磷石膏在农业中的综合利用
江苏省农科院资环中心 邵建华
编者按：目前，磷石膏的综合利用中，很大部分是将磷石膏替代天然石膏制取建筑石膏，进而加工成各种石膏建材
产品。近日，《建筑石膏》国家标准修订已全面征求意见，其中原国家标准磷石膏定义为制取磷铵后所得的以二水
硫酸钙为主要成分的废渣，拟修改为以磷矿石制取磷酸后得到的含有二水硫酸钙的副产品，由废渣变产品，正引起
高浓度磷肥企业的关注。我国磷肥行业节能减排的目标是：磷石膏年处理量超过1000万t，磷石膏的综合利用率
要由目前的10%提高到2010年的20%。磷石膏综合利用能否实现资源化、产业化，是关系到磷肥行业可持续发展的
大事。
特别应注意的是：（1）磷石膏是“产品”而不是“废渣”，高浓度磷复肥企业需加强“磷石膏是产品”的
意识，将其与企业所有的生产产品一样同等管理，将其纳入企业的全面质量管理范围内，并结合有关要求制定出磷
石膏的产品标准，严格执行运输、贮存、堆放、出厂及堆场的管理标准。（2）磷石膏作为“原料”，就要确保质量
稳定。磷石膏由于生产的特性决定其含有一定的杂质，要加强磷酸生产过程中的管理和控制，千方百计地提高磷酸
的磷得率，提高水洗净化的效果，努力降低磷石膏的杂质含量，提高磷石膏的质量和稳定性，这是磷石膏实现资源
化的根本前提。
磷石膏是一种含有多种杂质的化学石膏。在用优质磷矿制备湿法磷酸时，不同工艺产生的磷石膏组成也有所不
同（见表1）。
表1 各种湿法磷酸工艺产生的
磷石膏组成质量 %
组成 二水法 半水法 半水法-二水法
CaO 32.50 36.90 32.20
SO3 44.00 50.30 46.50
P2O5 0.65 1.50 0.25
F- 1.20 0.80 0.50
SiO2 0.50 0.10 0.40
FeO3 0.10 0.30 0.50
Al2O3 0.10 0.30 0.30
MgO 0.10 － －
结晶水 19.00 9.00 20.00
天然石膏存在的主要形态为石膏——二水合硫酸钙(CaSO4·2H2O)和无水硫酸钙（硬石膏），主要用于制造生产
熟石膏及其制品、水泥缓凝剂、硫酸铵、土壤调节剂以及水泥—硫酸等。磷石膏的用途与天然石膏相似，但由于磷
石膏中还含有残留酸、氟化合物、重金属和放射性物质（铀化合物及镭酸），因此在设计磷石膏的使用方向前必须
对其成分进行系统分析，尤其要考虑放射性物质及其残留物对产品质量的影响。
1 磷石膏制硫酸铵
硫酸铵是最早的氮肥品种，石膏生产硫酸铵是一个古老而成熟的技术，早在上世纪初，德国就利用硫酸钙与碳
酸铵复分解制取硫酸铵的反应实现了工业化生产，随着湿法磷酸生产的发展，以磷石膏代替天然石膏生产硫酸铵已
经实现工业化生产。
与天然石膏为原料制取硫酸铵相比，磷石膏生产工艺的差别在于流程前设置了磷石膏的调浆和洗涤过程，以使
磷石膏得到净化。工艺流程见图1。
从生产成本来比较，以磷石膏为原料的消耗定额与以天然石膏为原料基本上无差别，磷石膏为原料的生产成本
只是天然石膏为原料的64.6%，为硫酸中和法的91%。
磷石膏转化制硫酸铵，同尿素和硝酸铵生产比，由于硫酸铵的含氮量低，单纯以N计的能耗均比尿素和硝酸铵
高。因此，只有在工厂环境要求处理磷石膏，并且消费肥料的地区要求施用含硫肥料时才有实际意义。
2 作土壤改良剂
石膏是改良钠碱型（Na2CO3、NaHCO3）盐碱土的钙源，并可增加电解质而改进土壤的渗透性。石膏改进土壤渗
透性的作用是由于它溶解后释放出的钙离子（Ca2+）可取代土壤中的可交换钠（Na＋），从而可使钠盐逐渐洗除。
实际应用中可根据土壤阳离子交换量和期望的钠离子交换程度来确定石膏用量。澳大利亚对含可交换钠量低的土壤
做过田间试验，试验显示在土地表层施石膏后可减轻土壤的结壳性，增大透水性，从而增加农作物的产量。
MgSO4含量高的土地（农民俗称“牛皮碱地”）改良一般采取排灌水洗和大量施用农家肥料等方法，但由于受
水源和农家肥料数量的限制，推广此种方法困难较大，而施用磷石膏则是一种比较实用而又经济的改土方法。由于
钙、镁之间的互相拮抗，当植物根系周围钙离子浓度增加时，镁离子就不容易进入根内，从而使过量镁的毒害作用
被抑制。施用磷石膏对NaCl型MgSO4型盐碱土，以及用咸水灌溉土壤后形成的碱土改良也有同样的作用。
磷石膏粒度细，溶解速度比矿物石膏快，有利于减少施用量和提高利用效率。磷石膏含有少量游离酸，其
pH=2.5～3.5，它含有的磷酸具有磷肥的直接利益。碱性土壤特别是具有典型高pH（7.5＜pH＜9.5）的石灰质土壤，
与磷酸发生中和反应，往往能起良好作用。随着磷酸的中和，土壤矿物溶解而释放出钙、铁、铝，会促进土壤微粒
的絮凝、颗粒间的粘合，进一步降低土壤的pH值，提高必需元素的有效性。
3 生产中微量元素肥料
硫和钙是植物必需的中量营养元素，植物缺硫会有一部分氮素不能形成蛋白质，导致作物的质量、产量降低，
硫还有利于叶绿素和豆科作物根瘤的形成。钙是构成植物细胞壁的主要元素，植物缺钙时根系生长差，植株矮小，
叶片卷曲，叶边发黄枯死，根尖腐烂死亡。石膏溶解后释放出的钙和硫对缺乏钙和硫的土壤显然能起补给作用，试
验结果表明，施用磷石膏可增加麦类作物产量7%～9%。
中国科学院昆明生态研究所试验表明，施石膏后无论是水田还是旱地都显著增产。在温热地区，施磷石膏的增
产效果大于矿物石膏；在冷浸田中硫磺的效果又大于石膏。连续施磷石膏3年的后效监测表明，土壤的水稳性团聚
体增加31.0%，土壤的F、Al等元素的含量没有显著增加。
我国土壤普查的结果表明，中量元素缺乏和严重缺乏的地区占耕地总面积的70%以上。因中微量元素不平衡给
农作物带来的损失，远大于N、P、K的不平衡所造成的损失。磷石膏的硫、钙含量高，化学稳定性好，在研究时以
磷石膏为载体，以氨基酸、腐植酸等有机螯合剂螯合其他中微量元素，针对不同地区的土壤和农作物品种确定各元
素间的比例，生产一种多元素有机中微肥。这种中微肥可单独使用，也可与其他肥料掺混使用。还可加入复混肥造
粒，或单独造粒后掺入BB肥中，使之生产一种含多种营养元素的高效BB肥。该项目已申请国家专利，并小批量投
入工业化生产。
BB肥和复混肥是目前我国肥料二次加工的主要肥料品种，发展BB肥是我国推行测土配方施肥的主要举措。但
目前的BB肥仍以N、P、K三元素掺混为主，不能满足测土配方施肥的需要，我们的做法是将含多种必需营养元素
的有机螯合态中微肥颗粒按测土配方的要求加入BB肥，使之养分更全面，效果更显著，这就有效提升了BB肥的科
技含量。我国BB肥和复混肥的总产量已达两千多万吨，按加入量20%计算，磷石膏总用量可达400多万t。磷石膏
在农业上的应用，这是一个巨大的市场。