利用磷石膏生产中量元素肥料的技术研究

摘" " " 要：随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入，社会已经进入到了全新的发展进程中，这也为各大社会行业的发展起到了良好的促进作用，而磷石膏在本质上属于化工发展进程中湿法磷酸生产形成的副产物，由于其整体利用率比较低，其通常都会被大量堆存，这样不仅会对周边环境产生影响，也会大幅度浪费资源。然而，在农业发展的角度上来看，磷石膏起到了十分重要的作用，其可以通过调节酸性土壤以及碱性土壤功能结构的方式，实现对于土壤的改良，还能够制作肥料，为土壤提供出更多的营养元素。首先对磷石膏在土壤中起到的作用加以明确；其次，对磷石膏生产中量元素肥料中存在的问题展开深入分析；在此基础上，提出利用磷石膏生产中量元素肥料的具体措施。

关" 键" 词：磷石膏；中量元素肥料；生产措施

中图分类号：TQ177.375" " "文献标识码： A" " "文章编号： 1004-0935（2023）05-0746-04

磷石膏主要就是在采用湿法硫酸制备磷酸的过程中产生的副产物，其与磷酸之间的产量比大约在5∶1左右。由于副产品的整体产量比较高，并且产物的杂质较为复杂，其很难实现直接利用，这样就会引发大量磷石膏堆存的问题出现，其不仅会占用较大的土地面积，还会对地下水、地表水甚至大气环境产生较为严重的污染。同时，在磷石膏当中还蕴含着钙、磷以及硅等有用资源，如果始终进行闲置就会引发资源浪费问题，而随着环保压力以及资源浪费问题的出现，其也为磷化工企业的发展带来了极大的负担。因此，这就需要进一步加大磷石膏综合利用开发技术的开发力度，使得磷化工产业可以逐渐向着绿色产业的方向发展。并且通过磷石膏还可以生产出中量元素肥料，在为各类农作物提供养分的同时，对土壤的物理性质进行调整优化，以此来促进农业增产。

1" 磷石膏与中量元素肥料的基本概述

1.1" 磷石膏

磷石膏属于我国磷化工企业在生产过程中所排放出的一种固体废渣，每生产1 t左右的磷酸就会出现5 t左右的磷石膏，而我国目前的磷石膏累计排量已经接近了1亿t，属于各类石膏废渣当中排量比较大的类型。同时，磷石膏的利用率也相对比较低，通常都会采用堆积的方式来对磷石膏进行处理，而磷石膏所蕴含的主要成分为二水硫酸钙，通常二水硫酸钙的质量分数能够达到70%～90%，而次要成分则会由于磷矿石产地的不同而出现较为显著的差异，通常都会蕴含磷酸盐以及硅酸盐，也就是具备着较高含量的钙、硫等元素，还存在着微量元素以及放射性元素等，但整体占比都比较低，大部分都属于不溶性固体，可以完全忽略其所产生的危害。然而，这种磷石膏大量堆存的问题，其不仅会侵占较多的土地资源，并且由于受到雨蚀、风蚀等因素产生的影响，磷石膏内部蕴含的氟化物等杂质也会引发大气或土壤的污染问题。

1.2" 中量元素肥料

肥料能为农作物提供营养元素，并对土壤性质进行改良，促进农业生产。而在作物的实际生长过程中，硫、钙、镁都属于必需的营养元素，各类作物对于这部分元素的需求量也比较高，而对这些元素进行补充的肥料就属于中量元素肥。中量元素肥除却可以为农作物提供必要的养分之外，还能够对土壤自身的物理性质进行调整，为农业增产起到良好的促进作用，而在中量元素肥料出现后，其在很长一段时间内都没有得到重视，引发这一问题出现的主要原因就在于部分应用较为广泛的肥料当中，尤其是浓度较低的肥料品种，其同时蕴含着镁、钙、硫等元素，大气中的二氧化硫也会随着雨水逐步进入到土壤当中，这也是土壤内部硫元素的主要来源。而在近年来的发展进程中，化肥品种结构当中的高浓度肥料逐渐取代了原本的低浓度肥料，但这也会使得土壤当中的钙、镁、硫等元素逐步降低，部分土壤也会出现中量营养元素短缺的问题，这就进一步突出了中量元素肥料的重要性[1]。

2" 磷石膏在土壤中起到的作用

2.1" 对盐碱土的改良

在我国的发展进程中，盐碱地的分布面积相对较大，目前我国的盐碱地大约在14.8亿亩左右，在面积排名上位居世界第三。而土壤出现的盐渍化现象，主要就是由于各类干旱以及半干旱地区当中，由于土壤地层部位或是地下水的盐分随着毛细管水逐步上升至地表，而这部分水分在受热蒸发过后，盐分就会逐步累积在表层的土壤当中，再加上不科学的灌溉以及耕作，地下水位也会呈现出一种不断提升的状态，也会引发土壤盐渍化的问题出现。而这种土壤盐碱化的逐步扩散，也会进一步提升区域内部生态环境的恶化速度，这就需要及时针对盐碱地加以处理。在通过磷石膏所具备的酸性特征来对盐碱土进行改良，能更有效提升苏打盐碱土内部的含水量以及整体孔隙度，使得土壤容量能够逐步降低，同时还可以对电导率以及pH值起到良好的降低作用，以此来实现对于土壤盐碱化情况的完善优化。在盐碱地当中种植芸豆，并配合磷石膏能够在根本上提升土壤的交换性钙以及有效磷，特别是在磷石膏与有机肥进行混合过后，芸豆的产量也会提升至92%。而部分盐碱地属于氯化物盐渍土，其中存在着较多的Na+物质，在应用磷石膏对这部分盐碱土进行改良的过程中，磷石膏与土壤中的物质就会产生置换反应，不仅能够有效降低土壤的碱性，还可以减少土壤的整体容量，在强化洗盐效果的同时，促进土壤渗水性能的全面提升。综上所述，磷石膏对盐碱土所起到的作用主要体现在两方面内容上，一方面在于优化土壤的物理性质，例如逐步降低土壤的容重以及孔隙度等；另一方面则是改变土壤的化学性质，如降低pH值以及提升有效磷等[2]。

2.2" 对酸性土壤的调理

在酸性土壤当中，其主要分为黄壤、亚壤以及红壤等，而我国的酸性土壤主要为黄壤与红壤，大多分布在长江南部的热带地区当中。而引发土壤酸化问题出现的原因相对比较多，例如人类各类活动强度的逐步提升、动植物呼吸产生有机酸以及土壤风化引发氢离子富集等，土壤在酸化过后不仅会流失养分，内部的生物活性也会逐步降低，容易加大各类潜在风险的发生几率。同时，磷石膏除了能够改良盐碱土之外，对于酸性土壤的改良也起到了十分重要的作用。磷石膏内部具备着S以及Ca等物质，在酸性土壤当中也可以起到调理土壤的重要作用，例如提升孔隙度以及降低容重等，而在红壤土地当中种植小白菜，通过磷石膏的应用就可以稳步提升红壤的碱度以及电导率，并降低其中交换性酸的总量，全面提高红壤的理化性质。而在与石灰所起到的改良效果进行对比后可以明显看出，磷石膏可以提供出更加优异的土壤养分，对于玉米等农作物起到了良好的增产作用。由于磷石膏具备着蕴含土壤养分以及特殊孔隙结构等多种特征，将其应用在酸性土壤当中后可以有效提升氮、磷等营养成分，实现对于土壤理化性质的完善优化。在酸性土壤改良工作中应用磷石膏，首先就是利用其所产生的自动加石灰效应，也就是酸性土壤与磷石膏中蕴含的含铝物质，进一步生成出氢氧化钙，能够在根本上提升土壤的pH值；其次，还可以将磷石膏所具备的优点进一步与其他改良物质所具备的优点结合在一起，以此来取得更加优异的改良效果。

3" 磷石膏生产中量元素肥料中存在的

问题

尽管通过磷石膏的应用可以生产出中量元素肥料，以此来补充土壤内部的营养元素，但其中仍旧存在着以下较为显著的问题。首先，尽管在相关研究内容中可以看出，磷石膏可以有效对重金属的浸出起到抑制作用，逐步降低土壤所受到的重金属污染，但在结合磷石膏堆场的实际情况展开深入探究后可以明显看出，磷石膏内部所蕴含的重金属元素，其对于周边土壤以及地下水环境所产生的影响仍旧较为严重，在利用其制备中量元素肥料的实际过程中，必须要重点消除这方面所产生的不良影响；其次，在磷石膏当中还存在着部分放射性核素，在不同的产地中所产生的放射性核素，其在种类以及含量等方面也并不相同，这就需要在利用磷石膏生产中量元素肥料的过程中，针对原料所具备的放射性水平展开更加深入的调查分析，以此来避免其对土壤带来过于严重的影响[3]。

4" 利用磷石膏生产中量元素肥料的具

体措施

4.1" 磷石膏的肥料化研究

在农作物的实际生长过程中，其通常都需要在土壤当中吸收各类营养元素，而在磷石膏当中，其蕴含着较为丰富的钙，这也是作物生长阶段中必需的一种高营养元素，具备着十分重要的生理功能。通常情况下，钙一般都会分布在植物的细胞膜、细胞核以及细胞质当中，以游离态钙以及结合钙的形式出现，通过钙元素的提升可以对细胞膜起到更好的稳定作用，提高作物自身的抗逆能力，在提升整体作物品质的基础上，对植物出现的早衰问题进行针对性防治。而在经过调查过程中可以明显看出，利用磷石膏所生产的中联钙元素肥料，将其应用在含活性铝土壤当中，能够有效提高玉米的整体产量，通过钙素营养来有效消除活性铝对于玉米所产生的负面影响，促进玉米吸水能力以及抗旱能力的全面提升。同时，磷石膏还可以与其他矿物质一同制备出肥料，在根本上促进肥效的稳步提升，对土壤自身的理化性质进行完善优化，在尿素或是碳酸氢铵当中添加适量的磷石膏，其所制成的化肥在可溶性钙含量方面要远远高于土壤，可以直接用在那些缺钙的土壤当中，促进农作物产量的稳步提升。在针对磷石膏、黄铁矿以及石膏等多种硫肥在土壤中的适用性进行研究过后可以明显看出，磷石膏在土壤适用性方面最高，可以有效补充农作物在生产过程中所需的硫元素，促进产量与品质的同步提升[4-8]。

4.2" 明确磷石膏生产中量元素化肥的优势

通过磷石膏来生产中量元素肥，能够将原本没有任何用处的副产废弃物有效转变为安全环保的全新肥料产品，不仅可以对磷石膏进行硝化，降低其所产生的堆放成本以及对周边环境产生的危害，还能够对土壤进行改良优化，促进土壤内部中量营养元素成分的稳步提升。站在现阶段农业发展情况的角度上来看，其在农业种植方面普遍存在着过度施肥的问题，也正是由于高浓度氮肥、高浓度复合肥以及高浓度磷肥的应用，很容易引发土壤酸化或是土壤盐化等多种问题。因此，这就需要加大对于中微量元素的重视程度，通过磷石膏所生产的中量元素化肥来优化土壤中存在的各类问题；其次，在造粒阶段中所采用的主要为冷态无水造粒模式，不仅节能性与环保性比较高，造粒过后也不需要进行冷却，通过冷态无水造粒方式，可以针对磷石膏与处理过后的游离水比重进行稳定控制，利用物料自身所具备的理化特征，采用添加调理剂以及黏结剂等方式成粒，造粒过后还要进行两次低温烘干，烘干过程中要将温度稳定控制在85 ℃以下，防止因温度过高而直接杀死菌种；最后，磷石膏所生产出的中量元素化肥，其在土壤溶液当中具备着较高的微溶性，可以在土壤内部形成含量比较高的可溶性物质，使得尿素能够转变为碳铵，并向着生成硫铵的方向进行复分解，这样就可以逐步降低氨元素的挥发问题。并且在产品内部还蕴含着大量的硫元素，其不仅与磷、氮之间存在着较为显著的协同关系，也是固氮酶系统当中的重要组成部分，能够在提升固氮量的同时，帮助作物形成更加优异的根瘤，最关键的在于磷石膏所生产的中量元素化肥，其内部硫淋融缓慢，能为不同的农作物提供出硫元素营养。

4.3" 磷石膏的重金属去除技术

在采用磷石膏生产中量元素化肥的实际过程中，必须要进一步去除磷石膏内部存在的重金属物质，以此来降低其对于土壤所产生的不良影响，而在对促进石膏的成分进行深入分析后，就要以此为基础来配备出对应的重金属捕获剂，在确定好用量以及加水比例的基础上，通过过滤以及搅拌等多种方式，有效去除促进石膏当中蕴含的重金属元素。而其中所形成的废液，在经过重金属沉淀剂所起到的置换作用后能够实现再生，进一步返回到初始的搅拌器当中再次捕获各类重金属，使得整体工艺流程可以形成一种闭路循环系统，保证生产出的中量元素化肥可以取得预期中的效果[9-10]。

5" 结束语

综上所述，在目前的社会发展进程中，磷石膏的大量堆存不仅会对周边的自然环境产生较为严重的危害，还会大幅度浪费有用资源。因此，这就需要加大对于磷石膏综合利用的重视程度，除了需要在建材以及化工领域当中进行应用之外，还要拓展其在农业方面的应用范围，利用磷石膏来生产中量元素肥料，以此来实现农作物的增产，并且其对于农作物品质的提升也起到了较为显著的作用，不仅可以对土壤的酸碱平衡进行控制，也能够降低各类有害元素的累积。所以，这就需要深入探究中量元素肥料的制作技术，通过磷石膏的应用来更好地提升水肥利用率。

参考文献：

［1］石林. 利用磷石膏生产中量元素肥料的技术研究[C]. 2017中微量元素肥料技术创新暨供需对接交流大会论文集，2017.

［2］宜城市农丰化工有限公司. 利用磷石膏生产中量元素肥料的工艺：CN201810999241.X[P]. 2018-11-06.

［3］尚云宝，保兴国. 磷石膏在纸面石膏板生产过程中促凝效果的研究[J]. 肥料与健康，2021，48（4）：41-42.

［4］龙谨，杨凤龙，吴钦雪，等. 磷石膏对土壤的性能影响研究综述[J]. 广州化工，2021，49（19）：35-37.

［5］胡玉婷，李琴，付孝锦.“氨法”纯化磷石膏水热反应制备硫酸钙晶须[J].当代化工，2018，47（3）：470-474.

［6］彭卓飞，宋小霞. 磷石膏生产β型石膏工艺流程的研究[J]. 硫磷设计与粉体工程，2021（1）：35-38.

［7］付强强，沈彦辉，陈宏坤，等. 磷石膏综合利用现状及建议[J]. 磷肥与复肥，2020，35（8）：44-46.

［8］李逸晨.石膏行业的发展现状及趋势[J].硫酸工业，2019（11）：1-7.

［9］张涛，吕莉，杨萍. 湿法磷酸生产工艺对硫酸钙结晶的影响[J]. 辽宁化工，2017，46（12）：1173-1175.

［10］郭增红. 磷石膏、钾长石制硫酸联产碱性肥料生产系统：CN201520826907.3[P]. 2016-03-16.

Abstract：" With the rapid development of social economy and the continuous deepening of urbanization， the society has entered a new development process， which has also played a good role in promoting the development of major social industries， and phosphogypsum is essentially a by-product of wet-process phosphoric acid production in the process of chemical development. Because of its low overall utilization rate， it is usually piled up in large quantities， which will not only affect the surrounding environment， but also waste resources greatly. However， from the perspective of agricultural development， phosphogypsum plays a very important role. It can improve the soil by adjusting the functional structure of acidic soil and alkaline soil， and can also make fertilizers to provide better soil performance. Therefore， the role of phosphogypsum in soil was firstly clarified; secondly， the problems existing in the production of medium-element fertilizers by phosphogypsum were analyzed; At last， concrete measures of producing medium element fertilizer by using phosphogypsum were put forward.

Key words：" Phosphogypsum; Medium element fertilizer; Production measures