電弧(hu)熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化鎂的工藝(yi)流程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電弧(hu)熔(rong)融、破碎、選別(bie)、粉碎、篩別(bie)、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐(feng)富的優質菱鎂礦石(shi)，氧化鎂含量(liang)高，又易于開(kai)采(cai)(cai)，因此，被(bei)廣(guang)泛用作電(dian)熔氧化鎂的原料。采(cai)(cai)用菱鎂石(shi)作原料，碳酸鎂分解產生CO2氣體，由(you)于有(you)大量(liang)氣體從爐內(nei)排出影響著電(dian)熔過程(cheng)的進(jin)行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂的結晶帶的形成均有不利影響，由于(yu)大量塵料(liao)飛損，使物(wu)料(liao)損耗和能(neng)量消耗增高(gao)，也惡化了車間生產環境。但由于(yu)優質(zhi)菱鎂礦石(shi)容易獲得(de)，價格(ge)很(hen)低廉，所以(yi)，仍是我國電(dian)熔(rong)(rong)氧化鎂用(yong)得(de)最(zui)多(duo)最(zui)廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)(shi)中氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)含量高低(di)和化(hua)(hua)(hua)學成分直接影響(xiang)到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量，同(tong)時在電(dian)熔過程中也(ye)直接影響(xiang)到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)得到(dao)的(de)(de)品級比例，因(yin)此，為了保證電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量和品級比例，必(bi)須(xu)對各種礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)(shi)進(jin)行(xing)適當的(de)(de)配比后進(jin)行(xing)熔煉。

②水(shui)(shui)(shui)鎂石。我國的(de)(de)遼寧省水(shui)(shui)(shui)鎂石的(de)(de)礦源非常豐(feng)富，水(shui)(shui)(shui)鎂石中氧化鎂含量高于菱鎂礦石。它也是一種(zhong)制造(zao)電熔凝(ning)氧化鎂的(de)(de)原料(liao)，部分地區水(shui)(shui)(shui)鎂石的(de)(de)化學成分見表2。

表2水(shui)鎂(mei)石的化學成分/%

③輕燒氧(yang)化鎂。以(yi)輕燒氧(yang)化鎂作為電(dian)熔氧(yang)化鎂原料(liao)，可以(yi)使生產(chan)環境得到改善(shan)，可以(yi)降低運輸(shu)費用。由于電(dian)熔時排出氣體少，成(cheng)分也(ye)較均勻，對提高電(dian)熔氧(yang)化鎂質(zhi)量有利。

我(wo)國(guo)有(you)一些(xie)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)以輕(qing)燒氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)成球(qiu)料入爐(lu)電(dian)熔(rong)。輕(qing)燒氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量達到(dao)98%，以此(ci)料能生(sheng)產出白色大結晶電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。但(dan)由于成球(qiu)費用(yong)高，影(ying)響生(sheng)產成本(ben)。目前，有(you)的廠家采(cai)用(yong)反(fan)射爐(lu)輕(qing)燒氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，以一定的粒度(du)加入熔(rong)爐(lu)電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧化鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的質量比用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦石好(hao)，成本(ben)又(you)比用(yong)球(qiu)料作原(yuan)料時便宜，因而得到(dao)了(le)一定的推廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂(sha)。為(wei)了某(mou)些電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)特殊要求，有時必須在(zai)電熔(rong)(rong)過程中采用(yong)(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂(sha)作(zuo)為(wei)電熔(rong)(rong)原(yuan)料，如采用(yong)(yong)海水鎂(mei)砂(sha)作(zuo)為(wei)電熔(rong)(rong)原(yuan)料，一般首先利用(yong)(yong)處理海水和石灰乳作(zuo)用(yong)(yong)生(sheng)產氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)(yong)其他方(fang)法也(ye)可以制(zhi)得(de)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)取(qu)方(fang)法)，采用(yong)(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)作(zuo)為(wei)原(yuan)料生(sheng)產電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認(ren)為(wei)，極(ji)少(shao)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)雜(za)質氣體(ti)(相)也(ye)屬于(yu)晶體(ti)的(de)(de)(de)(de)雜(za)質，可明顯(xian)影(ying)響晶粒(li)的(de)(de)(de)(de)長大。因(yin)為(wei)雜(za)質相的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加(jia)晶界(jie)(jie)運動所需的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)。當晶界(jie)(jie)與(yu)第(di)二(er)(er)相相遇(yu)時，晶體(ti)能(neng)(neng)量(liang)(liang)降低，其降低量(liang)(liang)與(yu)第(di)二(er)(er)相橫截(jie)面積成正比，所以必須提(ti)高晶界(jie)(jie)能(neng)(neng)，晶界(jie)(jie)才能(neng)(neng)離開第(di)二(er)(er)相繼續運動。并且當晶界(jie)(jie)與(yu)第(di)二(er)(er)相相遇(yu)時，與(yu)第(di)二(er)(er)相橫截(jie)面積相等的(de)(de)(de)(de)晶界(jie)(jie)必須變形，第(di)二(er)(er)相數量(liang)(liang)愈多，晶粒(li)長大的(de)(de)(de)(de)極(ji)限尺寸愈小。

另一方(fang)面為(wei)了降(jiang)低電熔凝氧化(hua)鎂(mei)的(de)顯氣孔率，也應盡(jin)量(liang)減少原料氧化(hua)鎂(mei)的(de)氣體(ti)排出，因此，采用燒結鎂(mei)砂電熔有其顯著優點(dian)。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學(xue)原料(liao)質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)(te)性(xing)是同原子(zi)和(he)分子(zi)的(de)(de)量子(zi)力(li)學本性(xing)如(ru)離子(zi)半徑的(de)(de)尺寸，離子(zi)的(de)(de)電位數(shu)值，離子(zi)的(de)(de)電子(zi)外層結(jie)(jie)構等相關聯。而氧化鎂(mei)的(de)(de)離子(zi)尺寸、質量和(he)電荷、陽離子(zi)和(he)陰離子(zi)之間的(de)(de)結(jie)(jie)合(he)特(te)(te)性(xing)和(he)強度(du)、離子(zi)的(de)(de)極化作用、結(jie)(jie)晶構造等決定它是一高熔(rong)點化合(he)物。

氧化鎂(mei)的(de)熔(rong)點和結構(gou)(gou)參數(shu)：陽離子(zi)(zi)半徑0.074mm;陰離子(zi)(zi)半徑0.53mm;結構(gou)(gou)類型NaCl;配位數(shu)6;有(you)效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制造(zao)的(de)最(zui)重(zhong)要(yao)(yao)過(guo)程(cheng)(cheng)是由各種鎂(mei)(mei)(mei)質(zhi)原(yuan)料，通過(guo)各種形式的(de)加熱(re)方(fang)法(fa)產(chan)生高(gao)溫(wen)使(shi)鎂(mei)(mei)(mei)質(zhi)材料(MgO)熔化(hua)，變(bian)成(cheng)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)熔體。要(yao)(yao)使(shi)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)熔融(rong)，必須消耗大量的(de)熱(re)能(neng)，以克服(fu)離子間的(de)引(yin)力。通過(guo)強大電(dian)弧產(chan)生高(gao)溫(wen)而熔化(hua)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)方(fang)法(fa)叫做(zuo)電(dian)弧熔融(rong)法(fa)。這個融(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)一般包括(kuo)熱(re)的(de)傳(chuan)導、脫水、脫碳、熔化(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大等一系列(lie)物理化(hua)學變(bian)化(hua)的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。

①脫水(shui)過程。用水(shui)鎂(mei)(mei)石作原(yuan)料有一脫水(shui)過程。水(shui)鎂(mei)(mei)石的主要成分(fen)是氫(qing)氧(yang)化鎂(mei)(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過程。用菱(ling)鎂礦作(zuo)為原料時有一個(ge)脫碳(tan)過程，脫碳(tan)過程包括兩個(ge)方(fang)面(mian)。一方(fang)面(mian)是菱(ling)鎂礦石的熱分(fen)解，菱(ling)鎂礦石的主要成分(fen)是碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一(yi)方(fang)面，由于(yu)在(zai)電熔(rong)過程(cheng)(cheng)中(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)原料氧化鎂中(zhong)加入石(shi)墨(mo)(mo)粉(fen)末添加物(助劑(ji))，在(zai)電熔(rong)爐起動過程(cheng)(cheng)中(zhong)需在(zai)三電極(石(shi)墨(mo)(mo)電極)的下端用石(shi)墨(mo)(mo)粉(fen)末鋪(pu)成三角形(xing)或(huo)星形(xing)導線路，在(zai)通電過程(cheng)(cheng)中(zhong)受熱(re)燒損或(huo)完全燃(ran)燒除去石(shi)墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化過(guo)程(cheng)。熔(rong)化過(guo)程(cheng)即(ji)氧化鎂中(zhong)(zhong)鎂離子(zi)和氧離子(zi)在(zai)強電(dian)弧產生(sheng)的熱能(neng)(neng)作用(yong)下，克服單晶體(ti)中(zhong)(zhong)的晶格能(neng)(neng)的束縛，變成(cheng)(cheng)能(neng)(neng)自由運(yun)動(dong)的過(guo)程(cheng)。也就是說(shuo)，氧化鎂加熱到一(yi)(yi)定溫度(熔(rong)點)就會由固體(ti)變成(cheng)(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)化。在(zai)這一(yi)(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)需(xu)消耗(hao)(hao)大(da)量的電(dian)能(neng)(neng)。據電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂生(sheng)產者對用(yong)水(shui)鎂石作原料生(sheng)產電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化鎂的熱平衡的衡算，熱消耗(hao)(hao)的比(bi)例如(ru)下：氧化鎂晶體(ti)生(sheng)成(cheng)(cheng)熱消耗(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)(hao)熱值(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)成(cheng)(cheng)熱耗(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻水(shui)耗(hao)(hao)熱值(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐殼的水(shui)耗(hao)(hao)熱值(zhi)7.9%，爐子(zi)表(biao)面(mian)散(san)熱值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱值(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)(neng)損失值(zhi)3.2%，從這些統計數據可以看出，在(zai)電(dian)熔(rong)