氮肥原料：煤或天然气、空气、水
天然气、煤炭、石油是生产化肥的三大原料，通常被称为气头、煤头、油头三类，近年来，由于石油和煤炭价格的升幅远大于天然气，故按成本优势排列为气头、煤头、油头。
磷肥原料：
磷肥生产的主要原料是磷矿和硫酸，随着中国磷肥工业的快速发展，磷肥生产原料的供应已经显现紧张局面，不可再生的磷矿资源已经成为中国重要的战略性资源之一。中国生产硫酸的硫资源主要来自硫铁矿、冶炼烟酸和进口硫磺，与国外硫酸生产原料主要为硫磺有较大不同。中国硫磺资源比较贫乏，硫酸生产对进口硫磺依存度较高。因此，为保证中国磷肥工业的可持续发展，我们需要对磷肥生产所需原料——磷矿资源和硫资源的储量、特点及保障能力有比较清楚的认识，具体分析如下：
磷矿资源
资源现状，中国磷矿资源比较丰富，已探明资源总量仅次于摩洛哥，位居世界第二位。据全国矿产储量通报报道，截止2004年底，全国共有矿产地440处，其中大型矿72处，中型矿137处，分布在全国27个省市自治区，查明资源储量163.40亿吨，其中基础储量38.94亿吨，资源量124.46亿吨，目前可采储量18.92亿吨。
中国除西藏外均已发现磷矿，相对集中的地区为云南、贵州、四川、湖北和湖南五省，五省磷矿资源储量占全国的75％，且P2O5大于30%的富矿也几乎全部集中于这五个省。磷矿分布的区域主要有如下8个：云南滇池地区，贵州开阳地区、瓮福地区，四川金河-清平地区、马边地区和湖北宜昌地区、胡集地区、保康地区。从总体上看，中国磷矿资源分布极不平衡，探明储量南多北少、西多东少，大型磷矿及富矿高度集中在西南部地区。中国磷矿资源总体上具有以下几个主要特点：
一是储量较大，分布集中。中国探明的资源储量比较丰富，但大部分地区所需磷矿均依赖云、贵、川三省供应，从而造成了中国“南磷北运，西磷东调”的局面，给交通运输、企业原料供应、生产成本带来较大影响。
二是中低品位矿多，富矿少。中国磷矿品位较差，P2O5平均含量在17％左右，富矿磷矿石只有13.83亿吨，占磷矿石总量的约8.5％，并主要分布在云、贵、鄂三省。因此，中国大部分的磷矿必须经过选矿富集后才能满足磷酸和高浓度磷复肥生产的需求。
三是难选矿多，易选矿少。在中国磷矿探明储量中，沉积型磷块岩（胶磷矿）多，占全国总储量的85%，其大部分为中低品位矿石。同时中国磷矿90%是高镁磷矿，其矿石中有用矿物的粒度细，和脉石结合紧密，不易解离，一般需要磨细到200目颗粒占90%以上才能单体解离。因此，中国磷矿是世界上难选的磷矿石之一。
四是矿床开采难度大。中国磷矿床大部分成矿时代久远，埋藏深，岩化作用强，矿石胶结致密，且约有75%以上的矿层为薄至中厚层分布，通过倾斜至缓倾斜方式采出。这种特征给磷矿开采带来一系列技术难题，往往造成损失率高、贫化率高和资源回收率低等问题。
开采和加工利用现状
改革开放以来，为改善中国化肥消费结构中氮磷钾比例失调的状况，国家大力增加磷肥生产能力，已先后建成了云南昆阳，贵州开阳、瓮福，湖北荆襄、宜昌，四川金河－清平六大磷矿生产基地，形成了大中小矿山共同发展的局面。据国家统计局统计，2000年中国磷矿石产量为1937万吨（以P2O5含量30%的标矿计），2005年则达到3045万吨，仅次于美国，居世界第二位。
中国磷矿主要开采省份是云南、贵州、湖北和四川，2005年上述四省磷矿石产量约占全国产量的98%。
目前中国磷矿开发利用存在的主要问题：一是磷矿企业整体规模小、经济效益差。美国、摩洛哥和前苏联的磷矿企业规模和产量多在300万吨/年以上，中国生产企业数量多，但规模小，多数是生产能力在20万吨/年以下的小型企业。2004年，全国磷矿山企业420个，其中大型9个，中型26个，小型291个，小矿94个。云、贵、川、鄂四大产磷省份，大中型磷矿山也仅占全部矿山总数的3.9%。中国磷矿生产企业排名前四位的分别为云南磷化学工业集团公司、宏福实业开发有限公司、湖北荆襄化工集团和开磷集团，其生产能力分别为600万吨/年、330万吨/年、300万吨/年和250万吨/年；二是磷矿企业装备简陋，管理落后，资源破坏和浪费严重。目前国外矿山企业采矿已实现大型机械化，选矿实现了大规模和微机程序控制。而中国除少数国有大型企业基本实现了机械化、半机械化以外，中小型企业特别是地方小型及集体企业，除配备有少量的铲、装、运设备外，主要以人工开采为主，装备和技术水平仍停留在国外上世纪三四十年代的水平，基本处于无序开采状态，乱挖滥采、采易弃难、采富弃贫现象严重，资源利用率很低，造成资源的破坏和浪费。如湖北宜昌目前的中小矿山，在采1吨富矿的同时约9吨贫矿的储量资源被浪费掉；三是乱采滥挖现象在局部地区依然存在。由于个别地区地方保护主义严重，小矿乱采滥挖、与国有矿山争抢资源的现象仍然存在。此外大矿小开、矿区被分割肢解的问题也很突出；四是磷矿加工不合理，造成优质磷矿资源浪费。由于中国磷矿价格相对较低，没有拉开等级档次，在优质磷矿富产地区，存在磷富矿“优矿劣用”、“高质低用”的现象，相当一部分适用于生产高浓度磷复肥的优质磷矿被用来生产黄磷和低浓度磷肥，造成有限的优质磷矿资源浪费。据统计，1997年全国磷矿加工企业使用的磷矿品位为23.4%（P2O5含量），1998年陡然上升到28.9%，1999年以后则高达30%以上，严重到了中、低品位磷矿基本遗弃的程度。
供应保障能力
中国磷矿石消费领域主要是磷肥、黄磷和饲料磷酸氢钙，还有一些磷矿石直接出口。其消费构成为：磷肥约占70％～80％，黄磷占10％～15％，饲钙占6％左右，出口占4％左右。2000～2005年中国磷矿表观消费总量及各种产品消耗磷矿量见图1。
根据中国磷矿石各主要加工产品未来需求预测，并考虑一定数量的磷矿石出口[52石斛网www.52shihu.com]，到2010年和2015年中国磷矿石需求总量将分别达到6380万吨和6826万吨。届时各种产品需求量及对磷矿石需求量的预测见下表。
除少数大中型磷矿企业外，中国数量较多的小型矿山的磷矿回采率很低，目前中国磷矿整体利用率大约仅有65％左右。据此推算，中国现有11.08亿吨磷富矿资源仅可开发利用到2015年，18.92亿吨磷矿可采储量可开发利用到2022年，38.94亿吨的基础磷矿储量在技术经济层面上也仅可开采到2030年左右。因此中国磷矿资源保障能力较弱，特别是磷富矿资源即将面临枯竭境地。
各种产品需求量及对磷矿石需求量的预测（万吨标矿）
2010年2015年
磷肥（P2O5）
对磷矿石需求
黄磷（实物量）8488
对磷矿石需求
湿法磷酸（P2O5）1520
对磷矿石需求5370
饲钙（实物量）
对磷富矿石需求
磷矿出口数量
磷矿石需求合计
硫资源
资源特点中国硫资源包括硫铁矿、伴生硫铁矿、天然硫磺矿以及冶炼烟气中回收的硫磺和从石油、天然气中回收的硫磺，此外，以煤为原料的合成氨厂、炼焦厂在生产合成氨和煤气的同时也回收少量的硫磺。
与国外硫资源开发结构不同，中国硫资源开发有以下特点：一是由于技术经济原因，天然硫资源基本没有开发，在中国的硫资源开发总量中可以忽略不计；二是从油、气、煤中回收的硫磺在硫开发总量中占的比例较低。目前中国从油气回收硫磺的生产能力约180万吨/年，实际产量仅80万～100万吨/年。中国是煤炭生产与消费大国，但是高硫煤的使用及硫回收水平较低。火力发电消耗的大量煤资源中的硫主要以脱硫石膏形式回收。煤化工目前只有少部分项目建有配套的硫磺回收装置，其他主要在燃烧时脱除（生产硫酸钙），硫磺回收量仅约10万吨/年；三是硫铁矿和伴生硫是中国硫资源的主要来源，全世界以硫铁矿为原料生产的硫酸产量中，中国占一半左右。
供需情况中国硫消费领域大致分为化肥用和工业用硫酸以及硫磺直接应用三个方面。
2005年中国硫酸产量为4625万吨，进口约196万吨，少量出口，硫酸表观消费量为4821万吨，其中高浓度磷肥耗酸占44.0％，低浓度磷肥耗酸占21.3％，其他化肥耗酸占4.0％，工业用酸占30.7％。
中国硫酸生产原料呈多样性，主要以硫铁矿和硫磺为主，冶炼烟气制酸也占有一定比例。2005年中国各种原料生产硫酸的构成为：硫磺制酸占42.7％，硫铁矿制酸占34.8％，冶炼烟气制酸占21.2％，其他1.3％。除硫磺原料需要进口外，生产硫酸的其他原料全部依靠国内。近年来中国硫磺进口量变化见图2。
磷肥行业是硫酸最大的消费领域，约占硫酸总消费量65％左右。由于中国具有磷资源的省份硫酸资源相对缺乏，大中型磷复肥装置的配套硫酸装置原料基本以进口硫磺为主。中国硫磺产量较低，目前几乎全部依赖进口。
由于磷肥工业、石油化工、精细化工、钢铁工业等快速发展对硫酸需求增速较快，据预测，到2010年中国硫酸需求量将达到6400万吨，折硫消费需求约2100万吨。同时中国硫铁矿制酸、冶炼烟气制酸、进口硫酸等折硫供应能力将达到960万吨，回收硫磺的供应能力将达到340万吨，总硫供应能力达到1300万吨左右，硫资源供应缺口约800万吨，对外依存度为38％，其中硫磺供应能力对外依存度达到70％左右。
钾肥原料：
原料钾是在地壳中含量占第七位的元素。但是，它在矿石、土壤、海洋、湖泊和江河中的含量都很低。具有经济价值的钾盐矿，是内陆海在干燥条件下，蒸发水分后干涸的沉积矿床。最主要的沉积钾盐矿有钾石盐(KCl、NaCl混合物)、无水钾镁矾(K2SO4·)、钾盐镁矾(K2SO4·MgSO4·3H2O)和光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)等。一些含钾的井水、湖水和卤水，也是钾肥原料的来源。
氯化钾工业生产以钾石盐矿精制加工为主，在某些国家和地区采用光卤石为原料，少数国家从卤水提取。钾石盐矿富集和精制由钾石盐矿富集氯化钾有三种方法：①浮选法，是应用最广泛和最经济的方法。其过程（见图）
钾肥是以脂肪胺作为浮选剂，进行多次粗选，再进入精选系统进一步精制，底流返回粗选系统。②溶解结晶法，是利用氯化钠和氯化钾在热水和冷水中的溶解度不同，将氯化钾母液加热后与钾石盐混合。此时，氯化钾全部进入溶液，而氯化钠进入溶液较少，冷却后析出氯化钾结晶，经分离、洗涤和干燥即得产品。母液返回系统。如需制得工业用氯化钾精品，可用再结晶的方法精制，氯化钾纯度可达到99.9％。③重液分离法，是利用氯化钠和氯化钾的密度不同，选择密度介于两者之间的重介质，把磨细过的钾石盐矿置于其中，氯化钾上浮，氯化钠下沉，达到分离的目的。
光卤石富集和精制光卤石资源较丰富，但因它含钾量不高（纯光卤石仅含氧化钾17％），加工能耗较高，且大量副产氯化镁不易处理，故在氯化钾生产中所占比例不大，其富集主要有两种工艺：①冷溶法，含有氯化钠等杂质的光卤石矿在20～25℃下用水或淡盐水浸取，氯化镁首先溶出，当溶液中氯化镁含量增加时，溶入的一部分氯化钾会再结晶出来。所得氯化钾是含有氯化钠的混合物，用富集钾石盐的方法进一步加工制氯化钾。②热溶法，在约100℃水中溶解光卤石，在分离不溶物之后进行冷却结晶得氯化钾。
含钾卤水加工含钾卤水包括含钾湖水、含钾井水和盐田卤水等。以色列和约旦利用死海卤水，中国利用青海省察尔汗盐湖的卤水生产氯化钾。工艺是卤水在盐田里自然蒸发，直至约90％的氯化钠结晶出来；再将卤液移入另一组盐田，经蒸发、结晶得光卤石，再以富集光卤石的方法制取氯化钾。
硫酸钾主要用可溶性硫酸盐钾矿为原料，少数国家和地区用氯化钾为原料制取。硫酸盐钾矿加工无水钾镁矾和软钾镁矾等是可溶性硫酸盐钾矿，采用与钾石盐矿富集相类似的方法进行处理即可用作肥料。制纯硫酸钾时，可以用氯化钾与可溶性硫酸盐钾矿进行复分解反应：
K2SO4·+4KCl—→+
然后将溶液蒸发即可结晶出硫酸钾。
明矾石综合利用制硫酸钾、氧化铝和硫酸，在苏联已有工业生产，在中国也有小规模生产。明矾石矿经磨细后，进行煅烧还原，分解出二氧化硫，用以生产硫酸。还原物料用碱液浸取，溶出硫酸钾和氧化铝，按铝矾土加工的拜耳法制氧化铝。溶液进一步蒸发、结晶和干燥，得到硫酸钾产品。此法在有明矾石资源而缺少铝矾土资源的地方有经济价值。
由氯化钾制备用硫酸分解氯化钾制取硫酸钾并副产盐酸，反应分两步进行，其反应式为：
KCl+H2SO4—→KHSO4+HCl(1)
KHSO4+KCl—→K2SO4+HCl(2)
第一步反应是放热反应，在约200℃下进行;第二步反应是吸热反应，需要在600～700℃下进行。此法能耗较高，材料腐蚀问题比较严重，只有在需要盐酸的地区或国家用此法进行生产，如美国和比利时。
综合利用富集精制钾石盐矿时，大量副产主要含有氯化钠和少量氯化钾的废卤液，将其泵送至人工筑堤的围场内，靠自然蒸发，以结晶固化。
光卤石加工过程中还大量副产含氯化镁的废液，其处理更加困难，因为依靠自然蒸发、结晶、固化需要很长时间。在以色列用水解和煅烧的方法处理含氯化镁的废液，生产氧化镁和盐酸实现了工业化。氧化镁用于生产耐火材料，盐酸用于生产磷酸。