電弧熔爐生產(chan)電熔氧化鎂的工藝(yi)流(liu)程主要包(bao)括：原料配料、電弧熔融、破碎(sui)、選別、粉(fen)碎(sui)、篩別、磁選、分(fen)類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐富的優質(zhi)菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)，氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)高(gao)，又(you)易于(yu)開采，因此，被廣泛用(yong)作電熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)的原料。采用(yong)菱鎂(mei)(mei)石(shi)作原料，碳酸鎂(mei)(mei)分解產生CO2氣體，由于(yu)有大量(liang)氣體從爐(lu)內排出(chu)影(ying)響著電熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂的(de)結晶帶的(de)形成(cheng)均有不利影響，由于(yu)大量(liang)塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗(hao)和能(neng)量(liang)消耗(hao)增高，也惡化(hua)了車間生(sheng)產環境(jing)。但由于(yu)優質菱鎂礦(kuang)石容易獲得，價格很低廉，所以，仍是我國電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂用得最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)。菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)石中氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)含量(liang)高低和化學成分直(zhi)接影響到電(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)，同時在電(dian)熔(rong)過程中也(ye)直(zhi)接影響到電(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)(mei)得到的(de)品級(ji)比例(li)，因此，為(wei)了保證(zheng)電(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)質(zhi)量(liang)和品級(ji)比例(li)，必須對各種礦(kuang)(kuang)石進行(xing)適當的(de)配比后進行(xing)熔(rong)煉(lian)。

②水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)。我國(guo)的(de)(de)遼寧省水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)(de)礦(kuang)源(yuan)非常豐富，水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)中(zhong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)。它也是一種制造電熔凝氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)原(yuan)料，部分(fen)地區水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)見表(biao)2。

表2水鎂石的化學成分(fen)/%

③輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂。以輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂作為電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂原料，可(ke)以使生產環境得到改善，可(ke)以降低(di)運輸費(fei)用(yong)。由于電熔(rong)(rong)時排(pai)出氣體少(shao)，成分也較(jiao)均勻，對提高(gao)電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂質量有利。

我(wo)國有一些電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化鎂以(yi)輕(qing)(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂制成(cheng)球(qiu)(qiu)料(liao)(liao)入爐電(dian)熔(rong)(rong)。輕(qing)(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂的氧(yang)(yang)化鎂含(han)量(liang)達到98%，以(yi)此料(liao)(liao)能生產出白色大結晶電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化鎂。但由于成(cheng)球(qiu)(qiu)費用(yong)(yong)(yong)高，影響生產成(cheng)本(ben)。目(mu)前(qian)，有的廠家采用(yong)(yong)(yong)反射爐輕(qing)(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂，以(yi)一定的粒度(du)加入熔(rong)(rong)爐電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化鎂的質量(liang)比用(yong)(yong)(yong)菱鎂礦石好(hao)，成(cheng)本(ben)又(you)比用(yong)(yong)(yong)球(qiu)(qiu)料(liao)(liao)作原(yuan)料(liao)(liao)時便宜(yi)，因而得到了一定的推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂。為(wei)了某(mou)些電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)特(te)殊要求，有時(shi)必須(xu)在(zai)電(dian)熔(rong)(rong)過程中(zhong)采用(yong)(yong)燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原料，如采用(yong)(yong)海水鎂(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原料，一般首先利(li)用(yong)(yong)處(chu)理海水和(he)石灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)生(sheng)產(chan)氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)其(qi)他方(fang)法也(ye)可以制得輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳(xiang)見工業氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)制取方(fang)法)，采用(yong)(yong)輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原料生(sheng)產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲(si)脫(AusT)和(he)拉特(te)爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量(liang)的(de)雜質(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang))也(ye)屬于(yu)晶(jing)(jing)體(ti)的(de)雜質(zhi)，可明顯(xian)影響(xiang)晶(jing)(jing)粒的(de)長大(da)。因(yin)為(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加晶(jing)(jing)界(jie)(jie)運動所(suo)需(xu)的(de)能量(liang)。當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)體(ti)能量(liang)降低(di)，其(qi)降低(di)量(liang)與第二相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積成正(zheng)比，所(suo)以必須(xu)提高(gao)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)能，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)才能離(li)開第二相(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第二相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)(yu)時(shi)，與第二相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積相(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)必須(xu)變形，第二相(xiang)(xiang)數量(liang)愈多，晶(jing)(jing)粒長大(da)的(de)極限尺寸愈小。

另一方面為了(le)降低電熔(rong)凝氧(yang)化鎂(mei)的顯氣孔(kong)率，也應盡量減(jian)少(shao)原(yuan)料氧(yang)化鎂(mei)的氣體排(pai)出，因此，采用燒結鎂(mei)砂電熔(rong)有其顯著優點(dian)。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學原料質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是同原(yuan)子(zi)(zi)和(he)(he)分子(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)力(li)學本性(xing)如離(li)子(zi)(zi)半徑的(de)尺寸，離(li)子(zi)(zi)的(de)電(dian)位(wei)數值，離(li)子(zi)(zi)的(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結(jie)構等(deng)相關聯。而(er)氧化(hua)鎂(mei)的(de)離(li)子(zi)(zi)尺寸、質量和(he)(he)電(dian)荷(he)、陽離(li)子(zi)(zi)和(he)(he)陰離(li)子(zi)(zi)之間(jian)的(de)結(jie)合(he)特性(xing)和(he)(he)強度、離(li)子(zi)(zi)的(de)極化(hua)作(zuo)用、結(jie)晶構造等(deng)決(jue)定它是一高熔點化(hua)合(he)物。

氧化鎂的熔點和結構(gou)參數(shu)(shu)：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結構(gou)類(lei)型NaCl;配位(wei)(wei)數(shu)(shu)6;有(you)效配位(wei)(wei)數(shu)(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造(zao)的最重要過(guo)程是由各種(zhong)鎂(mei)(mei)質原料，通(tong)過(guo)各種(zhong)形式的加熱(re)(re)方(fang)法產生高溫使鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融，必須消耗大量的熱(re)(re)能，以克服(fu)離子間的引力。通(tong)過(guo)強大電弧產生高溫而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的方(fang)法叫做電弧熔(rong)融法。這個融化(hua)(hua)(hua)過(guo)程一般包括熱(re)(re)的傳導、脫水、脫碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大等一系列物(wu)理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的過(guo)程。

①脫(tuo)水(shui)過程。用水(shui)鎂石作(zuo)原(yuan)料有一(yi)脫(tuo)水(shui)過程。水(shui)鎂石的主(zhu)要成分是(shi)氫氧(yang)化鎂Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過程。用菱(ling)鎂礦(kuang)作(zuo)為(wei)原料(liao)時有(you)一(yi)個脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過程，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過程包括兩個方面。一(yi)方面是菱(ling)鎂礦(kuang)石的(de)熱分解，菱(ling)鎂礦(kuang)石的(de)主要成(cheng)分是碳(tan)(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方(fang)面，由于在電(dian)熔(rong)過(guo)程中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)在原料氧化鎂中(zhong)(zhong)加入石墨(mo)粉末(mo)添加物(wu)(助劑)，在電(dian)熔(rong)爐起動過(guo)程中(zhong)(zhong)需在三電(dian)極(ji)(石墨(mo)電(dian)極(ji))的下端用石墨(mo)粉末(mo)鋪成三角形或(huo)星(xing)形導線路，在通電(dian)過(guo)程中(zhong)(zhong)受熱燒損或(huo)完全燃(ran)燒除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過程。熔(rong)化(hua)(hua)(hua)過程即(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)中鎂(mei)離子(zi)和氧(yang)(yang)離子(zi)在強電(dian)弧產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱能作(zuo)(zuo)用下(xia)，克服單晶體(ti)中的(de)(de)(de)晶格能的(de)(de)(de)束縛(fu)，變成(cheng)能自由運動的(de)(de)(de)過程。也就是(shi)說，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)加(jia)熱到一(yi)定(ding)溫(wen)度(熔(rong)點)就會由固(gu)體(ti)變成(cheng)液(ye)體(ti)，叫熔(rong)化(hua)(hua)(hua)。在這(zhe)一(yi)過程中需消耗(hao)(hao)(hao)大量的(de)(de)(de)電(dian)能。據電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)生(sheng)產(chan)者對用水鎂(mei)石作(zuo)(zuo)原料生(sheng)產(chan)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)熱平衡(heng)的(de)(de)(de)衡(heng)算，熱消耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)比例如下(xia)：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)晶體(ti)生(sheng)成(cheng)熱消耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮(pi)消耗(hao)(hao)(hao)熱值(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)熱耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)(leng)卻水耗(hao)(hao)(hao)熱值(zhi)8.4%，冷(leng)(leng)卻爐(lu)殼的(de)(de)(de)水耗(hao)(hao)(hao)熱值(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表(biao)面散熱值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱值(zhi)28.8%。電(dian)能損(sun)失值(zhi)3.2%，從這(zhe)些統計(ji)數據可以看出，在電(dian)熔(rong)