重新认识钙镁磷肥

Re-recognize Calcium Magnesium Phosphate

朱东方 Dongfang ZHU , 陈明良 Mingliang CHEN

1 河南应用技术职业学院河南郑州 450042 Henan Vocational College of Applied Technology, Zhengzhou 450042, China 2 上海化工研究院有限公司上海 200062 Shanghai Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd., Shanghai 200062

摘要：

钙镁磷肥不仅是一种低浓度磷肥，而且是一种良好的土壤调理剂，还能提供硅、钙、镁及其他中微量元素。介绍了我国钙镁磷肥生产现状、存在的问题、产品优势，分析了其市场容量。建议加强产学研协作，提升钙镁磷肥的生产技术水平；重视钙镁磷肥所含硅、钙、镁及其他中微量元素的作用，恢复其应有的价值。

关键词：

钙镁磷肥; 现状; 存在问题; ;

Abstract：

Calcium magnesium phosphate is not only a low concentration phosphate fertilizer, but also a good soil conditioner, and it can also provide silicon, calcium, magnesium and other medium and trace elements. The production status, existing problems and product advantages of calcium magnesium phosphate in China are introduced, and its market capacity is analyzed. It is recommended to strengthen the production-study-research cooperation, and improve the production technology of calcium magnesium phosphate. The role of silicon, calcium, magnesium and other medium and trace elements in calcium magnesium phosphate is emphasized, and its value should be restored.

Keyword：

calcium magnesium phosphate; present status; existing problems; value;

1 我国钙镁磷肥生产现状

2014年全国钙镁磷肥实物产量为1 248 kt，折P₂O₅产量约为188 kt，产品w(P₂O₅)平均值在15.1%。与2013年相比，2014年钙镁磷肥实物产量减少129 kt，下降幅度为9%；生产企业数量由29家减少至24家，平均每家企业生产的钙镁磷肥实物产量只有50 kt左右。2000—2014年我国钙镁磷肥实物产量及生产企业数量如表 1所示。

表 1

2000—2014年我国钙镁磷肥实物产量及生产企业数量

年份	实物产量/kt	生产企业数量/家
2000	3 856
2009	1 719	33
2010	1 513	34
2011	1 633
2012	1 330
2013	1 377	29
2014	1 248	24

由表 1可以看出：

(1) 我国钙镁磷肥生产企业不断在减少，总产量不断降低，生产规模偏小，其中2014年产量最高的是云南恒邦磷化工业有限公司的170 kt；

(2) 由于产量低、利润薄，企业投入的研发资金少，技术进步小，尤其在节能减排上的力度不够

(3) 企业对产品的信心不足，推广力度不够；

(4) 产品价格偏低，定价只局限于磷含量，没有体现产品中所附带的中微量元素的价值。

2 存在的问题

目前钙镁磷肥在生产、销售和施用中存在的主要问题：

(1) 生产过程自动化程度低，操作人员劳动强度大，导致一线生产人员流动大，不利于生产发展；

(2) 能耗较高，吨产品能耗达到5 000~8 000 MJ；

(3) 三废处理措施不到位，生产环境不佳；

(4) 由于产品售价较低、利润较薄，经销商不愿经销；

(5) 钙镁磷肥的肥效持久但肥效缓慢，粉状产品导致运输和使用不方便，因此产品的施用与当前农民的施肥习惯不匹配。

3 钙镁磷肥的优势

3.1 可直接利用中低品位磷矿，减少废弃物排放

我国磷矿资源丰而不富，平均品位w(P₂O₅)只有17%，90%的磷矿需精选后才能用于高浓度磷复肥的生产。此外，胶磷矿多，选矿难度大，磷损失率高，如w(P₂O₅)为20%~26%的磷矿经选矿后用于生产高浓度磷复肥时磷的利用率小于70%，而用于生产钙镁磷肥时磷的利用率可以达到95%。

我国高硅高镁磷矿较多，尤其是四川、湖南、江西等地的磷矿，w(P₂O₅)只有18%~26%，是生产钙镁磷肥合适的原料。采用钙镁磷肥玻璃结构因子配料法，可以使用w(P₂O₅)为16%的磷矿生产w(P₂O₅)为12%的钙镁磷肥产品，最大限度地利用了低品位磷矿，节约磷矿资源。生产钙镁磷肥在提高磷资源利用率的同时，还可以减少选矿产生的尾矿渣和高浓度磷复肥生产过程中副产的磷石膏废渣。

3.2 是一种多元素肥料

钙镁磷肥是一种含有磷酸根(PO₄^3-)的硅铝酸盐玻璃体，是一种同时含有钙、镁、硅、铁、锰、锌等中微量元素的多元素磷肥，主要成分包括Ca₃(PO₄)₂，CaSiO₃和MgSiO₃，一般含w(P₂O₅) 12%~20%，w(CaO) 25%~32%，w(MgO) 8%~20%，w(SiO₂) 25%~40%，还含w(FeO) 1%~2%，Mn 300~800 mg/kg，Zn 50~210 mg/kg，Cu 10~60 mg/kg。

钙镁磷肥中90%以上的钙、镁、硅为质量分数2%柠檬酸可溶(枸溶性)，不易被固定和流失，但可被作物根部所分泌的弱酸溶出，如硅以3~5个硅氧四面体[SiO₂]^4-相连的短链(链长仅1 nm)随土壤溶酸被作物根部所吸收，水从叶面蒸发，而硅氧四面体短链沉积在植物细胞壁的表面角质层内，增强作物对病毒引起的病害(如稻瘟病、白粉病)的抵抗力，同时可增强细胞壁强度，使植物机械组织发达、株型挺拔、茎叶直立，从而提高其抗倒伏能力；此外，硅能抑制二价铁的过剩吸收，减少磷肥在土壤中的固定，同时活化土壤中的磷，提高磷肥利用率。钙镁磷肥中的铁、锰、锌亦呈枸溶性，同样不易被土壤固定，但可被植物吸收利用。因此，与其他硅钙肥、硅钙镁肥相比，钙镁磷肥的有效性更高。不同硅肥有效性比较如表 2所示。

表 2

不同硅肥有效性比较 %

硅肥	SiO₂			CaO				MgO
硅肥	w (全硅)	w (枸溶性硅)	枸溶率	w (全钙)	w (枸溶性钙)	枸溶率	w (全镁)	w (枸溶性镁)	枸溶率
高炉炉渣(水淬)	33.7	18.5	54.9	40.1	29.5	73.6		6.6	4.0	60.6
高炉炉渣(缓冷)	33.2	13.0	39.2	41.8	17.0	40.7		4.8	3.2	66.7
黄磷炉渣(碱性)	45.1	34.7	76.9	42.0	36.9	79.9
黄磷炉渣(酸性)	50.9	2.2	4.3	42.3	23.2	54.9
钙镁磷肥A	23.95	23.93	99.9	32.43	30.97	95.5		17.80	16.53	92.9
钙镁磷肥B	24.50	24.47	99.9					16.20	16.18	99.9

3.3 是一种土壤调理剂

目前，我国农田土壤存在的主要问题是酸化、盐碱化、重金属污染、元素失衡、有机质流失等。

3.3.1 是一种良好的酸性土壤改良剂

土壤酸化是土壤接受了一定数量的交换性氢离子或铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程。造成土壤酸化的原因：①降水量大，集中的淋溶作用造成钙、镁、钾等碱性(盐基)离子大量流失是土壤酸化的根本原因；②传统农业措施的缺失使耕地土壤养分失衡是造成土壤酸化的主要原因；③长期大量施用化肥(主要是铵态氮肥)是造成土壤酸化的重要原因；④酸雨也可导致土壤酸化；⑤土壤有机质含量下降导致缓冲能力降低，土壤酸化加重。

钙镁磷肥是碱性肥料，但碱度小于常用的酸性土壤改良剂——石灰，不会杀灭土壤微生物，不会破坏土壤结构；可提高土壤pH，增加土壤盐离子代换量和盐基饱和度，增加土壤养分，培肥土壤，加速土壤熟化；能向土壤中补充钙和镁，特别适用于南方钙镁淋溶较严重的酸性红壤土；可降低铝毒活性和土壤溶液中锰离子浓度，减轻红壤土的铝毒、锰毒，从而促进作物生长。

3.3.2 是一种良好的盐碱土土壤改良剂

盐碱土是指土壤中含盐质量分数在0.3%以上，或者土壤胶体吸附一定数量的交换性钠、碱化度在20%以上、有害于作物正常生长的土壤。

钙镁磷肥中含有的钙离子、镁离子和硅酸根进入土壤后，可与盐碱地中大量积聚的钠离子发生置换反应，降低了钠离子的活性，使其危害减轻，起到改良盐碱地的作用；使植物机体强健，从而增强作物抗逆能力、生理调控能力和抗盐能力；可缓解植物盐胁迫，提高盐胁迫下水稻发芽率和茎、叶、根生物量，并提高盐胁迫下根系的活力。

3.3.3 是一种良好的土壤重金属污染修复剂

重金属是指相对密度≥5.0的金属，在土壤重金属污染修复中，特别关注Cd，Hg，Cr，Pb，Ni，Zn，Cu等对土壤的污染，这些元素在过量情况下有较大的生物毒性，并可通过食物链对人体健康带来威胁。土壤重金属污染的特点：①不能被微生物降解，是长期、潜在的污染物；②长期存在于土壤中，浓度多成垂直递减分布；③在土壤中有较大的溶解度和迁移活性；④重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤pH，Eh以及颗粒物、有机质含量等条件深刻影响其在土壤中的迁移和转化。

钙镁磷肥的施用提高了土壤pH，可降低重金属的生物效应，降低了作物对Cd等重金属的吸收量。硅酸根可与Cd等重金属发生化学反应，形成新的不易被植物吸收的硅酸镉等化合物沉淀下来，从而减轻重金属对作物的污染。硅对抑制水稻吸收Cd的作用尤为明显，在钙镁磷肥施用量达到一定程度时，Cd对水稻的生长和产量已无明显的不良影响。

4 钙镁磷肥的市场容量

4.1 钙镁磷肥的目标作物

水稻：喜硅作物，施用钙镁磷肥可改良土壤，增强秸秆强度，提高抗倒伏、抗病害能力。

小麦：喜硅作物，施用钙镁磷肥可提高抗倒伏、抗病害能力。

甘蔗：喜硅作物，对土壤中硅的需求量大。

蔬菜：钙镁磷肥中所含的镁、铁、磷与氮肥相配合，可提高叶绿素含量。

块茎作物(红薯、土豆、花生等)：钙镁磷肥在植物根部释放氧气及活性氧的独特作用，可使产量增加且无地下虫害。

果园：施用钙镁磷肥可防治树粗皮病及苦痘病，提高果园地力并补充钙和镁。

竹林：喜硅作物。

4.2 钙镁磷肥的市场容量

钙镁磷肥的市场容量如表 3所示。

表 3

钙镁磷肥的市场容量

作物种类	播种面积/hm²	施用量/(kg·hm⁻²)	市场占有率/%	市场容量/kt
水稻	29 870 000	375	20	2 240
小麦	24 250 000	750	5	910
甘蔗	1 680 000	750	16	200
蔬菜	19 000 000	1 500	5	1 420
薯类	8 630 000	750	8	510
花生	4 520 000	300	5	70
果园	11 550 000	750	2	170
人工竹园	1 300 000	450	15	90
合计				5 610

20世纪90年代，我国年平均生产钙镁磷肥折P₂O₅约为900 kt，按w(P₂O₅)平均值15%计，年实物产量6 000 kt，表明1990—1999年的10年间，钙镁磷肥的市场容量为6 000 kt/a。按保守估算，钙镁磷肥的市场容量至少应该在5 600 kt/a，而2014年的实际产量只有1 248 kt。

5 建议

(1) 加强产学研合作、促进企业间并购或与复混肥企业合并，提升钙镁磷肥的生产技术水平和自动化控制水平，实现节能减排。

(2) 不要把钙镁磷肥单纯地看成低浓度磷肥，还是一种良好的土壤调理剂。

(3) 加强推广，积极指导用户正确使用，实现产品的多样化。

(4) 中低品位磷矿的利用已经得到国家政策的支持，钙镁磷肥生产企业应该积极争取。

(5) 恢复钙镁磷肥应有的地位，向日本、韩国等国家学习，与尿素同价。