本书围绕全球磷资源开采寿命有多久？如何永续利用全球磷资源？这一热点问题展开，系统分析了地球磷的来源及赋存形态、地球磷资源的形成及流向，梳理和总结了中国磷矿开采、磷化工生产、磷肥产品生产及磷肥农业使用过程的经验及存在问题，论述了肥料领域颠覆性创新理论及肥料跨界融合创新理念，并提出了磷资源可持续发展利用的新模式，既是一部反映我国磷资源来龙去脉的著作，也是一部启迪青年创新能力的读本。

本书可供涉磷企业及决策机构、行业协会、大中型肥料企业技术人员阅读，也可供大专院校肥料等相关专业师生参考。

1.本书为首部关于磷资源与肥料领域的智库研究报告；

2.本书以在参考文献情报的基础上，首次系统分析了地球磷的来源及赋存形态、地球磷资源的形成及流向，梳理和总结了中国磷矿开采、磷化工生产、磷肥产品生产及磷肥农业使用过程的经验及存在问题，论述了肥料领域颠覆性创新理论及肥料跨界融合创新理念，并提出了磷资源可持续发展利用的新模式。

3.本书非常适合涉磷企业及决策机构、行业协会、大中型肥料企业技术人员阅读，也可供大专院校肥料等相关专业师生参考

本书是一本特殊的出版物。它作为郑州大学-云天化-富谊联面对全球的肥料智库富地研究所（Fertilizer Development Institute）的第一本智库研究报告，由我国化工领域专业科技出版社化学工业出版社公开出版发行，这是一次新的尝试。本书的风格、内容都与一般的科技图书有所不同。

智库（Think tank）也称思想库。智库集中一群智者就某一专题为决策者提供科学、客观、公正而全面的决策建议。智库的英文名称也可译为思想坦克，美国知名智库兰德公司（RAND Construction Company，RAND是Research And Development研究与开发的缩写）是美国最重要的以军事为主的综合性战略研究机构。公司性质是非营利的民办研究机构，它虽然是一家民营公司，但它注册的经营范围却涉及政治、军事、经济、科技和社会。美国兰德公司确实是一辆巨大的思想坦克。自1948年成立以来，先后汇集了800位智者的研究成果，在很大程度上影响和左右着美国的政治、经济、军事和外交等一系列重大事务的决策。兰德公司成功地预测了中美建交和德国统一，也对中国21世纪的空军中国的汽车工业日本的高科技俄罗斯的核力量数字化战场上美国快速反应部队等重大课题形成过研究报告。

富地研究所（Fertilizer Development Institute）是专注研究全球肥料领域的智库，为关系到全球粮食安全、合理利用资源、人类健康的肥料问题提供宏观决策支持性质的建议。智库的使命是为政府、协会、企业的决策者和执行者提供建议；它不是纯粹的学术探讨，而是将学术探讨中得出的结论，转化为有可操作性的建议；智库不是咨询公司，它既解决当前应急的课题，但更重要的是开展长期的战略研究。智库肩负着如此重大的使命！为完成本研究报告，我们系统收集和整理了181篇参考文献，其中，中文135篇，英文和日文46篇；涉及92家国内外高校、企业，其中，国内59个、国外33个；涉及国内外与研究报告相关的专家110人，其中国内87位，国外23位。他们大多是在所涉领域做出了贡献的人物。本研究报告力求能提供科学、宏观、全面的决策建议，这与一般专著的风格不同。

本智库研究报告选择一个国家热点问题全球磷资源开采寿命有多久？如何永续利用全球磷资源？（提出问题）；分析地球磷来自何方？地壳中有多少磷？地球磷资源流向何方？（分析地球磷的来龙去脉）；介绍中国磷矿开采过程、磷化工生产过程、磷肥产品生产过程、磷肥农业使用过程的经验及存在的问题。分析磷在社会性消费流程中的效率，指出解决问题的途径（解决问题、提出建议）。通常，智库研究报告通过提出问题、分析问题和解决问题，浓缩为一两万字的研究报告，提供给决策方参考。但为了完成研究报告需要10~20倍篇幅的基础资料作为背景材料，这些背景材料构成了本书的主要内容。

本研究报告的构成为：智库研究报告中文本、英文本，作为背景资料的专著，共计12章。第1章：地球磷来自何方？介绍宇宙的发生与发展，属于天文知识。第2章：地壳中磷的赋存形态。第3章：地球磷资源的形成。第4章：地球中的磷流向何方，属于地理知识。第5章：中国磷资源及其流向至第10章:如何永续利用地壳中的磷？为人间状态。创新科学工作者应该上知天，下知地，更应知人间。这样有助于更深层次认识自己的研究领域，并可能诱发出相关研究领域的颠覆性创新。第11章：肥料领域颠覆性创新理论。第12章：肥料跨界融合创新，为肥料领域各级决策者提供更新的创新观念。对于肥料企业，相关高校和设计研究机构有大批的中青年技术骨干，在此创新大潮中，他（她）们发挥着承上启下的作用，提高广大中青年科技人才的创新素质是当前相关企业、高校、设计研究部门的迫切任务。

当今，科学技术日新月异，创新发明层出不穷。决策者除需掌握科学的决策方法，从决策者个人的经验决策到委托专业人士进行可行性研究（也称孤立决策），委托专职机构进行系统决策（宏观、微观决策支持系统决策）外，还必须紧跟时代发展步伐，更新创新观念。2015年的创新观念强调颠覆性创新；2017年强调引领性创新；2018年强调跨界融合创新。这种快速变化，绝不是炒概念，而是我们科技进步快速发展的要求。正因为我国科技队伍的万马奔腾，促使我国科技口号日新月异。

本书得到了国家十三五重点研发计划作物专用高效复混肥料的研制与产业化（2016YFD0200401）课题的资助，特此致谢！

本书非常适合全球涉磷企业、行业协会、国内涉磷决策机构及企业、大中型肥料企业技术人员及高校师生参考，在帮助企业通过颠覆性技术创新、跨界融合创新，走出困境的同时，为全球磷资源永续利用提供决策参考。



许秀成 侯翠红

2019年5月

徐秀成，郑州大学化工与能源学院，教授，我国肥料领域知名学者，一直致力于我国化学肥料教学、研究、开发、产业化、情报服务、国际交流与国际培训工作。1957年毕业于天津大学化工系无机物工学专业，后留校任教。1959年3月集体支持河南高校事业，由天津大学调入新成立的河南化工学院，后历经院系调整，郑州工学院郑州工业大学郑州大学化工与能源学院，2001年9月退休。历任教研室主任、系主任、院学术委员会副主任、《磷肥与复肥》主编等职。

智库磷研究报告001

The Think Tank Report on Phosphorus012

绪论030



第1章地球磷来自何方/033

1.1宇宙大爆炸033

1.2宇宙的前世今生033

1.2.1宇宙未来的4种推测034

1.2.2宇宙前世的4种推测034

1.2.3宇宙同源035

1.3磷素的来源037

参考文献039



第2章地壳中磷的赋存状态/041

2.1地球基本知识041

2.2磷在地壳中的分布045

参考文献046



第3章地球磷资源的形成/048

3.1磷质来源048

3.2磷矿资源基本知识049

3.3世界磷矿资源050

3.3.1磷矿资源量050

3.3.2磷矿资源分布051

3.3.3磷矿开采量052

3.3.4磷矿资源品位053

3.4世界磷矿开采寿命预测054

参考文献055



第4章地球中的磷流向何方？/056

4.1地球磷循环的基本过程056

4.2地球陆地和水生生态系统的磷流量058

4.3全球磷资源的流向059

参考文献063



第5章中国磷资源及其流向/064

5.1中国磷资源的成因064

5.2中国磷资源储量065

5.3中国磷资源在食物链中的流动066

5.4中国磷矿可开采多久？069

参考文献071



第6章磷矿开采过程/073

6.1磷矿开采073

6.1.1磷矿开采方式073

6.1.2中国磷矿主要开采技术与特点075

6.2磷矿选矿技术077

6.2.1选矿工艺078

6.2.2选矿药剂080

6.2.3选矿设备081

6.2.4选矿尾矿082

6.2.5选矿损失083

6.3中国磷矿开发利用的主要特点084

6.4在磷矿开采方面中国开展的几项工作085

6.4.1全国磷资源开发系统研究085

6.4.2中国科学院学部咨询评议项目《我国磷科技发展关键问题与对策》086

6.4.3郑州工学院、郑州大学开展的工作088

参考文献088



第7章磷化工产品生产过程/090

7.1磷的理化性质090

7.2磷化工产品091

7.3黄磷生产基本知识092

7.3.1黄磷生产方法092

7.3.2黄磷生产赤磷、黑磷092

7.3.3黄磷生产有机磷化物093

7.3.4黄磷生产热法磷酸094

7.4黄磷生产现状094

7.5黄磷三废处理与综合利用095

7.5.1黄磷尾气095

7.5.2黄磷废水098

7.5.3黄磷废渣098

7.6主要工业级磷酸盐产品099

7.6.1三聚磷酸钠和六偏磷酸钠099

7.6.2电子级磷酸、食品级磷酸100

7.6.3工业级磷酸一铵、磷酸二氢钾100

7.7世界磷化工行业发展特点101

7.8中国磷化工行业发展特点101

参考文献102



第8章磷肥产品生产过程/103

8.1湿法磷酸104

8.1.1湿法磷酸生产的基本原理104

8.1.2湿法磷酸生产方法105

8.1.3中国五环工程有限公司在湿法磷酸建设工程中取得的卓越成绩107

8.1.4湿法磷酸净化112

8.2磷酸铵类肥料114

8.2.1磷酸铵类肥料基本知识114

8.2.2磷酸一铵（四川大学研究成果）114

8.2.3磷酸二铵118

8.3过磷酸钙120

8.3.1普钙、重钙、富钙与半钙120

8.3.2普钙生产工艺流程121

8.4重过磷酸钙124

8.4.1重钙生产的基本原理124

8.4.2重钙生产对原料的要求125

8.4.3重钙生产工艺流程126

8.5硝酸磷肥127

8.5.1硝酸分解磷矿制硝酸磷肥的基本原理127

8.5.2硝酸磷肥生产工艺128

8.5.3硝酸磷肥的肥效134

8.5.4硝酸磷肥与其他产品的比较135

8.6钙镁磷肥136

8.6.1钙镁磷肥基本知识136

8.6.2中国创新：钙镁磷肥 玻璃结构因子配料方法138

8.7脲硫酸复肥143

8.7.1脲硫酸复肥工艺的开发143

8.7.2脲硫酸复肥工艺原理144

8.7.3脲硫酸功能性复肥的工艺路线及特点145

8.7.4脲硫酸复肥的应用效果146

8.7.5磷铵厂、过磷酸钙厂新增功能性脲硫酸复肥装置的经济分析146

8.8无机材料反应成膜缓释复合肥料147

8.8.1包裹肥料的概念与范畴147

8.8.2包裹肥料的国内外研究进展149

8.8.3包裹肥料的加工原理与工艺150

8.8.4包裹肥料的特点152

8.8.5包裹肥料施用技术153

8.8.6包裹肥料施用效果154

8.8.7无机包裹型缓释复合肥料的节能减排效果157

8.8.8标准与检测158

8.9饲料级磷酸盐158

8.9.1饲料级磷酸氢钙基本知识158

8.9.2饲料级磷酸三钙（TCP）技术159

8.10磷肥生产三废处理与回收的基本状况160

8.10.1磷肥废气160

8.10.2磷肥废水161

8.10.3磷肥废渣161

8.11中国磷肥行业发展概况及未来发展方向164

8.11.1磷肥行业发展历程164

8.11.2产业集中度与产能分布168

8.11.3磷肥行业主要产品发展概况169

8.12磷肥工业发展172

8.132016年磷复肥行业运行特点175

8.14磷肥行业未来发展方向176

8.15中国磷复肥工业协会177

8.16《磷肥与复肥》杂志178

参考文献179



第9章磷肥农业使用过程/181

9.1磷在肥料领域的作用与特点181

9.1.1磷的作用181

9.1.2作物缺磷表现出的症状182

9.2磷肥消费量基本状况184

9.3中国磷资源消耗和环境影响187

9.4中国施肥合理的标准188

9.4.1养分平衡法188

9.4.2磷肥过量、合理与不足190

9.4.3磷合理施用与产量的关系192

参考文献195



第10章如何永续利用地壳中的磷？/196

10.1基本状况196

10.2哪些因素影响磷矿基础储量的使用寿命？197

10.3影响磷资源消耗的因素197

10.3.1全球磷资源流动模型效率因子197

10.3.2全球磷资源永续利用敏感性分析200

10.4磷回收的工艺技术201

10.4.1AirPrex磷回收工艺201

10.4.2Ostara Pearl磷回收工艺202

10.4.3第二代磷回收工艺202

10.4.4生物-结晶法磷回收工艺204

10.5磷肥生产领域，中国磷资源永续利用新模式205

10.5.1郑州大学-云天化-富谊联磷资源永续利用新模式205

10.5.2金正大生态工程集团股份有限公司磷化工清洁生产技术体系208

10.6农学、化学、化工多学科联合，探讨中国磷矿资源危机及缓解对策210

10.6.1调整磷肥产品结构，合理利用中国的磷矿资源211

10.6.2磷资源循环利用211

10.6.3建立科学施磷制度213

参考文献216



第11章肥料领域颠覆性创新理论/218

11.1未来农业发展方向218

11.1.1精准农业218

11.1.2机器人与城市农业221

11.1.3植物工厂221

11.1.4基因工程、基因编辑与基因选择223

11.1.5蓝色经济224

11.2中国农业现状225

11.3肥料领域颠覆性创新理论228

11.3.1肥料领域颠覆性创新理论由来228

11.3.2肥料领域的概念创新229

11.3.3宇宙同源230

参考文献235



第12章肥料跨界融合创新/236

12.1肥料研究/发展方向236

12.2植物生长的气237

12.2.1气的认识237

12.2.2气血共振的奥秘237

12.2.3农用低温等离子体238

12.3植物生长的血238

12.3.1缓/控释肥料238

12.3.2小分子碳241

12.4植物的抗体243

12.4.1植物生物刺激素的概念与定义243

12.4.2生物刺激素精细化学品的发展现状245

12.5增强作物光合作用的气灌系统246

12.5.1气灌的作用246

12.5.2气灌系统组成247

12.6利用微生物全面提升农产品质量和食品安全水平247

12.6.1微生物247

12.6.2国内外微生物的研究与发展动向249

12.6.3生物肥料在全球作物生产中的应用251

12.7基于分子生物学的精准供应最低量全面营养的均衡施肥256

12.8纳米、亚微米材料农用257

12.8.1纳米材料的特性257

12.8.2纳米材料的农业应用258

参考文献262



附录/263

附表1不同数据来源的中国与世界磷肥消费量年际变化263

附表2单位籽粒需氮量指标265

附表3单位产量磷和钾吸收量265