電弧熔(rong)(rong)爐生產電熔(rong)(rong)氧化鎂的工藝(yi)流(liu)程主要(yao)包括(kuo)：原料配料、電弧熔(rong)(rong)融、破碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分類(lei)包裝等(deng)。

(1)原料

我(wo)國(guo)有(you)豐(feng)富的(de)優質菱鎂(mei)礦石(shi)，氧(yang)化鎂(mei)含(han)量高，又(you)易于(yu)開采(cai)，因此，被廣泛用作(zuo)電(dian)熔氧(yang)化鎂(mei)的(de)原(yuan)(yuan)料。采(cai)用菱鎂(mei)石(shi)作(zuo)原(yuan)(yuan)料，碳酸(suan)鎂(mei)分(fen)解產生CO2氣(qi)體，由于(yu)有(you)大量氣(qi)體從爐內排出影響著電(dian)熔過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧(yang)化鎂的(de)結晶帶的(de)形(xing)成均有不利影(ying)響(xiang)，由于(yu)大量塵料(liao)飛損(sun)，使(shi)物料(liao)損(sun)耗(hao)和能量消耗(hao)增高，也(ye)惡化了車間生產環境。但由于(yu)優質菱鎂礦(kuang)石容易獲得，價格很低廉，所以，仍(reng)是我國電(dian)熔氧(yang)化鎂用得最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)礦。菱鎂(mei)(mei)礦石(shi)中氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)含量(liang)高低(di)和化(hua)學成分直(zhi)接影響到電熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)，同(tong)時在電熔過程中也直(zhi)接影響到電熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)得到的(de)品級比例，因(yin)此，為了保證電熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)和品級比例，必須對(dui)各種礦石(shi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)適當(dang)的(de)配比后進(jin)(jin)行(xing)(xing)熔煉。

②水鎂石(shi)。我國的(de)遼寧省水鎂石(shi)的(de)礦源非常豐富，水鎂石(shi)中氧化鎂含(han)量高于(yu)菱(ling)鎂礦石(shi)。它也是(shi)一種制造電熔凝氧化鎂的(de)原料，部分地區水鎂石(shi)的(de)化學成分見表2。

表(biao)2水鎂石(shi)的化(hua)學成(cheng)分/%

③輕燒氧化鎂(mei)(mei)。以輕燒氧化鎂(mei)(mei)作(zuo)為電(dian)熔氧化鎂(mei)(mei)原料(liao)，可以使(shi)生(sheng)產(chan)環境(jing)得到改善，可以降低運輸費用。由于電(dian)熔時排出(chu)氣體少，成分也(ye)較均(jun)勻，對提高電(dian)熔氧化鎂(mei)(mei)質量有利。

我(wo)國有(you)一些電熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)以輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制成(cheng)球料(liao)入(ru)爐(lu)(lu)電熔(rong)。輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)含量達到(dao)98%，以此料(liao)能生產(chan)出白(bai)色大結晶電熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。但由于成(cheng)球費用(yong)高(gao)，影響(xiang)生產(chan)成(cheng)本(ben)。目前(qian)，有(you)的(de)廠家采用(yong)反射爐(lu)(lu)輕(qing)燒氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，以一定(ding)的(de)粒度(du)加入(ru)熔(rong)爐(lu)(lu)電熔(rong)，電熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量比(bi)用(yong)菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)好，成(cheng)本(ben)又比(bi)用(yong)球料(liao)作原料(liao)時便宜，因(yin)而得到(dao)了(le)一定(ding)的(de)推廣。

④燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂。為了(le)某些(xie)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)特殊要求，有時(shi)必(bi)須在(zai)電(dian)熔(rong)過程中采用(yong)燒(shao)結鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為電(dian)熔(rong)原(yuan)料，如(ru)采用(yong)海水鎂(mei)(mei)砂作(zuo)為電(dian)熔(rong)原(yuan)料，一(yi)般首先利(li)用(yong)處理海水和(he)石灰(hui)乳作(zuo)用(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)其他方法也可以制得輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(詳(xiang)見(jian)工(gong)業氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)制取方法)，采用(yong)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)作(zuo)為原(yuan)料生產電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。奧(ao)絲(si)脫(tuo)(AusT)和(he)拉特爾(er)(Ruttere)等研(yan)究認為，極少(shao)量(liang)(liang)的(de)雜質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也屬于(yu)晶(jing)(jing)(jing)體的(de)雜質(zhi)，可明(ming)顯影(ying)響晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)長(chang)大(da)。因為雜質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用(yong)在(zai)于(yu)增(zeng)加晶(jing)(jing)(jing)界(jie)運(yun)動所需的(de)能量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)(jing)體能量(liang)(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)(liang)與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面(mian)積成正比，所以必(bi)須提高晶(jing)(jing)(jing)界(jie)能，晶(jing)(jing)(jing)界(jie)才(cai)能離開(kai)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且(qie)當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面(mian)積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)必(bi)須變形，第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)愈(yu)多(duo)，晶(jing)(jing)(jing)粒長(chang)大(da)的(de)極限尺寸愈(yu)小(xiao)。

另(ling)一方面為了降低電(dian)熔(rong)凝氧化鎂的顯(xian)氣孔率(lv)，也應盡量減少(shao)原料氧化鎂的氣體(ti)排(pai)出，因此(ci)，采用(yong)燒(shao)結(jie)鎂砂電(dian)熔(rong)有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂單晶(jing)的化(hua)學原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性是同(tong)原(yuan)子(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)力學(xue)本性如離子(zi)(zi)半(ban)徑的(de)(de)尺(chi)寸(cun)，離子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)位數值，離子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)外層(ceng)結構(gou)等相(xiang)關聯。而氧化(hua)鎂的(de)(de)離子(zi)(zi)尺(chi)寸(cun)、質量(liang)和(he)電(dian)(dian)荷、陽離子(zi)(zi)和(he)陰(yin)離子(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)結合特(te)性和(he)強度、離子(zi)(zi)的(de)(de)極化(hua)作用(yong)、結晶構(gou)造等決(jue)定(ding)它是一高熔(rong)點化(hua)合物(wu)。

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

電熔(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)(de)最(zui)重要過程是由各(ge)(ge)種(zhong)鎂(mei)質原料(liao)，通(tong)過各(ge)(ge)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)(de)加熱方法產生高(gao)溫使鎂(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)，變(bian)成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)體。要使氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)(rong)融，必須消耗大(da)量的(de)(de)熱能，以克(ke)服離子(zi)間的(de)(de)引力(li)。通(tong)過強大(da)電弧(hu)產生高(gao)溫而(er)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方法叫做(zuo)電弧(hu)熔(rong)(rong)(rong)融法。這個融化(hua)(hua)過程一般(ban)包(bao)括熱的(de)(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)、析晶、晶體長(chang)大(da)等(deng)一系列物理化(hua)(hua)學(xue)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)過程。

①脫水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂石(shi)作原料有一脫水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂石(shi)的主要成(cheng)分(fen)是(shi)氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)過程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳過程。用菱鎂(mei)礦作為原料時(shi)有(you)一個(ge)(ge)脫(tuo)(tuo)碳過程，脫(tuo)(tuo)碳過程包括兩個(ge)(ge)方(fang)面。一方(fang)面是菱鎂(mei)礦石的(de)熱分解，菱鎂(mei)礦石的(de)主要成分是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)熔(rong)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)往往在(zai)(zai)(zai)原料氧化鎂中(zhong)(zhong)加(jia)入石(shi)墨(mo)粉末添加(jia)物(助劑)，在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)熔(rong)爐(lu)起動過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)需在(zai)(zai)(zai)三電(dian)(dian)極(ji)(石(shi)墨(mo)電(dian)(dian)極(ji))的(de)下(xia)端用石(shi)墨(mo)粉末鋪成三角形或星形導線路，在(zai)(zai)(zai)通電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)受(shou)熱(re)燒損或完(wan)全燃燒除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過(guo)(guo)程。熔(rong)化(hua)過(guo)(guo)程即(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)中鎂(mei)離子(zi)(zi)和(he)氧(yang)(yang)(yang)離子(zi)(zi)在(zai)強電(dian)弧產(chan)生的(de)熱能(neng)作用(yong)下(xia)，克服單晶體(ti)中的(de)晶格(ge)能(neng)的(de)束縛，變成能(neng)自由運動(dong)的(de)過(guo)(guo)程。也(ye)就是說，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)加熱到一定溫度(熔(rong)點)就會(hui)由固體(ti)變成液體(ti)，叫(jiao)熔(rong)化(hua)。在(zai)這一過(guo)(guo)程中需消(xiao)耗大量的(de)電(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)生產(chan)者(zhe)對(dui)用(yong)水鎂(mei)石作原料生產(chan)電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)熱平衡的(de)衡算，熱消(xiao)耗的(de)比例如下(xia)：氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)晶體(ti)生成熱消(xiao)耗值(zhi)34.9%，渣皮(pi)消(xiao)耗熱值(zhi)15.3%，散砂(sha)生成熱耗值(zhi)3.0%，冷卻水耗熱值(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)水耗熱值(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)(zi)表面散熱值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱值(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)損失值(zhi)3.2%，從這些統(tong)計數據(ju)可以(yi)看出，在(zai)電(dian)熔(rong)