磷酸二氢钾（Monopotassium Phosphate，KH₂PO₄，简称“磷酸二氢钾”）是重要的磷钾复合肥料（高效、速效、无氯），广泛用于农业（叶面喷施、滴灌、冲施，促进开花、结果、抗逆）、工业（缓冲剂、培养剂、发酵剂、酵母营养剂）、食品添加剂（酸度调节剂、营养强化剂，E340(i)）、医药（磷酸盐缓冲液（PBS）组分）、电镀（磷化液）、陶瓷（釉料助熔剂）。磷酸二氢钾的生产以湿法磷酸（或热法磷酸）和氢氧化钾（KOH）为原料，通过中和反应制备。湿法磷酸（磷矿+硫酸）成本低（为热法磷酸的1/3-1/2），但含F、As、Pb、SO₄²⁻、Mg²⁺等杂质，必须净化后才能用于磷酸二氢钾生产（尤其是工业级和食品级）。生石灰（石灰乳）是湿法磷酸净化的首选药剂——通过分段沉淀（不同pH），去除氟（CaF₂）、砷（Ca₃(AsO₄)₂）、重金属（氢氧化物），使磷酸达到中和反应的要求。没有石灰，湿法磷酸无法脱氟（F会影响作物生长（氟中毒）和食品添加剂安全性），磷酸二氢钾的生产只能依赖高成本的热法磷酸。生石灰是“湿法磷酸-高纯磷酸盐”的净化桥梁。
磷酸二氢钾的“湿法磷酸净化-石灰脱氟-氢氧化钾中和”生产工艺：湿法磷酸（P₂O₅ 20%-25%，F 0.5%-2%，As 50-200ppm，Pb 20-100ppm，SO₄²⁻ 1%-3%）泵入净化反应釜，加热至40-60℃。分段净化——第一段脱氟：加入石灰乳（10%-20% Ca(OH)₂）调pH至2.0-2.5，反应：2F⁻ + Ca²⁺ → CaF₂↓（氟化钙）；SiF₆²⁻ + Ca²⁺ → CaSiF₆（氟硅酸钙，可溶但部分沉淀）。搅拌30-60分钟，过滤（板框压滤），滤渣（CaF₂、CaSiF₆、SiO₂）去填埋或资源化，滤液（脱氟磷酸，F≤0.1%）进入第二段。第二段脱砷：继续加石灰乳调pH至3.0-3.5，As³⁺与Ca²⁺、OH⁻生成Ca₃(AsO₄)₂沉淀（砷酸钙）：2H₃AsO₄ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(AsO₄)₂↓ + 6H₂O。搅拌30-60分钟，过滤，滤渣（砷酸钙）作危险废物处理，滤液（脱砷磷酸，As≤5ppm）进入第三段。第三段脱重金属：加石灰乳调pH至4.0-5.0，Pb²⁺、Cd²⁺生成Pb(OH)₂、Cd(OH)₂沉淀，过滤去除。净化后的磷酸（P₂O₅ 20%-22%，F≤0.05%，As≤5ppm，Pb≤10ppm，Cd≤1ppm，SO₄²⁻≤0.5%）进入中和反应釜。中和——在搅拌下，将净化磷酸加热至60-80℃，缓慢加入氢氧化钾（KOH，食品级或工业级，含量≥90%）溶液（或固体），控制pH至4.0-4.5（磷酸二氢钾的等电点）：H₃PO₄ + KOH → KH₂PO₄ + H₂O。中和液（KH₂PO₄浓度30%-40%，pH4.2-4.5）经活性炭脱色（去除有机杂质）、精密过滤后，进入真空浓缩器，在60-70℃、真空下浓缩至过饱和状态（浓度50%-60%）。浓缩液冷却至20-30℃，磷酸二氢钾结晶析出（板状或柱状晶体）。结晶浆料经离心分离，滤饼用去离子水洗涤（去除母液中的KCl、K₂SO₄、H₃PO₄），在50-60℃下干燥（烘箱或流化床），粉碎（过80-120目筛），得磷酸二氢钾产品（工业级：KH₂PO₄≥98%，K₂O≥34%，P₂O₅≥52%，Cl≤0.02%；农业级：KH₂PO₄≥99%，K₂O≥34%，P₂O₅≥52%，水不溶物≤0.1%；食品级：KH₂PO₄≥99%，Pb≤2ppm，As≤1ppm，F≤10ppm）。反应收率（以P₂O₅计）为85%-95%。石灰的用量为湿法磷酸质量的3%-10%（视杂质含量），需精确控制各段pH，避免磷酸被石灰过度中和（生成磷酸钙沉淀，磷损失）或净化不彻底（杂质超标）。石灰的品质要求：CaO≥85%，MgO≤2%（镁盐增加磷酸中Mg²⁺含量，影响结晶），Fe≤50ppm（铁使产品带黄色），Pb≤5ppm，As≤3ppm，细度-200目≥95%。石灰中的重金属会进入磷酸，增加净化负担，需使用低重金属石灰。
磷酸二氢钾的应用：农业中，磷酸二氢钾是高效磷钾复合肥（P₂O₅ 52%，K₂O 34%），用于叶面喷施（0.1%-0.3%浓度，促进作物开花结实、提高抗逆性（抗旱、抗寒、抗倒伏）），滴灌（1-3kg/亩），冲施（3-5kg/亩）。工业中，磷酸二氢钾用作酵母培养剂（磷源、钾源）、发酵工业的缓冲剂（维持pH稳定）、电镀磷化液组分。食品中，磷酸二氢钾作为酸度调节剂和营养强化剂（钾源、磷源），用于饮料、乳制品、肉制品、面粉制品。医药中，磷酸二氢钾作为磷酸盐缓冲液（PBS）组分，用于药物制剂、细胞培养基、透析液。
生石灰在磷酸二氢钾生产中的应用，是“湿法磷酸增值化”的关键技术。磷化工工程师评价：“湿法磷酸含杂多，石灰分段除氟砷；净化中和得磷酸二氢钾，肥料工业用途深。”——生石灰为磷酸二氢钾产业提供“经济、有效、可控”的磷酸净化方案。
