H3PO4 一種重要的無機酸，是化肥工業生產中重要的中間產品，用於生產高濃度磷肥和複合肥料。磷酸還是肥皂、洗滌劑、金屬表面處理劑、食品添加劑、飼料添加劑和水處理劑等所用的各種磷酸鹽、磷酸酯的原料。
作為磷肥生產的原料，是正磷酸或多磷酸的水溶液。商品正磷酸的濃度一般為52％～554％P2O5，多磷酸是正磷酸和不同聚合度的聚磷酸的混合水溶液。聚磷酸包括焦磷酸(H4P2O7)、三磷酸(H5P3O10)和長鏈聚磷酸。聚磷酸的通式可寫作Hn+2PnO3n+1（n≥2的整數）。
磷酸的生產方法有兩種：①濕法生產，產品稱濕法磷酸；②熱法生產，產品稱熱法磷酸。
濕法生產 濕法磷酸的發展是與高濃度磷肥和復合肥料的發展聯系在一起的。20世紀50年代，濕法磷酸生產迅速發展，並成為高濃度磷肥和復合肥料生產的基礎。約有95％產量用於肥料生產。
濕法磷酸生產技術發展的特點是從間歇生產發展到連續生產；產品濃度逐步提高；生產裝置規模從小到大。1872～1915年，產品濃度隻有10％～15％P2O5；1915年發展瞭連續生產的工藝，產品濃度提高到22％～25％P2O5，裝置日產能力為10tP2O5；30年代裝置日產能力為100tP2O5，產品濃度為30％～35％P2O5；60年代，裝置日產能力為400～600tP2O5，由於濃縮工藝的成熟，產品濃度提高到52％～54％P2O5；70年代以來，裝置日產能力達800～1200tP2O5。
原料 主要是磷礦和無機酸(硫酸、鹽酸或硝酸，主要為硫酸)。天然磷礦分磷灰石和磷塊巖兩大類，其主要成分都是氟磷酸鈣〔Ca10F2(PO4)6〕。磷礦的品位和有害雜質的種類及含量，對濕法磷酸生產的技術經濟影響很大，開采的磷礦一般需經過富集處理，提高其品位和排除雜質，方能滿足濕法磷酸生產的要求。
生產工藝 主要是用硫酸分解磷礦，然後將生成的磷酸與硫酸鈣分離。其主要反應式為：
Ca10F2(PO4)6+10H2SO4+mH2O─→10CaSO4·nH2O+2HF+6H3PO4+(m-10n)H2O
為避免反應生成的硫酸鈣在磷礦顆粒表面形成膜層，阻礙反應繼續進行，工藝上反應過程是分成兩步進行。第一步是磷礦溶解在磷酸（由後續工序返回的一部分）中生成磷酸一鈣；第二步是硫酸與磷酸一鈣反應生成磷酸和硫酸鈣：Ca10F2(PO4)6+14H3PO4─→10Ca(H2PO4)2+2HF
10Ca(H2PO4)2+10H2SO4+mH2O─→10CaSO4·nH2O+20H3PO4+(m-10n)H2O
在不同的反應溫度和不同的磷酸及遊離硫酸濃度條件下，硫酸鈣可以有三種水合物：無水物(CaSO4)、半水物(CaSO4·½H2O)和二水物(CaSO4·2H2O)。硫酸鈣水合物存在的溫度和含P2O5的濃度范圍的相圖（圖1），在實際上受遊離硫酸濃度和雜質的影響，所以圖1 在應用上是近似的。雖然如此，此相圖對於指導各種濕法磷酸的工藝仍有重要意義。實際生產條件中，二水物硫酸鈣的結晶區是磷酸濃度28％～32％P2O5、溫度70～80℃。在這樣條件下的磷酸生產，稱為二水物工藝，它一直是工業上使用最普遍的工藝。半水物硫酸鈣的結晶區是磷酸濃度40％～50％P2O5、溫度90～110℃；采用這樣的條件的磷酸生產，稱為半水物工藝，為少數工廠所采用。無水物硫酸鈣在磷酸濃度和溫度很高的條件下穩定；由於材料腐蝕和其他技術上的困難，其生產工藝一直未取得成功。
還有一類濕法磷酸生產工藝稱為硫酸鈣再結晶工藝，其過程中包含著有硫酸鈣結晶水合物的轉變。發展這類工藝的目的不外乎是為瞭獲得含 P2O5濃度較高的磷酸；獲得較高的收率(以P2O5計)；獲得含雜質少的石膏。已經實現瞭工業化的有三種：①半水物－二水物一段過濾工藝。控制反應物料液相濃度為30％～32％P2O5、反應溫度80～100℃，使硫酸鈣先生成半水物結晶，然後溫度下降為65℃左右，將結晶轉化為二水物後再過濾。②半水物－二水物兩段過濾工藝。用酸分解磷礦時使石膏先生成半水物結晶，控制反應物料液相濃度為40％～50％P2O5、溫度90～110℃，進行半水石膏分離，獲得成品磷酸。半水石膏再轉入另一個反應器水化成二水物石膏，控制反應溫度為約65℃、磷酸濃度為10％～15％P2O5，進行二水物石膏分離。③二水物－半水物兩段過濾工藝。磷礦用酸分解時，使石膏先生成二水物結晶，控制溫度約為65℃，用離心機分離二水石膏，獲得濃度為35％～38％P2O5的成品，二水石膏轉入再結晶器轉化成半水石膏，控制磷酸濃度為20％～25％P2O5，硫酸濃度為約20％H2SO4，反應溫度為80～100℃，分離半水石膏，濾洗液返回二水物結晶槽。
濕法磷酸的生產，目前仍以二水物流程為主（圖2），占世界生產能力的90％以上。原因是技術較為可靠、工藝操作條件的范圍寬、設備材料的腐蝕比較容易解決和投資低等。
熱法生產 熱法磷酸是黃磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，再經水化制成。1838年，首次制成工業用的黃磷，1855～1890年間在歐洲建立瞭黃磷的生產廠。20世紀40～50年代，美國和德國發展瞭黃磷和熱法磷酸的生產技術。60年代，美國曾計劃大量發展黃磷和熱法磷酸生產以用於肥料工業，旨在利用便宜的能源和運輸黃磷比較經濟的優點，後由於能源漲價，計劃未能實現。熱法磷酸比濕法磷酸濃度高，且產品純，但耗電量大，價格昂貴。在水電有富餘的地區，熱法磷酸具有發展前途。現在除瞭蘇聯有少量用於肥料生產外，熱法磷酸主要用於工業方面。1981年世界產量為3.145Mt(P2O5)。含矽高的磷礦，適宜於元素磷生產。含鐵、鎂和鋁雜質高的磷礦用於黃磷生產時，將使電耗增加、磷收率降低。
有兩種生產流程：一種是把燃燒和水化安排在同一塔內進行，液態磷從塔頂向下噴霧，空氣由塔頂吸入，磷在塔中燃燒，冷的磷酸噴入塔內，使五氧化二磷進行水化反應，一部分冷的磷酸從塔頂形成膜層沿壁向下流動，以保護塔壁。從塔底部抽出熱法磷酸送去冷卻後返回塔頂。另一種是把燃燒和水化分開在兩個塔內進行，在塔的外壁大量噴水以移除反應熱。
多磷酸生產 生產方法有熱法和濕法兩種。熱法多磷酸生產隻需在熱法磷酸的生產過程中強化冷卻系統，使五氧化二磷在少量水的情況下水化即可。濕法多磷酸生產是將濃度為52％～54％P2O5的磷酸進一步脫水。有三種脫水工藝：浸沒燃燒脫水；膜式蒸發脫水；強制循環真空蒸發脫水。
參考書目
A.V.Slack，Phosphoric Acid，Marcel Dekker，New York，1968.