本发明公开了一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法及其装置，涉及磷石膏分段制备硫酸及其烧渣高值化利用技术领域。将磷石膏通过循环流化床还原为硫化钙和硫酸钙的混合物，然后再与经预热后的硅、铝、镁的粉状化合物物料混合后送入高温反应炉焙烧熔融，或者先送入鼓泡流化床焙烧分解，再与经预热后的硅、铝、镁的粉状化合物物料混合后送入高温反应炉熔融，熔融炉渣经喷吹或离心工艺，可制备出附加值高的矿渣棉纤维产品。焙烧过程中制得高浓度SO2烟气，送去制备硫酸。物料以粉状直接进入反应，通过分段法，使得各段反应更加完全，使制得的SO2烟气浓度更高，得到的矿渣棉纤维更细、质量更好，实现磷石膏烧渣的高附加值利用。