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第三节 磷酸氢钙用途
根据磷酸氢钙产品纯度的不同可分为肥料级、饲料级、牙膏级、食品级等产品，在各领域的应用如下： 化学名称 磷酸氢钙 二水物 磷酸氢钙 无水物 CaHPO4 136.06 电器 CaHPO4.2H2O 172.09 肥料、饲料、食品、药品、牙膏 饲料、牙膏、食品、药品、陶瓷、分子式 分子量 品种用途 肥料级磷酸钙：二水磷酸氢钙为高深度枸溶性磷肥，适合作基肥，适用于各种土壤和农作物，肥效与普通过磷酸钙相同，对酸性土壤，肥效则为显著。
饲料级磷酸钙：磷酸氢钙是重要的矿物质饲料添加剂（饲料中添加量为3~5%），主要提供磷和钙，钙和磷是动物体内含量较多的两种矿物质元素，(占体内矿物质总量的1/3)其中钙质的99%和磷质的90%按钙磷比2：1形成无机化合物磷酸钙[Ca3（PO4）2、Ca5F（PO4）3、CaCO3]构成骨骼和牙齿，如果钙磷的供给不足，或二者的比率失调，则骨骼的构成难望有正常的发育，甚至发生软骨病，另小部分的磷则形成磷化合物分布于身体各部，如血液、肌肉、脑及神经组织等，钙也与乳汁的分泌和凝固，肌肉的收缩，神经刺激有密切关系，同时P还以HPO4-的形式参与体内酸碱调节，因此，钙和磷也是动物体内生物化学能量转化必不可少的元素，动物饲料中配用磷酸盐的目的正是为了维持和改善动物体内的钙磷比，减少和防止因缺钙、磷而引起的
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各种疾病，促进动物健壮生长。通常饲料中要求保持钙磷比（1~2）：1，而磷酸氢钙的理论钙磷比为1.29适合饲料中对磷、钙的配比需求。
牙膏级磷酸钙：磷酸氢钙在高档牙膏中作为摩擦剂使用，在牙膏配方中用量为40~45%，其优点是硬度介于牙垢和牙面之间，摩擦后能除去牙垢而不损害牙齿珐琅质。
食品级磷酸氢钙：食品工业中作疏松剂，面团改良剂、缓冲剂营养增补剂乳化剂、稳定剂等。如作面粉、蛋糕、糕点、烘焙制品的膨松剂，复配型面包改质剂，油炸食品改良剂。亦用于饼干、奶粉、冷饮、冰淇淋粉 作营养增补剂或品质改良剂。
药品级磷酸氢钙：主要用于医药工业制钙素片，片剂药品添加剂，治疗妇女妊娠期、哺乳期缺钙及佝偻病，龋齿病的防治。
特种磷酸氢钙：用于生产荧光粉，节能灯要半导体照明LED都要用到的荧光粉。
第四节 磷酸氢钙生产原理
精细磷酸盐不同于肥料磷酸盐的重要特征是：前者不仅对产品的外形、晶形、含结晶水的程度、堆积比重、盐本身和再制品的稳定程度有一定要求，而且对化学程度的要求也高。肥料磷酸盐仅对其有效磷含量要求高些。因此在精细磷酸盐的生产过程中，不仅要重视其化学过程还要注意其物理过程。事实上这两种过程通常在同一时间内发生，这就更加增大了控制这些因素的难度。本节着重研究中和法生产磷酸氢钙的原理。 1.4.1 化学反应机理
在温度低于50℃时，用石灰乳或方解石粉与磷酸溶液发生反应生成磷
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酸氢钙，总反应式为：
Ca(OH)2+H3PO4=CaHPO4.2H2O CaCO3+H3PO4+H2O= CaHPO4.2H2O+CO2↑
其分步反应如下：
第一步：石灰乳或石灰粉溶解在磷酸中，生成磷酸二氢钙，反应式为：
Ca(OH)2+2H3PO4＝Ca(H2PO4)2+2H2O CaCO3+2H3PO4＝Ca(H2PO4)2+CO2↑+H2O
第二部：随着石灰乳或石灰石粉的加入，磷酸二氢钙在溶液中不断溶解，进而转化为磷酸氢钙，成为固体析出。
Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2+2H2O=2（CaHPO4.2H2O) Ca(H2PO4)2+CaCO3+3H2O=2（CaHPO4.2H2O)+CO2↑
如果石灰乳用量大于磷酸氢钙中CaO：P2O5的理论重量比（CaO：P2O5=0.79，PH=6.3）时，磷酸氢钙将分解，同时生成磷酸二氢钙和磷酸三钙，盐中的磷酸根有一半进入磷酸三钙中：
PH==6.3
4CaHPO4 Ca(H2PO4)2+Ca3(PO4)2 石灰乳
由于石灰乳的PH值有限，上述反应不能实现磷酸三钙的生产。但是用复分解的方法则能实现。
在饲料磷酸氢钙的生产中，常用石灰石粉去中和湿法磷酸，在这种情况下，过量的石灰石粉将与酸中杂质反应，而不使CaHPO4分解：
H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2↑ H2SiF6+CaCO3=CaSiF6 +H2O+CO2↑
胶状的硅酸沉淀出现，将给过滤带来麻烦，但是它也为两段法饲料磷酸
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氢钙提供了脱氟的理论依据。 1.4.2 结晶水的形成与稳定程度
研究CaO----P2O5----H2O体系发现，当温度低于36℃时二水磷酸氢钙是稳定的，高于36℃则无水磷酸氢钙是稳定的。生产中温度一般控制在40~50℃，以生成介稳相的二水磷酸氢钙，温度超过60℃则难以实现，温度更高则生成无水盐。
图1.2.2说明在40℃以下，介稳相CaHPO4.2H2O和稳定相CaHPO4的溶解度。图1.2.3说明在该条件下二水磷酸氢钙转化为无水磷酸氢钙晶形的转化速度，液相中P2O5浓度越高，介稳相CaHPO4.2H2O转变为稳定相CaHPO4的速度越快。在P2O5浓度很低时，（PH6.3~8.0或更高）在CaO—P2O5—H2O体系中的固相里有碱性较大的磷酸氢钙出现，图1.2.4
二水磷酸氢钙在干燥时失水的温度和速度，决定于压力、几何尺寸、原来形成晶体的方法，在常压下一小时内将二水磷酸氢钙加热到100℃以上，其失去结晶水已经很明显，在加热到175℃会失去化合水形成焦磷酸氢钙。通常磷酸氢钙吸湿性很小，含水量在1%以下时有很好的流动性（松散不结块），含有小量磷酸氢镁的磷酸氢钙，不仅能增加其松散性，贮存时不易吸潮，还能使制成的牙膏膏体稳定，所以磷酸氢镁能改善磷酸氢钙的物理性能。 1.4.3 磷酸钙盐生成过程的速度控制
用石灰乳中和磷酸的速度很快，瞬息可以完成。但事实上，当磷酸和石灰乳相混时，石灰颗粒表面，将会被即刻生成的磷酸钙盐所覆盖，阻碍磷酸与Ca(OH)2的接触，延缓了反应的进行。通常的方法是慢慢地加入石灰乳，加大搅拌强度，或使用高分散度的石灰乳，以便加快反应。天然的石灰石具有不同的密度，晶体较硬，不易分解，通常是将其粉碎成细粉----即方解石
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粉，一般磨细到0.075~0.060毫米，也有磨细到0.10~0.075毫米的，用10~15%P2O5的磷酸分解方解石粉，在10~15分钟内分解率可达80~90%,当磷酸中和到PH为3.8~4.0时，CaCO3的分解速度急剧减慢，硫酸法萃取磷酸，因部分酸已被阳离子中和，用其分解石灰石粉则速度较慢，而盐酸法萃取磷酸比硫酸法萃取磷酸，在相同浓度时分解CaCO3的速度要快得多。用CaCO3中和磷酸时产生大量的CO2，形成泡沫，在泡沫表明浮有磷酸氢钙的细小结晶，从而使中和过程复杂化，形成晶体大小不一，影响产品质量。对此可以采用消泡剂以除去泡沫，或间断的中和方式进行操作，以便控制反应速度，得到理想的晶体。
不论是用石灰粉或是用石灰乳生产磷酸氢钙，在反应末期，由于其颗粒表面别不透性的磷酸氢钙结晶薄膜包裹，而液相中的H3PO4也几乎消耗光。因此残存的碳酸盐分解速度极低，理论上根据CaO----P2O5----H2O体系的平衡条件，磷酸应当几乎全部被消耗，事实上则不可能。其原因是，除了包裹的阻力以外，液相中磷酸盐的第一个氢离子，几乎100%的被中和掉了。溶液中P2O5的残留量，通常为0.2~0.3%，要使P2O5有高的沉淀率，必须将石灰石磨的更细一些（不大于0.15毫米）。石灰乳颗粒较粗时，液相中P2O5的含量，可高达30%，因此石灰乳也需精制分级。分出小于0.15毫米的颗粒用于生产，不能用加过量石灰乳的办法去回收更多的P2O5，因为那样将生成Ca3(PO4)2和羟基磷灰石，而影响产品质量。 1.4.4 PH值对磷酸氢钙形成的影响
图1.4.1表示用Ca(OH)2或CaCO3中和H3PO4时，溶液的PH和磷酸浓度（P2O5)变化和石灰乳加入量的关系。
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