利用磷石膏生產(chǎn)中量元素肥料的技術(shù)研究

摘" " " 要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展以及城市化建設(shè)的持續(xù)深入，社會已經(jīng)進入到了全新的發(fā)展進程中，這也為各大社會行業(yè)的發(fā)展起到了良好的促進作用，而磷石膏在本質(zhì)上屬于化工發(fā)展進程中濕法磷酸生產(chǎn)形成的副產(chǎn)物，由于其整體利用率比較低，其通常都會被大量堆存，這樣不僅會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，也會大幅度浪費資源。然而，在農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度上來看，磷石膏起到了十分重要的作用，其可以通過調(diào)節(jié)酸性土壤以及堿性土壤功能結(jié)構(gòu)的方式，實現(xiàn)對于土壤的改良，還能夠制作肥料，為土壤提供出更多的營養(yǎng)元素。首先對磷石膏在土壤中起到的作用加以明確；其次，對磷石膏生產(chǎn)中量元素肥料中存在的問題展開深入分析；在此基礎(chǔ)上，提出利用磷石膏生產(chǎn)中量元素肥料的具體措施。

關(guān)" 鍵" 詞：磷石膏；中量元素肥料；生產(chǎn)措施

中圖分類號：TQ177.375" " "文獻標識碼： A" " "文章編號： 1004-0935（2023）05-0746-04

磷石膏主要就是在采用濕法硫酸制備磷酸的過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其與磷酸之間的產(chǎn)量比大約在5∶1左右。由于副產(chǎn)品的整體產(chǎn)量比較高，并且產(chǎn)物的雜質(zhì)較為復(fù)雜，其很難實現(xiàn)直接利用，這樣就會引發(fā)大量磷石膏堆存的問題出現(xiàn)，其不僅會占用較大的土地面積，還會對地下水、地表水甚至大氣環(huán)境產(chǎn)生較為嚴重的污染。同時，在磷石膏當中還蘊含著鈣、磷以及硅等有用資源，如果始終進行閑置就會引發(fā)資源浪費問題，而隨著環(huán)保壓力以及資源浪費問題的出現(xiàn)，其也為磷化工企業(yè)的發(fā)展帶來了極大的負擔(dān)。因此，這就需要進一步加大磷石膏綜合利用開發(fā)技術(shù)的開發(fā)力度，使得磷化工產(chǎn)業(yè)可以逐漸向著綠色產(chǎn)業(yè)的方向發(fā)展。并且通過磷石膏還可以生產(chǎn)出中量元素肥料，在為各類農(nóng)作物提供養(yǎng)分的同時，對土壤的物理性質(zhì)進行調(diào)整優(yōu)化，以此來促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。

1" 磷石膏與中量元素肥料的基本概述

1.1" 磷石膏

磷石膏屬于我國磷化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中所排放出的一種固體廢渣，每生產(chǎn)1 t左右的磷酸就會出現(xiàn)5 t左右的磷石膏，而我國目前的磷石膏累計排量已經(jīng)接近了1億t，屬于各類石膏廢渣當中排量比較大的類型。同時，磷石膏的利用率也相對比較低，通常都會采用堆積的方式來對磷石膏進行處理，而磷石膏所蘊含的主要成分為二水硫酸鈣，通常二水硫酸鈣的質(zhì)量分數(shù)能夠達到70%～90%，而次要成分則會由于磷礦石產(chǎn)地的不同而出現(xiàn)較為顯著的差異，通常都會蘊含磷酸鹽以及硅酸鹽，也就是具備著較高含量的鈣、硫等元素，還存在著微量元素以及放射性元素等，但整體占比都比較低，大部分都屬于不溶性固體，可以完全忽略其所產(chǎn)生的危害。然而，這種磷石膏大量堆存的問題，其不僅會侵占較多的土地資源，并且由于受到雨蝕、風(fēng)蝕等因素產(chǎn)生的影響，磷石膏內(nèi)部蘊含的氟化物等雜質(zhì)也會引發(fā)大氣或土壤的污染問題。

1.2" 中量元素肥料

肥料能為農(nóng)作物提供營養(yǎng)元素，并對土壤性質(zhì)進行改良，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而在作物的實際生長過程中，硫、鈣、鎂都屬于必需的營養(yǎng)元素，各類作物對于這部分元素的需求量也比較高，而對這些元素進行補充的肥料就屬于中量元素肥。中量元素肥除卻可以為農(nóng)作物提供必要的養(yǎng)分之外，還能夠?qū)ν寥雷陨淼奈锢硇再|(zhì)進行調(diào)整，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起到良好的促進作用，而在中量元素肥料出現(xiàn)后，其在很長一段時間內(nèi)都沒有得到重視，引發(fā)這一問題出現(xiàn)的主要原因就在于部分應(yīng)用較為廣泛的肥料當中，尤其是濃度較低的肥料品種，其同時蘊含著鎂、鈣、硫等元素，大氣中的二氧化硫也會隨著雨水逐步進入到土壤當中，這也是土壤內(nèi)部硫元素的主要來源。而在近年來的發(fā)展進程中，化肥品種結(jié)構(gòu)當中的高濃度肥料逐漸取代了原本的低濃度肥料，但這也會使得土壤當中的鈣、鎂、硫等元素逐步降低，部分土壤也會出現(xiàn)中量營養(yǎng)元素短缺的問題，這就進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" 對鹽堿土的改良

在我國的發(fā)展進程中，鹽堿地的分布面積相對較大，目前我國的鹽堿地大約在14.8億畝左右，在面積排名上位居世界第三。而土壤出現(xiàn)的鹽漬化現(xiàn)象，主要就是由于各類干旱以及半干旱地區(qū)當中，由于土壤地層部位或是地下水的鹽分隨著毛細管水逐步上升至地表，而這部分水分在受熱蒸發(fā)過后，鹽分就會逐步累積在表層的土壤當中，再加上不科學(xué)的灌溉以及耕作，地下水位也會呈現(xiàn)出一種不斷提升的狀態(tài)，也會引發(fā)土壤鹽漬化的問題出現(xiàn)。而這種土壤鹽堿化的逐步擴散，也會進一步提升區(qū)域內(nèi)部生態(tài)環(huán)境的惡化速度，這就需要及時針對鹽堿地加以處理。在通過磷石膏所具備的酸性特征來對鹽堿土進行改良，能更有效提升蘇打鹽堿土內(nèi)部的含水量以及整體孔隙度，使得土壤容量能夠逐步降低，同時還可以對電導(dǎo)率以及pH值起到良好的降低作用，以此來實現(xiàn)對于土壤鹽堿化情況的完善優(yōu)化。在鹽堿地當中種植蕓豆，并配合磷石膏能夠在根本上提升土壤的交換性鈣以及有效磷，特別是在磷石膏與有機肥進行混合過后，蕓豆的產(chǎn)量也會提升至92%。而部分鹽堿地屬于氯化物鹽漬土，其中存在著較多的Na+物質(zhì)，在應(yīng)用磷石膏對這部分鹽堿土進行改良的過程中，磷石膏與土壤中的物質(zhì)就會產(chǎn)生置換反應(yīng)，不僅能夠有效降低土壤的堿性，還可以減少土壤的整體容量，在強化洗鹽效果的同時，促進土壤滲水性能的全面提升。綜上所述，磷石膏對鹽堿土所起到的作用主要體現(xiàn)在兩方面內(nèi)容上，一方面在于優(yōu)化土壤的物理性質(zhì)，例如逐步降低土壤的容重以及孔隙度等；另一方面則是改變土壤的化學(xué)性質(zhì)，如降低pH值以及提升有效磷等[2]。

2.2" 對酸性土壤的調(diào)理

在酸性土壤當中，其主要分為黃壤、亞壤以及紅壤等，而我國的酸性土壤主要為黃壤與紅壤，大多分布在長江南部的熱帶地區(qū)當中。而引發(fā)土壤酸化問題出現(xiàn)的原因相對比較多，例如人類各類活動強度的逐步提升、動植物呼吸產(chǎn)生有機酸以及土壤風(fēng)化引發(fā)氫離子富集等，土壤在酸化過后不僅會流失養(yǎng)分，內(nèi)部的生物活性也會逐步降低，容易加大各類潛在風(fēng)險的發(fā)生幾率。同時，磷石膏除了能夠改良鹽堿土之外，對于酸性土壤的改良也起到了十分重要的作用。磷石膏內(nèi)部具備著S以及Ca等物質(zhì)，在酸性土壤當中也可以起到調(diào)理土壤的重要作用，例如提升孔隙度以及降低容重等，而在紅壤土地當中種植小白菜，通過磷石膏的應(yīng)用就可以穩(wěn)步提升紅壤的堿度以及電導(dǎo)率，并降低其中交換性酸的總量，全面提高紅壤的理化性質(zhì)。而在與石灰所起到的改良效果進行對比后可以明顯看出，磷石膏可以提供出更加優(yōu)異的土壤養(yǎng)分，對于玉米等農(nóng)作物起到了良好的增產(chǎn)作用。由于磷石膏具備著蘊含土壤養(yǎng)分以及特殊孔隙結(jié)構(gòu)等多種特征，將其應(yīng)用在酸性土壤當中后可以有效提升氮、磷等營養(yǎng)成分，實現(xiàn)對于土壤理化性質(zhì)的完善優(yōu)化。在酸性土壤改良工作中應(yīng)用磷石膏，首先就是利用其所產(chǎn)生的自動加石灰效應(yīng)，也就是酸性土壤與磷石膏中蘊含的含鋁物質(zhì)，進一步生成出氫氧化鈣，能夠在根本上提升土壤的pH值；其次，還可以將磷石膏所具備的優(yōu)點進一步與其他改良物質(zhì)所具備的優(yōu)點結(jié)合在一起，以此來取得更加優(yōu)異的改良效果。

3" 磷石膏生產(chǎn)中量元素肥料中存在的

問題

盡管通過磷石膏的應(yīng)用可以生產(chǎn)出中量元素肥料，以此來補充土壤內(nèi)部的營養(yǎng)元素，但其中仍舊存在著以下較為顯著的問題。首先，盡管在相關(guān)研究內(nèi)容中可以看出，磷石膏可以有效對重金屬的浸出起到抑制作用，逐步降低土壤所受到的重金屬污染，但在結(jié)合磷石膏堆場的實際情況展開深入探究后可以明顯看出，磷石膏內(nèi)部所蘊含的重金屬元素，其對于周邊土壤以及地下水環(huán)境所產(chǎn)生的影響仍舊較為嚴重，在利用其制備中量元素肥料的實際過程中，必須要重點消除這方面所產(chǎn)生的不良影響；其次，在磷石膏當中還存在著部分放射性核素，在不同的產(chǎn)地中所產(chǎn)生的放射性核素，其在種類以及含量等方面也并不相同，這就需要在利用磷石膏生產(chǎn)中量元素肥料的過程中，針對原料所具備的放射性水平展開更加深入的調(diào)查分析，以此來避免其對土壤帶來過于嚴重的影響[3]。

4" 利用磷石膏生產(chǎn)中量元素肥料的具

體措施

4.1" 磷石膏的肥料化研究

在農(nóng)作物的實際生長過程中，其通常都需要在土壤當中吸收各類營養(yǎng)元素，而在磷石膏當中，其蘊含著較為豐富的鈣，這也是作物生長階段中必需的一種高營養(yǎng)元素，具備著十分重要的生理功能。通常情況下，鈣一般都會分布在植物的細胞膜、細胞核以及細胞質(zhì)當中，以游離態(tài)鈣以及結(jié)合鈣的形式出現(xiàn)，通過鈣元素的提升可以對細胞膜起到更好的穩(wěn)定作用，提高作物自身的抗逆能力，在提升整體作物品質(zhì)的基礎(chǔ)上，對植物出現(xiàn)的早衰問題進行針對性防治。而在經(jīng)過調(diào)查過程中可以明顯看出，利用磷石膏所生產(chǎn)的中聯(lián)鈣元素肥料，將其應(yīng)用在含活性鋁土壤當中，能夠有效提高玉米的整體產(chǎn)量，通過鈣素營養(yǎng)來有效消除活性鋁對于玉米所產(chǎn)生的負面影響，促進玉米吸水能力以及抗旱能力的全面提升。同時，磷石膏還可以與其他礦物質(zhì)一同制備出肥料，在根本上促進肥效的穩(wěn)步提升，對土壤自身的理化性質(zhì)進行完善優(yōu)化，在尿素或是碳酸氫銨當中添加適量的磷石膏，其所制成的化肥在可溶性鈣含量方面要遠遠高于土壤，可以直接用在那些缺鈣的土壤當中，促進農(nóng)作物產(chǎn)量的穩(wěn)步提升。在針對磷石膏、黃鐵礦以及石膏等多種硫肥在土壤中的適用性進行研究過后可以明顯看出，磷石膏在土壤適用性方面最高，可以有效補充農(nóng)作物在生產(chǎn)過程中所需的硫元素，促進產(chǎn)量與品質(zhì)的同步提升[4-8]。

4.2" 明確磷石膏生產(chǎn)中量元素化肥的優(yōu)勢

通過磷石膏來生產(chǎn)中量元素肥，能夠?qū)⒃緵]有任何用處的副產(chǎn)廢棄物有效轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩h(huán)保的全新肥料產(chǎn)品，不僅可以對磷石膏進行硝化，降低其所產(chǎn)生的堆放成本以及對周邊環(huán)境產(chǎn)生的危害，還能夠?qū)ν寥肋M行改良優(yōu)化，促進土壤內(nèi)部中量營養(yǎng)元素成分的穩(wěn)步提升。站在現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展情況的角度上來看，其在農(nóng)業(yè)種植方面普遍存在著過度施肥的問題，也正是由于高濃度氮肥、高濃度復(fù)合肥以及高濃度磷肥的應(yīng)用，很容易引發(fā)土壤酸化或是土壤鹽化等多種問題。因此，這就需要加大對于中微量元素的重視程度，通過磷石膏所生產(chǎn)的中量元素化肥來優(yōu)化土壤中存在的各類問題；其次，在造粒階段中所采用的主要為冷態(tài)無水造粒模式，不僅節(jié)能性與環(huán)保性比較高，造粒過后也不需要進行冷卻，通過冷態(tài)無水造粒方式，可以針對磷石膏與處理過后的游離水比重進行穩(wěn)定控制，利用物料自身所具備的理化特征，采用添加調(diào)理劑以及黏結(jié)劑等方式成粒，造粒過后還要進行兩次低溫烘干，烘干過程中要將溫度穩(wěn)定控制在85 ℃以下，防止因溫度過高而直接殺死菌種；最后，磷石膏所生產(chǎn)出的中量元素化肥，其在土壤溶液當中具備著較高的微溶性，可以在土壤內(nèi)部形成含量比較高的可溶性物質(zhì)，使得尿素能夠轉(zhuǎn)變?yōu)樘间@，并向著生成硫銨的方向進行復(fù)分解，這樣就可以逐步降低氨元素的揮發(fā)問題。并且在產(chǎn)品內(nèi)部還蘊含著大量的硫元素，其不僅與磷、氮之間存在著較為顯著的協(xié)同關(guān)系，也是固氮酶系統(tǒng)當中的重要組成部分，能夠在提升固氮量的同時，幫助作物形成更加優(yōu)異的根瘤，最關(guān)鍵的在于磷石膏所生產(chǎn)的中量元素化肥，其內(nèi)部硫淋融緩慢，能為不同的農(nóng)作物提供出硫元素營養(yǎng)。

4.3" 磷石膏的重金屬去除技術(shù)

在采用磷石膏生產(chǎn)中量元素化肥的實際過程中，必須要進一步去除磷石膏內(nèi)部存在的重金屬物質(zhì)，以此來降低其對于土壤所產(chǎn)生的不良影響，而在對促進石膏的成分進行深入分析后，就要以此為基礎(chǔ)來配備出對應(yīng)的重金屬捕獲劑，在確定好用量以及加水比例的基礎(chǔ)上，通過過濾以及攪拌等多種方式，有效去除促進石膏當中蘊含的重金屬元素。而其中所形成的廢液，在經(jīng)過重金屬沉淀劑所起到的置換作用后能夠?qū)崿F(xiàn)再生，進一步返回到初始的攪拌器當中再次捕獲各類重金屬，使得整體工藝流程可以形成一種閉路循環(huán)系統(tǒng)，保證生產(chǎn)出的中量元素化肥可以取得預(yù)期中的效果[9-10]。

5" 結(jié)束語

綜上所述，在目前的社會發(fā)展進程中，磷石膏的大量堆存不僅會對周邊的自然環(huán)境產(chǎn)生較為嚴重的危害，還會大幅度浪費有用資源。因此，這就需要加大對于磷石膏綜合利用的重視程度，除了需要在建材以及化工領(lǐng)域當中進行應(yīng)用之外，還要拓展其在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用范圍，利用磷石膏來生產(chǎn)中量元素肥料，以此來實現(xiàn)農(nóng)作物的增產(chǎn)，并且其對于農(nóng)作物品質(zhì)的提升也起到了較為顯著的作用，不僅可以對土壤的酸堿平衡進行控制，也能夠降低各類有害元素的累積。所以，這就需要深入探究中量元素肥料的制作技術(shù)，通過磷石膏的應(yīng)用來更好地提升水肥利用率。

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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