過磷酸鈣（英文名：鈣 superphosphate）又稱普鈣、普通過磷酸鈣、過磷酸石灰、過石灰，是由硫酸和磷礦粉反應生成的以磷酸二氫鈣（Ca(H2PO4)2）和硫酸鈣（CaSO4）為主要成分的產品，一般有效五氧化二磷（P2O5）的含量為14-20%（普通過磷酸鈣），富過磷酸鈣的磷含量比普鈣高，五氧化二磷含量為23%?35%，比普通過磷酸鈣約高1倍，是一種水溶性磷肥。
過磷酸鈣為灰白色、深灰色至灰褐色粉末，沸點在80 °C以下（一個大氣壓）。過磷酸鈣具有吸潮性和腐蝕性，在較潮濕的空氣中能結塊，能部分溶于水，水溶液微酸性，少部分不溶于水而易溶于2%檸檬酸（枸櫞液）溶液中。
過磷酸鈣是水溶性的速效磷肥，它會溶解在土壤溶液中，以鈣離子、磷酸根離子的形式存在。磷酸根離子能夠與土壤溶液中其他離子化合，生成難溶性的化合物沉淀下來，被土壤固定的磷可以被植物吸收而達到施肥的效果。
發現歷史
過磷酸鈣是用硫酸處理磷礦粉制成的磷肥，它是世界上最早工業生產的一種水溶性肥料生產與施用，既可以直接使用，也可用作制造混合肥料。
工業生產磷肥的研究與應用比氮肥更早。1840年，著名的德國科學家李比希（LieBig）發表農業著作《化學在農業和生理學中的應用》，證明植物生長需要碳酸、氨、氧化鎂、磷、硝酸鹽及鉀、鈉的化合物等無機化合物，人們必須在土壤中施肥以補償植物的消耗。
1841年，英國科學家勞斯（Lawes）通過處理天然磷酸鈣得到了過磷酸鈣。1842年，他獲得了用硫酸酸化磷塊巖得到過磷酸鈣流程的專利。1843年，他在英國建造了世界上第一個過磷酸鈣化肥廠。
1849年，李比希在實驗室以硫酸處理骨粉得到了水溶性過磷酸鈣。1856年，李比希提出以天然磷礦為原料制造過磷酸鈣和磷酸的方法，從此天然磷礦成為制造過磷酸鈣的主要原料。
中國磷肥工業始于1942年，云南省昆明市建設了生產過磷酸鈣的裕滇化肥廠，用昆明磷礦石生產含有效五氧化二磷17%的過磷酸鈣，這是中國第一個磷肥品種。
1949年，新中國成立時，大陸地區沒有磷肥企業。1958年，由蘇聯援建在江蘇省南京市和山西省太原市建成了粒裝過磷酸鈣工業裝置，奠定了中國最早的磷肥工業基礎。
2005年，中國磷肥產量達到1125萬噸，超過美國居世界第一。同時，中國也是過磷酸鈣消費大國，磷肥表觀消費量也已經成為世界第一。
理化性質
過磷酸鈣性質
過磷酸鈣為灰白色、灰黑色，少量帶有淡黃色或粉紅色的疏松粉狀顆粒。
磷礦粉和硫酸反應生成的過磷酸鈣成品較為疏松，含有較多的水分，其主要成分為磷酸二氫鈣水合物（一水磷酸一鈣），分子式為，加熱時不穩定，溫度高于120°C時失去結晶水，溫度高于150°C時轉變為對作物沒有肥效的焦磷酸氫鈣（Ca2H2P2O7）,繼續升溫轉化為偏磷酸鈣([Ca（PO3）2]）。過磷酸鈣在1100-1300°C高溫下煅燒，脫除含物質和部分硫酸鹽轉化為脫氟過磷酸鈣（主要成分為磷酸鈣[Ca3（PO4）2]），可作為家畜的輔助飼料促進動物的發育和成長。
過磷酸鈣粒裝成品含水較少，主要成分為磷酸二氫鈣，略有吸潮性和腐蝕性，在較潮濕的空氣中能結塊。絕大多數過磷酸鈣能溶于水，水溶液微酸性，少部分不溶于水而易溶于2%檸檬酸（枸櫞液）溶液中。
過磷酸鈣化學組成
過磷酸鈣主要成分是磷酸二氫鈣（Ca(H2PO4)2），副成分為硫酸鈣（CaSO4），有效磷含量12-20%，中國過磷酸鈣國家標準規定過磷酸鈣中有效五氧化二磷含量需要大于等于20%（特級品）。此外過磷酸鈣中還有2-4%的硫酸鐵、硫酸鋁、硫酸鉛、5%-10%左右的游離酸和少量的磷酸鐵、磷酸鋁、磷酸鎂等。工業上脫氟過磷酸鈣主要成分為磷酸鈣，含有0.1%的氟，12%的三氧化硫，有效五氧化二磷含量大于31%。
標準規定
成品過磷酸鈣可以分為疏松狀過磷酸鈣和粒狀過磷酸鈣，都不得檢出揮發性有機物，重金屬含量也需要達到國家標準。
疏松狀過磷酸鈣
疏松狀過磷酸鈣為目測無雜質的疏松粉末，其標準規定如下表所示。
粒狀過磷酸鈣
粒狀過磷酸鈣為目測無雜質的顆粒，其標準規定如下表所示。
應用領域
磷肥
磷肥是含有磷酸鹽的肥料，可以按照溶解性分為水溶性磷肥、弱酸溶性磷肥及難溶性磷肥。
過磷酸鈣是一種水溶性的速效磷肥，富含磷、鈣、硫以及微量鐵、錳、鋅、銅、鎂等多種營養元素的酸性化學磷肥，是世界上最主要的磷肥之一。
在中國，約70%的耕地土壤缺磷，盡管磷肥施用量高，但當季利用率僅占10%-20%，因為無論是酸性土壌如紅壤土或者是堿性石灰性土壤，施用過磷酸鈣后，磷會與鐵、鈣、鎂、猛等元素化合而被土壤固定，減緩磷的遷移和擴散進而降低植物對磷的吸收和利用。
氨氣吸附劑
禽畜糞便堆肥過程中會產生氨，既導致肥料養分下降又使周邊環境出現惡臭。過磷酸鈣由于含有游離酸，可以與氨反應，是潛在的堆肥揮發氨氣回收固定的吸附劑。過磷酸鈣可直接添加到堆肥原始物料中，控制堆肥過程中的氮素損失。
作用原理
磷肥對植物的作用
磷是植物生長發育所必需的元素，在植物體內參與和促進多種代謝作用，科學研究表明每收獲1000斤糧食，農作物需要從土壤里吸收10斤磷元素，因此需要人為施加磷肥以補償土壤中的磷。
施加磷肥對植物有以下的用處：
1.促進早熟、增強抗逆性：磷能增強植物的各種代謝作用，施用磷肥后能明顯的提早作物成熟期。磷肥對增強作物抗逆性有一定作用，磷在農作物體內可以使有機體內液體保持粘性和彈性，增強其對局部脫水和過熱的抵抗能力。
2.提高產品質量：施用磷肥對提高產品質量有明顯的效果，可以增加如甜菜等植物塊根中的糖分，也可以增加禾谷類作物的蛋白質含量和油料作物的脂肪酸含量。
3.提高作物產量。
過磷酸鈣施肥原理及方法
過磷酸鈣是水溶性的速效肥料，它會溶解在土壤溶液中，以鈣離子、磷酸根離子的形式存在。磷酸根離子能夠與土壤溶液中其他離子化合，生成難溶性的化合物沉淀下來，被土壤固定的磷可以被植物吸收而達到施肥的效果。
過磷酸鈣適用于各種作物和土壤，可作為基肥和追肥，但是過磷酸鈣含有的游離酸會傷害根和幼苗，因此不能直接作為種肥使用。過磷酸鈣中的磷易被土壤固定，移動性弱，因此在施用時要盡量減少與土壤的接觸，增加與作物根系的接觸。一般采用條施、穴施、蘸秧根等方法施用。
制備方式
過磷酸鈣生產是用硫酸來分解磷礦粉（氟磷酸鈣），反應分為兩個階段進行。第一階段是硫酸與磷礦粉作用生成磷酸。
這一步反映首先是在一些細小的礦粉以及較粗礦粉的表面進行的，硫酸鈣先是以半水化合物形態在磷酸溶液中析出，然后在很短時間內半水硫酸鈣結晶轉變為無水硫酸鈣。這一階段的反應進行的很快并且十分劇烈，反應為放熱反應，最高溫度可以達到115-135°C，大約有70%的磷礦粉被分解。
第二階段反應為第一階段反應所生成的磷酸繼續分解剩余的氟磷酸鈣而生成一水磷酸二氫鈣。
第二階段的反應也是放熱反應，但是反應速度比第一階段的反應慢了很多。第二階段的反應是依靠磷酸來分解磷礦粉，而磷酸的化學活潑性不及硫酸，同時第一階段較細的磷礦粉已被分解，導致第二階段反應時磷礦粉分解速度變慢。此外，第一階段生成的硫酸鈣細小結晶黏附在尚未被分解的磷礦粉表面造成反應鈍化。隨著第二階段反應的進行，生成了大量的一水磷酸二氫鈣飽和溶液，減少了液相中氫離子的濃度，使分解速度大為減慢。
質量檢測
過磷酸鈣水溶性磷及有效磷含量測定
用水提取過磷酸鈣中水溶性磷、用乙二胺四乙酸二鈉溶液提取過磷酸鈣中的有效磷，提取液中的正磷酸根離子在酸性介質中與喹鉬檸酮試劑生成黃色的磷鉬酸喹啉沉淀。
游離酸含量測定
游離酸是過磷酸鈣質量的重要標準，游離酸過高會導致燒種、傷苗。一般過磷酸鈣中含有游離酸約5%，一些不合格品的游離酸甚至會超過10%。游離酸測定是用氫氧化鈉滴定溶液滴定游離酸。
揮發性有機物測定
在一定的溫度條件下，頂空瓶內樣品中揮發性組分因揮發而產生飽和蒸氣壓，氣相中的揮發性有機物進入氣相色譜測試儀分離后用質譜儀進行檢測。通過與質譜圖比較進行定性。
參考資料 >
Calcium superphosphate.PubChem.2023-10-12
過磷酸鈣.Pubchem.2023-09-26
過磷酸鈣.SCI-finder.2023-09-26
過磷酸鈣.chembk.2023-07-08