電弧(hu)熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化鎂的(de)工藝(yi)流(liu)程主要包括(kuo)：原料配料、電弧(hu)熔(rong)融、破(po)碎、選(xuan)別(bie)、粉碎、篩(shai)別(bie)、磁(ci)選(xuan)、分(fen)類包裝等(deng)。

(1)原料

我國(guo)有豐(feng)富的(de)優質菱(ling)鎂(mei)礦石，氧(yang)化(hua)鎂(mei)含量高，又易于開采，因(yin)此，被廣(guang)泛用作電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)原料。采用菱(ling)鎂(mei)石作原料，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由于有大量氣體從爐內排出影(ying)響著電熔過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔(rong)氧化(hua)鎂的(de)結晶帶的(de)形成(cheng)均(jun)有(you)不利影響，由(you)于(yu)大(da)量塵料飛(fei)損(sun)，使物料損(sun)耗和能量消耗增高，也惡化(hua)了車間生產環境。但由(you)于(yu)優質菱鎂礦石容(rong)易(yi)獲(huo)得，價格很低(di)廉，所以，仍是我國電熔(rong)氧化(hua)鎂用得最多最廣泛的(de)原料。

(2)配料

①菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)。菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石中(zhong)(zhong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的含量高低和化(hua)學(xue)成分直接影響到電(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的質(zhi)量，同時(shi)在電(dian)熔過程中(zhong)(zhong)也直接影響到電(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)得到的品級(ji)比(bi)例(li)，因(yin)此，為了保證電(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的質(zhi)量和品級(ji)比(bi)例(li)，必須對(dui)各(ge)種礦(kuang)石進行(xing)(xing)適當的配比(bi)后進行(xing)(xing)熔煉(lian)。

②水(shui)鎂(mei)石(shi)。我國的遼寧省水(shui)鎂(mei)石(shi)的礦(kuang)源(yuan)非(fei)常豐富，水(shui)鎂(mei)石(shi)中氧化(hua)鎂(mei)含量(liang)高于菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)。它也是一種制造電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的原(yuan)料，部分地區水(shui)鎂(mei)石(shi)的化(hua)學(xue)成分見表2。

表2水(shui)鎂石的化學成分/%

③輕燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)。以輕燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)作為電熔(rong)氧(yang)(yang)化鎂(mei)原料，可以使生產(chan)環境(jing)得到改善，可以降低運輸費用。由于電熔(rong)時排出(chu)氣(qi)體少，成分(fen)也較均勻(yun)，對提高電熔(rong)氧(yang)(yang)化鎂(mei)質量有(you)利。

我國有一(yi)些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)(cheng)球(qiu)料(liao)入爐(lu)(lu)電(dian)熔(rong)。輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量(liang)達到98%，以此料(liao)能生(sheng)產出白色大結晶電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)(cheng)球(qiu)費用(yong)高，影響生(sheng)產成(cheng)(cheng)本(ben)。目前，有的廠家采用(yong)反射爐(lu)(lu)輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以一(yi)定的粒度加入熔(rong)爐(lu)(lu)電(dian)熔(rong)，電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的質(zhi)量(liang)比(bi)用(yong)菱(ling)鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本(ben)又比(bi)用(yong)球(qiu)料(liao)作原料(liao)時便宜，因(yin)而得(de)到了一(yi)定的推廣。

④燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)(wei)(wei)(wei)了某些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)特殊要求，有(you)時(shi)(shi)必須在電(dian)熔(rong)(rong)過(guo)程中采用(yong)燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原料(liao)，如采用(yong)海水鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)熔(rong)(rong)原料(liao)，一般首先利用(yong)處(chu)理(li)海水和(he)石灰(hui)乳作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)生產氫氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒成輕(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)其他方(fang)(fang)法(fa)也(ye)可以(yi)(yi)制得輕(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工(gong)業氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)制取方(fang)(fang)法(fa))，采用(yong)輕(qing)燒氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)原料(liao)生產電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和(he)拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)(wei)(wei)，極少量(liang)(liang)的(de)雜質(zhi)氣體(相)也(ye)屬于晶(jing)(jing)(jing)體的(de)雜質(zhi)，可明顯影響晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)長大。因為(wei)(wei)(wei)(wei)雜質(zhi)相的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)在于增加(jia)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)運動(dong)所(suo)需的(de)能量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相相遇時(shi)(shi)，晶(jing)(jing)(jing)體能量(liang)(liang)降(jiang)低(di)，其降(jiang)低(di)量(liang)(liang)與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相橫(heng)截面積成正比，所(suo)以(yi)(yi)必須提高晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)能，晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)才能離(li)開第(di)(di)二(er)(er)相繼續運動(dong)。并且當晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相相遇時(shi)(shi)，與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相橫(heng)截面積相等的(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)必須變(bian)形(xing)，第(di)(di)二(er)(er)相數量(liang)(liang)愈多(duo)，晶(jing)(jing)(jing)粒長大的(de)極限尺寸愈小。

另一(yi)方面為了(le)降低(di)電(dian)(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)的顯氣(qi)孔率，也應盡量(liang)減(jian)少原料(liao)氧化鎂(mei)(mei)的氣(qi)體排出，因此，采(cai)用燒結鎂(mei)(mei)砂電(dian)(dian)熔(rong)有其顯著(zhu)優點。

⑤電(dian)熔氧化鎂單晶的化學(xue)原料質(zhi)量要(yao)求(qiu)：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特性是同原子(zi)(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)力學本性如離(li)子(zi)(zi)(zi)半徑的(de)(de)(de)尺寸，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)數值，離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)外層結構等相關聯。而氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)尺寸、質量(liang)和(he)電(dian)荷、陽離(li)子(zi)(zi)(zi)和(he)陰離(li)子(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)結合特性和(he)強度、離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)極(ji)化(hua)作(zuo)用、結晶構造等決定它是一(yi)高熔點(dian)化(hua)合物。

氧化鎂(mei)的熔(rong)點和結(jie)(jie)構參數(shu)：陽(yang)離子(zi)半徑0.074mm;陰離子(zi)半徑0.53mm;結(jie)(jie)構類(lei)型NaCl;配(pei)位數(shu)6;有效配(pei)位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)制造的最(zui)重要過(guo)程(cheng)是由(you)各種(zhong)鎂(mei)質原(yuan)料，通過(guo)各種(zhong)形式的加熱方法(fa)產(chan)生高溫使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)，變成氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)體(ti)。要使氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)融，必(bi)須消耗大量的熱能，以克服離子間的引(yin)力。通過(guo)強大電(dian)弧(hu)(hu)產(chan)生高溫而熔(rong)化(hua)氧化(hua)鎂(mei)的方法(fa)叫做電(dian)弧(hu)(hu)熔(rong)融法(fa)。這個融化(hua)過(guo)程(cheng)一般包括熱的傳(chuan)導、脫水(shui)、脫碳、熔(rong)化(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大等一系(xi)列物(wu)理化(hua)學變化(hua)的過(guo)程(cheng)。

①脫水(shui)過程。用(yong)水(shui)鎂(mei)石作原(yuan)料有(you)一脫水(shui)過程。水(shui)鎂(mei)石的主要成分是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過(guo)程。用菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)作為原料(liao)時有一個脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過(guo)程，脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過(guo)程包括(kuo)兩個方(fang)面。一方(fang)面是菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石的熱分(fen)解(jie)，菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石的主要成分(fen)是碳(tan)(tan)酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另(ling)一方面，由(you)于在電(dian)熔過程中往(wang)往(wang)在原(yuan)料氧化鎂中加入石墨(mo)粉末(mo)(mo)添加物(wu)(助劑)，在電(dian)熔爐起動過程中需在三電(dian)極(石墨(mo)電(dian)極)的下端用石墨(mo)粉末(mo)(mo)鋪成三角形或(huo)星形導線路，在通電(dian)過程中受熱燒(shao)損(sun)或(huo)完全(quan)燃燒(shao)除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)程(cheng)即(ji)氧化(hua)(hua)鎂(mei)中(zhong)鎂(mei)離子(zi)和氧離子(zi)在強(qiang)電(dian)弧產(chan)生的(de)(de)(de)熱(re)(re)能作用下，克(ke)服單晶體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶格能的(de)(de)(de)束縛，變成(cheng)能自由運動的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。也(ye)就(jiu)是說，氧化(hua)(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)到一定溫(wen)度(熔(rong)(rong)點)就(jiu)會由固體(ti)(ti)(ti)變成(cheng)液體(ti)(ti)(ti)，叫熔(rong)(rong)化(hua)(hua)。在這一過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)需消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)大量的(de)(de)(de)電(dian)能。據電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)生產(chan)者對用水(shui)鎂(mei)石作原料(liao)生產(chan)電(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)(de)衡算，熱(re)(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)比例(li)如下：氧化(hua)(hua)鎂(mei)晶體(ti)(ti)(ti)生成(cheng)熱(re)(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)15.3%，散砂生成(cheng)熱(re)(re)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)3.0%，冷卻(que)水(shui)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)8.4%，冷卻(que)爐(lu)殼(ke)的(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子(zi)表面散熱(re)(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶(dai)走熱(re)(re)值(zhi)28.8%。電(dian)能損失值(zhi)3.2%，從這些統計數(shu)據可以看出，在電(dian)熔(rong)(rong)