電(dian)(dian)弧熔(rong)爐生產電(dian)(dian)熔(rong)氧化鎂的工藝流程主要包括(kuo)：原料配料、電(dian)(dian)弧熔(rong)融、破(po)碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分(fen)類(lei)包裝等(deng)。

(1)原料

我國有豐(feng)富的優質菱鎂(mei)礦石，氧(yang)化鎂(mei)含(han)量高，又易于開(kai)采，因此，被廣(guang)泛用作電熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)的原(yuan)料。采用菱鎂(mei)石作原(yuan)料，碳(tan)酸鎂(mei)分解產生CO2氣體，由(you)于有大量氣體從爐內排出(chu)影響著電熔(rong)過程的進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)結晶帶的(de)形成均有不利影響(xiang)，由于大量塵(chen)料飛損(sun)，使物料損(sun)耗和(he)能量消耗增高，也惡(e)化(hua)(hua)了車間生產(chan)環境。但由于優(you)質菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石容易獲(huo)得(de)(de)，價格很低廉(lian)，所以，仍是我國電熔氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)用(yong)得(de)(de)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)石中氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)含(han)量(liang)高低和(he)化(hua)學成分直接影(ying)響(xiang)(xiang)到電(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質量(liang)，同(tong)時在電(dian)(dian)(dian)熔過程中也直接影(ying)響(xiang)(xiang)到電(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)得到的(de)品級比例(li)，因此(ci)，為了(le)保證電(dian)(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質量(liang)和(he)品級比例(li)，必須(xu)對(dui)各種(zhong)礦(kuang)石進(jin)行(xing)適當的(de)配比后進(jin)行(xing)熔煉。

②水鎂(mei)石。我國的(de)遼寧省(sheng)水鎂(mei)石的(de)礦(kuang)源非常豐(feng)富，水鎂(mei)石中氧(yang)化鎂(mei)含量高于(yu)菱鎂(mei)礦(kuang)石。它(ta)也(ye)是一種制造電熔凝氧(yang)化鎂(mei)的(de)原料，部分地(di)區(qu)水鎂(mei)石的(de)化學成分見(jian)表2。

表2水鎂石(shi)的化學成分/%

③輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。以輕燒氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)原料，可以使(shi)生(sheng)產環境得到改善，可以降(jiang)低運輸(shu)費(fei)用。由于電(dian)熔(rong)時排(pai)出氣(qi)體(ti)少(shao)，成(cheng)分也較(jiao)均勻，對提高電(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)質量(liang)有(you)利。

我國有一些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)以(yi)輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制成(cheng)(cheng)球(qiu)料入(ru)爐電(dian)(dian)熔(rong)。輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)含量達到(dao)98%，以(yi)此料能生產出(chu)白色大結晶電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。但(dan)由于成(cheng)(cheng)球(qiu)費(fei)用高(gao)，影響生產成(cheng)(cheng)本。目(mu)前(qian)，有的(de)(de)廠家(jia)采用反射(she)爐輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，以(yi)一定的(de)(de)粒度(du)加入(ru)熔(rong)爐電(dian)(dian)熔(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)質量比用菱鎂(mei)礦(kuang)石好，成(cheng)(cheng)本又比用球(qiu)料作(zuo)原料時便宜(yi)，因而得到(dao)了(le)一定的(de)(de)推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)。為了某些(xie)電熔凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)特殊要求，有時(shi)必(bi)(bi)須(xu)(xu)在電熔過(guo)程中采用(yong)燒(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為電熔原料(liao)，如采用(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為電熔原料(liao)，一(yi)般首先(xian)利用(yong)處理海水(shui)和石(shi)灰(hui)乳作用(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)成(cheng)輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)其他方法(fa)(fa)也可(ke)以(yi)制(zhi)得輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見(jian)工(gong)業(ye)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)制(zhi)取方法(fa)(fa))，采用(yong)輕(qing)(qing)燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為原料(liao)生產電熔凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等(deng)研究(jiu)認為，極少量(liang)(liang)的(de)(de)雜(za)質(zhi)氣體(相(xiang))也屬(shu)于(yu)晶(jing)體的(de)(de)雜(za)質(zhi)，可(ke)明(ming)顯影響晶(jing)粒的(de)(de)長大(da)(da)。因為雜(za)質(zhi)相(xiang)的(de)(de)作用(yong)在于(yu)增加晶(jing)界(jie)運動(dong)所需的(de)(de)能量(liang)(liang)。當(dang)(dang)晶(jing)界(jie)與第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時(shi)，晶(jing)體能量(liang)(liang)降低，其降低量(liang)(liang)與第(di)二(er)相(xiang)橫截(jie)面積(ji)成(cheng)正比，所以(yi)必(bi)(bi)須(xu)(xu)提高晶(jing)界(jie)能，晶(jing)界(jie)才(cai)能離開第(di)二(er)相(xiang)繼續運動(dong)。并且當(dang)(dang)晶(jing)界(jie)與第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)遇時(shi)，與第(di)二(er)相(xiang)橫截(jie)面積(ji)相(xiang)等(deng)的(de)(de)晶(jing)界(jie)必(bi)(bi)須(xu)(xu)變形，第(di)二(er)相(xiang)數量(liang)(liang)愈多，晶(jing)粒長大(da)(da)的(de)(de)極限尺(chi)寸愈小。

另一方(fang)面為了降低電熔凝氧(yang)化鎂的顯氣(qi)孔率，也(ye)應盡(jin)量減少原料氧(yang)化鎂的氣(qi)體(ti)排出，因此，采用燒結鎂砂電熔有其(qi)顯著優(you)點。

⑤電熔(rong)氧化(hua)鎂單晶的(de)化(hua)學原料質(zhi)量(liang)要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性是同原子(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學本性如離(li)(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)(de)尺寸，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電位數值(zhi)，離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電子(zi)(zi)外層(ceng)結(jie)(jie)構(gou)等(deng)相(xiang)關聯(lian)。而氧化(hua)鎂的(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)尺寸、質量(liang)和(he)電荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)和(he)陰離(li)(li)子(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)結(jie)(jie)合特(te)性和(he)強(qiang)度、離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極化(hua)作用、結(jie)(jie)晶構(gou)造等(deng)決定(ding)它是一高熔(rong)點化(hua)合物。

氧化鎂(mei)的(de)熔點(dian)和(he)結構參數(shu)：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結構類(lei)型(xing)NaCl;配位數(shu)6;有效(xiao)配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點(dian)2800℃。

電熔凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制造的最重要(yao)過程是由各種鎂(mei)質原料(liao)，通過各種形式的加熱(re)方法產生高溫(wen)使鎂(mei)質材料(liao)(MgO)熔化(hua)(hua)(hua)，變(bian)(bian)成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔體。要(yao)使氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔融，必須消耗大量(liang)的熱(re)能(neng)，以克(ke)服(fu)離(li)子間的引力。通過強大電弧產生高溫(wen)而熔化(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的方法叫做電弧熔融法。這個融化(hua)(hua)(hua)過程一般包括熱(re)的傳導(dao)、脫(tuo)水(shui)、脫(tuo)碳、熔化(hua)(hua)(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大等一系列物理化(hua)(hua)(hua)學變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)的過程。

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

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳過(guo)(guo)程(cheng)。用菱鎂(mei)礦作為原料時有一個脫碳過(guo)(guo)程(cheng)，脫碳過(guo)(guo)程(cheng)包括兩個方(fang)面。一方(fang)面是(shi)菱鎂(mei)礦石(shi)的熱(re)分解，菱鎂(mei)礦石(shi)的主要成分是(shi)碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)電(dian)熔(rong)過程中(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)原料氧(yang)化(hua)鎂中(zhong)加入(ru)石(shi)墨(mo)粉末(mo)添(tian)加物(助劑)，在(zai)電(dian)熔(rong)爐(lu)起動(dong)過程中(zhong)需(xu)在(zai)三電(dian)極(石(shi)墨(mo)電(dian)極)的下(xia)端用石(shi)墨(mo)粉末(mo)鋪(pu)成(cheng)三角形或(huo)星(xing)形導線路(lu)，在(zai)通電(dian)過程中(zhong)受熱燒損或(huo)完全燃(ran)燒除去石(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化過(guo)(guo)(guo)程。熔(rong)化過(guo)(guo)(guo)程即氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)(mei)離(li)子和氧(yang)(yang)離(li)子在強電弧產(chan)(chan)(chan)生的(de)(de)熱(re)能作用下，克服單晶體(ti)中(zhong)的(de)(de)晶格(ge)能的(de)(de)束縛，變成(cheng)(cheng)(cheng)能自由(you)運動的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程。也就是說，氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)加(jia)熱(re)到一定溫度(熔(rong)點(dian))就會由(you)固體(ti)變成(cheng)(cheng)(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)化。在這一過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)需消耗(hao)大量的(de)(de)電能。據電熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)生產(chan)(chan)(chan)者對用水鎂(mei)(mei)(mei)石作原(yuan)料生產(chan)(chan)(chan)電熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)熱(re)平(ping)衡的(de)(de)衡算，熱(re)消耗(hao)的(de)(de)比例如下：氧(yang)(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)晶體(ti)生成(cheng)(cheng)(cheng)熱(re)消耗(hao)值34.9%，渣皮消耗(hao)熱(re)值15.3%，散(san)砂生成(cheng)(cheng)(cheng)熱(re)耗(hao)值3.0%，冷卻水耗(hao)熱(re)值8.4%，冷卻爐(lu)殼的(de)(de)水耗(hao)熱(re)值7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)值6.4%，煙(yan)氣(qi)帶走熱(re)值28.8%。電能損失值3.2%，從這些(xie)統計數(shu)據可以看出，在電熔(rong)