電弧熔爐生產電熔氧化鎂的(de)工(gong)藝流程主要(yao)包括：原料(liao)配料(liao)、電弧熔融、破碎(sui)、選別、粉碎(sui)、篩別、磁(ci)選、分(fen)類包裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國(guo)有豐富的(de)(de)優質菱鎂(mei)礦石，氧化(hua)鎂(mei)含量高，又(you)易于(yu)開采(cai)，因此(ci)，被廣(guang)泛用作電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)的(de)(de)原料(liao)。采(cai)用菱鎂(mei)石作原料(liao)，碳(tan)酸鎂(mei)分解產生CO2氣(qi)體，由于(yu)有大量氣(qi)體從爐內排出影響著電熔(rong)過程的(de)(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔(rong)氧化鎂(mei)的結晶帶的形(xing)成均有不利影響(xiang)，由于大量塵料(liao)飛損，使物料(liao)損耗(hao)和能量消(xiao)耗(hao)增(zeng)高(gao)，也惡化了(le)車間生產環境(jing)。但由于優質(zhi)菱鎂(mei)礦(kuang)石容(rong)易獲得，價格很低廉，所以，仍是我(wo)國電熔(rong)氧化鎂(mei)用(yong)得最多(duo)最廣泛的原(yuan)料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石中氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)含量(liang)高低和化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)直接影響到(dao)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)，同(tong)時在電(dian)(dian)熔過(guo)程(cheng)中也直接影響到(dao)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)得到(dao)的(de)品(pin)級比(bi)例(li)，因(yin)此，為了保證(zheng)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)質量(liang)和品(pin)級比(bi)例(li)，必須對各種礦(kuang)石進行(xing)適當的(de)配比(bi)后(hou)進行(xing)熔煉。

②水鎂(mei)(mei)(mei)石。我國的(de)遼(liao)寧省水鎂(mei)(mei)(mei)石的(de)礦(kuang)源(yuan)非常豐富(fu)，水鎂(mei)(mei)(mei)石中氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)高(gao)于菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石。它也(ye)是(shi)一種制(zhi)造電熔凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)原(yuan)料，部分(fen)地區水鎂(mei)(mei)(mei)石的(de)化(hua)學(xue)成分(fen)見表2。

表(biao)2水鎂(mei)石的化(hua)學成分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)。以(yi)(yi)輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)作為電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)原料，可以(yi)(yi)使生產環境(jing)得到改善(shan)，可以(yi)(yi)降低運輸費用。由于電(dian)熔(rong)(rong)時排出(chu)氣體(ti)少，成分也較均(jun)勻，對提高電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)質量有利。

我(wo)國有一些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)以(yi)(yi)輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)制成(cheng)(cheng)球(qiu)料(liao)(liao)入爐電(dian)熔(rong)。輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)含量達到98%，以(yi)(yi)此料(liao)(liao)能生(sheng)產出白色大結晶電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)。但(dan)由于成(cheng)(cheng)球(qiu)費用(yong)高，影響生(sheng)產成(cheng)(cheng)本。目前，有的(de)(de)廠家采(cai)用(yong)反射爐輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)，以(yi)(yi)一定的(de)(de)粒度加入熔(rong)爐電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)質(zhi)量比用(yong)菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石好，成(cheng)(cheng)本又(you)比用(yong)球(qiu)料(liao)(liao)作原料(liao)(liao)時(shi)便宜，因而得到了一定的(de)(de)推(tui)廣(guang)。

④燒(shao)(shao)(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)(wei)了某些電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特殊要(yao)求，有時必須(xu)在電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)過程中采(cai)用(yong)(yong)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)原料，如(ru)采(cai)用(yong)(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)原料，一(yi)般首(shou)先利用(yong)(yong)處理海(hai)水和石(shi)灰乳作(zuo)用(yong)(yong)生產(chan)氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)(shao)(shao)成輕(qing)(qing)燒(shao)(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其(qi)他方法(fa)也可(ke)(ke)以制得輕(qing)(qing)燒(shao)(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)(詳(xiang)見工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制取方法(fa))，采(cai)用(yong)(yong)輕(qing)(qing)燒(shao)(shao)(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)作(zuo)為(wei)(wei)原料生產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等(deng)研究認(ren)為(wei)(wei)，極(ji)少量(liang)(liang)的(de)(de)雜(za)(za)質氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)雜(za)(za)質，可(ke)(ke)明顯影響(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)長(chang)(chang)大(da)。因為(wei)(wei)雜(za)(za)質相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)在于增加(jia)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)運動(dong)(dong)所需的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)(jing)體(ti)能(neng)(neng)量(liang)(liang)降低，其(qi)降低量(liang)(liang)與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截(jie)面積成正比，所以必須(xu)提高(gao)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)(neng)，晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)才能(neng)(neng)離開第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動(dong)(dong)。并(bing)且當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫(heng)截(jie)面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)必須(xu)變形，第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量(liang)(liang)愈多(duo)，晶(jing)(jing)(jing)粒長(chang)(chang)大(da)的(de)(de)極(ji)限尺寸愈小。

另一方面為了降(jiang)低(di)電(dian)熔凝氧(yang)化鎂的(de)顯氣孔(kong)率，也應盡量減(jian)少原(yuan)料氧(yang)化鎂的(de)氣體(ti)排(pai)出，因(yin)此，采用燒結(jie)鎂砂電(dian)熔有其顯著(zhu)優(you)點。

⑤電(dian)熔氧化鎂單晶的化學原(yuan)料(liao)質量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性(xing)是(shi)同原(yuan)子(zi)和分子(zi)的(de)(de)量子(zi)力學本性(xing)如離(li)(li)子(zi)半徑(jing)的(de)(de)尺寸(cun)，離(li)(li)子(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)位數值，離(li)(li)子(zi)的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)外層結構等相(xiang)關聯。而氧化鎂(mei)的(de)(de)離(li)(li)子(zi)尺寸(cun)、質量和電(dian)(dian)荷、陽離(li)(li)子(zi)和陰離(li)(li)子(zi)之(zhi)間的(de)(de)結合(he)特(te)性(xing)和強度、離(li)(li)子(zi)的(de)(de)極化作用、結晶構造等決定它是(shi)一(yi)高熔(rong)點化合(he)物。

氧化(hua)鎂的熔點和結構參數(shu)：陽離子半徑(jing)0.074mm;陰離子半徑(jing)0.53mm;結構類型(xing)NaCl;配位數(shu)6;有效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂制造的最(zui)重要(yao)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是由各種鎂質原(yuan)料(liao)，通(tong)過(guo)(guo)各種形(xing)式(shi)的加熱(re)方法產生(sheng)高(gao)溫使鎂質材料(liao)(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)體。要(yao)使氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂熔(rong)融(rong)，必須消耗大(da)量的熱(re)能，以克服離子間的引力。通(tong)過(guo)(guo)強(qiang)大(da)電(dian)(dian)弧產生(sheng)高(gao)溫而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂的方法叫做(zuo)電(dian)(dian)弧熔(rong)融(rong)法。這個融(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)一般包(bao)括熱(re)的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體長大(da)等(deng)一系列物理(li)化(hua)(hua)(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)的過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。

①脫水(shui)過程。用水(shui)鎂(mei)石作原料有(you)一(yi)脫水(shui)過程。水(shui)鎂(mei)石的(de)主要成(cheng)分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過(guo)程。用菱鎂(mei)礦作為原(yuan)料時有(you)一(yi)個脫(tuo)碳過(guo)程，脫(tuo)碳過(guo)程包括兩個方(fang)面。一(yi)方(fang)面是菱鎂(mei)礦石(shi)的(de)熱分(fen)解(jie)，菱鎂(mei)礦石(shi)的(de)主要成分(fen)是碳酸(suan)鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面(mian)，由于在電(dian)熔過程(cheng)(cheng)中(zhong)往往在原料氧化鎂中(zhong)加入石墨粉(fen)末添加物(助劑(ji))，在電(dian)熔爐起動過程(cheng)(cheng)中(zhong)需在三電(dian)極(ji)(石墨電(dian)極(ji))的下端用石墨粉(fen)末鋪(pu)成三角形或(huo)星形導線(xian)路，在通電(dian)過程(cheng)(cheng)中(zhong)受(shou)熱燒損或(huo)完(wan)全燃燒除去石墨。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)即氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離子和氧(yang)(yang)離子在(zai)強電(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)(de)熱(re)能作用(yong)下(xia)，克服(fu)單晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)晶(jing)格能的(de)(de)束縛，變成(cheng)能自(zi)由運動(dong)的(de)(de)過(guo)程(cheng)。也就(jiu)是說(shuo)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)加熱(re)到(dao)一定(ding)溫度(熔(rong)(rong)點)就(jiu)會由固體(ti)(ti)變成(cheng)液體(ti)(ti)，叫(jiao)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)。在(zai)這一過(guo)程(cheng)中(zhong)需消耗(hao)(hao)(hao)大量的(de)(de)電(dian)(dian)能。據電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)生(sheng)產者對用(yong)水(shui)鎂(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)熱(re)平衡(heng)的(de)(de)衡(heng)算(suan)，熱(re)消耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)比例(li)如下(xia)：氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)消耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮(pi)消耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)熱(re)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻(que)水(shui)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻(que)爐殼(ke)的(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面(mian)散熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走(zou)熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能損(sun)失值(zhi)(zhi)3.2%，從這些(xie)統計數據可以看出，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)