二氢钙(即磷酸一钙)的水合物Ca(H2PO4)2·H2O和少量游离的磷酸。外观为灰色或灰白色粉料,有吸湿性,受潮后易结块,也可制成颗粒,可作为基肥、追肥和种肥施用,或作为制造含N、Mn、P、Mo等元素的复合肥料的配料。
19世纪70年代初,重过磷酸钙在德国第一次实现工业化生产,产品用作制糖工业的净化剂。但直到20世纪50年代磷酸开始迅速发展,重过磷酸钙才得到发展。自1965年以来,世界年产量(以P2O5计)为5.5~6.5Mt,占磷肥总产量的15%~20%。
制造重过磷酸钙的原料是磷矿粉和磷酸。原料中所含的铁、铝和镁杂质对生产过程和产品质量影响很大,含量过高时,会使产品和生产过程中的中间物料粘结,使物料流动和装卸、运输困难;磷酸中铁、铝、镁离子浓度过高,磷酸中氢离子活性降低,因而分解磷矿的能力也降低。
生产重过磷酸钙的主要反应式为:
Ca5(PO4)3·F+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4·2H2O+HF↑
Ca5(PO4)3·F+7H3PO4+5H2O→5Ca(H2PO4)2·H2O+HF↑
磷矿与磷酸的用量配比,可根据需要控制产品中五氧化二磷与氧化钙的摩尔比来实现,通常为 0.95~1.0(质量比为2.41~2.54)。经济上最佳的配比,需要根据实验决定。
粉状重过磷酸钙的生产过程与过磷酸钙相似。磷矿粉的细度较生产过磷酸钙的更细,一般要求80%~90%通过 200目。浓度(含P2O5)为48%~52%、温度为60~70°C的磷酸与磷矿粉反应0.5~3min,料浆在化成室内停留5~20min,固化物料经切碎后送至熟化仓库,熟化3~4周后即可出厂。
一种直接制造粒状重过磷酸钙的生产方法,从20世纪60年代初开始被广泛采用。浓度为38%~40%的磷酸在2~3个串联的、用蒸汽加热的搅拌式反应器内反应30~120min,温度90~100°C。反应料浆送入造粒机内,与后系统返回的细粒料在造粒机内造粒,再经干燥和筛分,制得粒状产品,粒径约2~4mm。