電弧(hu)熔(rong)爐生產電熔(rong)氧化鎂的工藝流程主(zhu)要(yao)包(bao)括：原(yuan)料(liao)配料(liao)、電弧(hu)熔(rong)融、破(po)碎(sui)、選別(bie)、粉(fen)碎(sui)、篩別(bie)、磁選、分類包(bao)裝等(deng)。

(1)原料

我國有(you)豐富的優質菱鎂礦石，氧化(hua)鎂含量(liang)高，又(you)易于開采，因此，被廣泛用作電熔氧化(hua)鎂的原料。采用菱鎂石作原料，碳酸鎂分(fen)解產生(sheng)CO2氣(qi)(qi)體，由于有(you)大量(liang)氣(qi)(qi)體從爐(lu)內排出影響著(zhu)電熔過(guo)程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)的(de)結晶帶的(de)形成均(jun)有不利影響(xiang)，由(you)于(yu)大量塵料(liao)飛(fei)損(sun)，使物料(liao)損(sun)耗和能量消(xiao)耗增高(gao)，也惡化(hua)了車間生(sheng)產環境。但由(you)于(yu)優質菱鎂(mei)礦(kuang)石容易獲得(de)，價格(ge)很(hen)低廉，所(suo)以，仍是(shi)我國電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)用得(de)最多最廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石中氧(yang)化鎂(mei)的(de)含量高低和化學成(cheng)分直(zhi)接影響到電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)質量，同時在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中也直(zhi)接影響到電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂(mei)得到的(de)品(pin)(pin)級比(bi)(bi)例，因此(ci)，為了保證電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)質量和品(pin)(pin)級比(bi)(bi)例，必(bi)須對各種礦(kuang)石進行適當的(de)配比(bi)(bi)后進行熔(rong)煉(lian)。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)。我國的(de)遼寧省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)礦源非常豐富，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)中氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)。它也是一種制造(zao)電熔凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)原料，部分地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)的(de)化(hua)學成(cheng)分見表2。

表2水鎂(mei)石的(de)化學成(cheng)分/%

③輕燒氧(yang)化(hua)鎂。以輕燒氧(yang)化(hua)鎂作為電熔氧(yang)化(hua)鎂原料，可以使生(sheng)產環境(jing)得到改善，可以降(jiang)低運輸費用(yong)。由于電熔時排(pai)出(chu)氣體少，成分(fen)也較均勻，對提高電熔氧(yang)化(hua)鎂質量有(you)利。

我國有(you)一些電(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成(cheng)球料(liao)(liao)入爐電(dian)熔。輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量達(da)到(dao)98%，以(yi)此料(liao)(liao)能生產出白色大結晶電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但由(you)于成(cheng)球費用高，影響生產成(cheng)本。目前，有(you)的廠家(jia)采用反(fan)射爐輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)一定的粒度(du)加入熔爐電(dian)熔，電(dian)熔氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的質量比(bi)用菱鎂(mei)(mei)礦(kuang)石好(hao)，成(cheng)本又比(bi)用球料(liao)(liao)作原料(liao)(liao)時便宜，因而得到(dao)了一定的推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂砂。為了某(mou)些電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂的(de)特殊要求，有時必須在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中采用(yong)燒(shao)結(jie)鎂砂作為電(dian)熔(rong)原料(liao)，如采用(yong)海水(shui)鎂砂作為電(dian)熔(rong)原料(liao)，一(yi)般首(shou)先(xian)利(li)用(yong)處理(li)海水(shui)和石灰乳(ru)作用(yong)生產氫氧(yang)化鎂，將氫氧(yang)化鎂煅燒(shao)成(cheng)輕燒(shao)氧(yang)化鎂。用(yong)其(qi)他方法也可(ke)以制得輕燒(shao)氧(yang)化鎂(詳見工業(ye)氧(yang)化鎂的(de)制取方法)，采用(yong)輕燒(shao)氧(yang)化鎂作為原料(liao)生產電(dian)熔(rong)凝氧(yang)化鎂。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為，極(ji)少量的(de)雜質氣體(ti)(ti)(相)也屬于晶(jing)體(ti)(ti)的(de)雜質，可(ke)明(ming)顯(xian)影響晶(jing)粒(li)的(de)長大。因為雜質相的(de)作用(yong)在于增加晶(jing)界(jie)運動所需(xu)的(de)能量。當晶(jing)界(jie)與第(di)(di)二(er)相相遇時，晶(jing)體(ti)(ti)能量降低，其(qi)降低量與第(di)(di)二(er)相橫截面積成(cheng)正比，所以必須提高晶(jing)界(jie)能，晶(jing)界(jie)才能離(li)開第(di)(di)二(er)相繼(ji)續運動。并且當晶(jing)界(jie)與第(di)(di)二(er)相相遇時，與第(di)(di)二(er)相橫截面積相等的(de)晶(jing)界(jie)必須變形(xing)，第(di)(di)二(er)相數(shu)量愈多(duo)，晶(jing)粒(li)長大的(de)極(ji)限尺寸愈小。

另一方(fang)面為了降低電熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)顯氣孔率，也(ye)應(ying)盡量減(jian)少原(yuan)料氧化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)氣體排(pai)出，因此(ci)，采用燒結鎂(mei)(mei)(mei)砂電熔(rong)有其顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的(de)化學原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這些(xie)特性是同原子(zi)(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)(zi)的量子(zi)(zi)(zi)力學本性如離子(zi)(zi)(zi)半徑的尺(chi)寸(cun)，離子(zi)(zi)(zi)的電位數值，離子(zi)(zi)(zi)的電子(zi)(zi)(zi)外層結構等(deng)相關聯。而氧化鎂的離子(zi)(zi)(zi)尺(chi)寸(cun)、質量和(he)電荷、陽離子(zi)(zi)(zi)和(he)陰(yin)離子(zi)(zi)(zi)之間的結合特性和(he)強度、離子(zi)(zi)(zi)的極(ji)化作用(yong)、結晶構造等(deng)決定它是一高熔點化合物。

氧化鎂(mei)的熔(rong)點和結(jie)構(gou)參數：陽離子(zi)半徑(jing)0.074mm;陰離子(zi)半徑(jing)0.53mm;結(jie)構(gou)類型(xing)NaCl;配位數6;有(you)效配位數8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制造的最重要(yao)過程是由各(ge)種(zhong)(zhong)鎂(mei)(mei)質(zhi)原(yuan)料，通(tong)過各(ge)種(zhong)(zhong)形式的加熱(re)(re)方(fang)(fang)法產生(sheng)高溫使鎂(mei)(mei)質(zhi)材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，變(bian)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要(yao)使氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)，必須(xu)消耗(hao)大(da)量的熱(re)(re)能，以(yi)克服離子間的引力。通(tong)過強大(da)電弧產生(sheng)高溫而熔(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的方(fang)(fang)法叫做電弧熔(rong)融(rong)法。這個(ge)融(rong)化(hua)(hua)(hua)過程一般包括熱(re)(re)的傳導、脫水(shui)、脫碳、熔(rong)化(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體長大(da)等(deng)一系列物理化(hua)(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)(hua)的過程。

①脫(tuo)水(shui)過程(cheng)(cheng)。用(yong)水(shui)鎂(mei)石作原料(liao)有一脫(tuo)水(shui)過程(cheng)(cheng)。水(shui)鎂(mei)石的主要成分(fen)是(shi)(shi)氫氧(yang)化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)過程(cheng)(cheng)是(shi)(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)(guo)程。用菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)作為原料時(shi)有一個脫碳過(guo)(guo)程，脫碳過(guo)(guo)程包括兩(liang)個方面。一方面是菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的(de)熱分(fen)(fen)解，菱(ling)鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的(de)主要成(cheng)分(fen)(fen)是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)(zai)電(dian)(dian)熔(rong)過(guo)(guo)(guo)程中往(wang)(wang)往(wang)(wang)在(zai)(zai)原料氧化鎂(mei)中加入石墨(mo)粉(fen)末(mo)添加物(助劑)，在(zai)(zai)電(dian)(dian)熔(rong)爐起動過(guo)(guo)(guo)程中需在(zai)(zai)三電(dian)(dian)極(石墨(mo)電(dian)(dian)極)的下(xia)端用石墨(mo)粉(fen)末(mo)鋪成(cheng)三角(jiao)形或(huo)星(xing)形導線路，在(zai)(zai)通(tong)電(dian)(dian)過(guo)(guo)(guo)程中受(shou)熱燒(shao)損或(huo)完全燃燒(shao)除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)。熔(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)即氧化(hua)鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離(li)子和氧離(li)子在(zai)強電(dian)(dian)(dian)弧產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)能作(zuo)用下，克服(fu)單晶體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)晶格能的(de)(de)(de)束(shu)縛(fu)，變成(cheng)能自由(you)運動的(de)(de)(de)過程(cheng)。也就是說，氧化(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)(re)到一(yi)定(ding)溫度(熔(rong)(rong)點(dian))就會由(you)固體(ti)變成(cheng)液(ye)體(ti)，叫熔(rong)(rong)化(hua)。在(zai)這(zhe)(zhe)一(yi)過程(cheng)中(zhong)需(xu)消耗(hao)(hao)(hao)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能。據(ju)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)生(sheng)(sheng)(sheng)產者對用水鎂(mei)(mei)石(shi)作(zuo)原料(liao)生(sheng)(sheng)(sheng)產電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡的(de)(de)(de)衡算(suan)，熱(re)(re)消耗(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)比例如下：氧化(hua)鎂(mei)(mei)晶體(ti)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)消耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂(sha)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)耗(hao)(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)(de)(de)水耗(hao)(hao)(hao)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣(qi)帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)(dian)能損失值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從這(zhe)(zhe)些(xie)統計數據(ju)可以看出，在(zai)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)(rong)