電弧(hu)熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化鎂的工藝流程主要包(bao)括(kuo)：原料配料、電弧(hu)熔(rong)融(rong)、破碎(sui)、選別、粉(fen)碎(sui)、篩別、磁選、分類包(bao)裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國有(you)豐富的優(you)質菱鎂(mei)礦石，氧化鎂(mei)含(han)量(liang)高，又易于開采(cai)，因此，被廣泛用作電(dian)(dian)熔氧化鎂(mei)的原料。采(cai)用菱鎂(mei)石作原料，碳酸(suan)鎂(mei)分解產生CO2氣體，由(you)于有(you)大(da)量(liang)氣體從爐內排出影(ying)響著電(dian)(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔(rong)氧化鎂的結(jie)晶帶的形成(cheng)均有不利影響，由于大量(liang)塵料(liao)飛損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗(hao)和能量(liang)消耗(hao)增高，也惡(e)化了車間生(sheng)產環境。但由于優質菱鎂礦(kuang)石容易獲得(de)，價格很(hen)低廉，所以，仍是(shi)我國(guo)電熔(rong)氧化鎂用得(de)最多最廣泛的原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂礦。菱(ling)鎂礦石(shi)中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)含量(liang)高低和化(hua)學成分直接(jie)影響到電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)質(zhi)量(liang)，同時在電熔(rong)(rong)過程中(zhong)也(ye)直接(jie)影響到電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂得到的(de)(de)品級比(bi)例(li)，因此，為了(le)保證電熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)質(zhi)量(liang)和品級比(bi)例(li)，必須對(dui)各種礦石(shi)進行適當的(de)(de)配(pei)比(bi)后(hou)進行熔(rong)(rong)煉(lian)。

②水(shui)鎂(mei)(mei)石。我國(guo)的遼(liao)寧省水(shui)鎂(mei)(mei)石的礦(kuang)源非常(chang)豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)石中氧化鎂(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石。它也是(shi)一種制造(zao)電(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)的原料，部(bu)分地區(qu)水(shui)鎂(mei)(mei)石的化學(xue)成分見表(biao)2。

表2水鎂石的(de)化學成分/%

③輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)。以(yi)輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)作為電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)原料，可(ke)以(yi)使生(sheng)產(chan)環境得到(dao)改善，可(ke)以(yi)降低運輸費用。由(you)于電(dian)熔時排(pai)出氣體少，成分也(ye)較均勻(yun)，對(dui)提(ti)高電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)質(zhi)量有利。

我國有(you)一(yi)(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂以(yi)輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂制(zhi)成球(qiu)料入爐電(dian)(dian)熔(rong)。輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂的(de)氧(yang)(yang)化(hua)鎂含(han)量達到98%，以(yi)此料能生產出白色大結晶(jing)電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂。但由于成球(qiu)費用(yong)(yong)高，影響生產成本。目前，有(you)的(de)廠家采用(yong)(yong)反(fan)射(she)爐輕(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂，以(yi)一(yi)(yi)定的(de)粒度加入熔(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂的(de)質量比(bi)用(yong)(yong)菱鎂礦石好，成本又(you)比(bi)用(yong)(yong)球(qiu)料作原料時(shi)便宜(yi)，因而(er)得到了一(yi)(yi)定的(de)推廣。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了某(mou)些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)特殊要求，有時(shi)必須在電(dian)熔(rong)過(guo)程(cheng)中采(cai)用(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)原(yuan)料(liao)(liao)，如采(cai)用(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)熔(rong)原(yuan)料(liao)(liao)，一般(ban)首先利用(yong)處理海水(shui)和石灰乳作(zuo)(zuo)用(yong)生(sheng)產氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)其(qi)他方(fang)法也可以制得(de)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)制取方(fang)法)，采(cai)用(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)生(sheng)產電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(tuo)(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認(ren)為(wei)，極少量的(de)(de)(de)雜質(zhi)氣(qi)體(ti)(相(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)(de)雜質(zhi)，可明顯影響晶(jing)(jing)粒的(de)(de)(de)長大。因(yin)為(wei)雜質(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)在于增加晶(jing)(jing)界運動(dong)所需的(de)(de)(de)能量。當(dang)晶(jing)(jing)界與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)體(ti)能量降低(di)，其(qi)降低(di)量與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面積(ji)成正比(bi)，所以必須提高晶(jing)(jing)界能，晶(jing)(jing)界才能離開(kai)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼(ji)續運動(dong)。并且當(dang)晶(jing)(jing)界與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界必須變(bian)形，第(di)(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量愈多，晶(jing)(jing)粒長大的(de)(de)(de)極限(xian)尺寸愈小。

另一方面(mian)為(wei)了降低電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的顯(xian)氣孔(kong)率(lv)，也(ye)應盡量減少原(yuan)料氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的氣體排出，因此，采用燒(shao)結鎂(mei)砂電(dian)熔(rong)有其顯(xian)著優點。

⑤電熔氧化(hua)鎂(mei)單晶的化(hua)學原料質量要(yao)求：

(3)電弧熔融

這些特性是(shi)同原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力學本性如離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)半徑的(de)(de)(de)尺(chi)寸，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)電位數值，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)外層結構等相關聯。而氧化鎂的(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)尺(chi)寸、質量(liang)和(he)電荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)結合(he)特性和(he)強(qiang)度、離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)極化作用、結晶構造等決定它是(shi)一高熔點化合(he)物。

氧化(hua)鎂的熔點(dian)(dian)和結(jie)構(gou)(gou)參數(shu)：陽離子半(ban)徑0.074mm;陰離子半(ban)徑0.53mm;結(jie)構(gou)(gou)類型NaCl;配位數(shu)6;有效配位數(shu)8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔點(dian)(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)(de)最重要過(guo)程(cheng)是由各(ge)種鎂(mei)質原(yuan)料，通過(guo)各(ge)種形式的(de)(de)加(jia)熱方法產生(sheng)(sheng)高溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成氧化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)體(ti)。要使氧化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)融(rong)，必須(xu)消(xiao)耗大(da)量的(de)(de)熱能，以克服離子間的(de)(de)引力。通過(guo)強大(da)電(dian)弧產生(sheng)(sheng)高溫(wen)而(er)熔(rong)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方法叫做電(dian)弧熔(rong)融(rong)法。這(zhe)個(ge)融(rong)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)一般包括熱的(de)(de)傳(chuan)導、脫(tuo)(tuo)水(shui)、脫(tuo)(tuo)碳、熔(rong)化(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長大(da)等一系(xi)列(lie)物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)(de)過(guo)程(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)。用水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料有一脫(tuo)水(shui)(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)。水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石的主要成分(fen)是氫氧化鎂(mei)(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)(shui)過(guo)程(cheng)(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程。用菱鎂礦作為原料時有一個(ge)脫碳(tan)過(guo)程，脫碳(tan)過(guo)程包(bao)括兩個(ge)方(fang)面。一方(fang)面是菱鎂礦石(shi)的(de)熱分(fen)解(jie)，菱鎂礦石(shi)的(de)主要(yao)成分(fen)是碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方(fang)面(mian)，由于在(zai)電熔過(guo)程中(zhong)往往在(zai)原料(liao)氧化鎂中(zhong)加(jia)入石(shi)墨(mo)粉(fen)末添加(jia)物(助劑)，在(zai)電熔爐起動過(guo)程中(zhong)需在(zai)三(san)電極(石(shi)墨(mo)電極)的(de)下(xia)端用石(shi)墨(mo)粉(fen)末鋪成三(san)角形或星形導(dao)線路，在(zai)通電過(guo)程中(zhong)受熱燒損或完全燃燒除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔化(hua)(hua)(hua)過(guo)程。熔化(hua)(hua)(hua)過(guo)程即氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離子(zi)和氧(yang)離子(zi)在強電(dian)(dian)弧產(chan)生的(de)熱能(neng)作用下(xia)(xia)，克服單(dan)晶體(ti)中的(de)晶格(ge)能(neng)的(de)束縛，變(bian)成能(neng)自由運動的(de)過(guo)程。也就(jiu)是說，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)加熱到一定溫度(熔點)就(jiu)會由固(gu)體(ti)變(bian)成液體(ti)，叫熔化(hua)(hua)(hua)。在這(zhe)一過(guo)程中需消(xiao)耗(hao)(hao)大量的(de)電(dian)(dian)能(neng)。據電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)生產(chan)者對用水鎂(mei)(mei)石作原料生產(chan)電(dian)(dian)熔凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)熱平(ping)衡的(de)衡算(suan)，熱消(xiao)耗(hao)(hao)的(de)比例如下(xia)(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)晶體(ti)生成熱消(xiao)耗(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)(hao)熱值(zhi)15.3%，散砂生成熱耗(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷卻(que)水耗(hao)(hao)熱值(zhi)8.4%，冷卻(que)爐殼(ke)的(de)水耗(hao)(hao)熱值(zhi)7.9%，爐子(zi)表面散熱值(zhi)6.4%，煙(yan)氣帶(dai)走(zou)熱值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失值(zhi)3.2%，從這(zhe)些(xie)統計(ji)數(shu)據可以(yi)看出，在電(dian)(dian)熔