電(dian)弧(hu)熔爐生產(chan)電(dian)熔氧化鎂的工(gong)藝流程(cheng)主要包(bao)括(kuo)：原料配料、電(dian)弧(hu)熔融、破碎、選(xuan)別、粉(fen)碎、篩別、磁(ci)選(xuan)、分(fen)類包(bao)裝(zhuang)等。

(1)原料

我(wo)國(guo)有(you)豐富的優質菱鎂(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石，氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量高，又易(yi)于(yu)開(kai)采(cai)，因此，被廣泛(fan)用作電熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的原(yuan)料。采(cai)用菱鎂(mei)(mei)(mei)石作原(yuan)料，碳(tan)酸鎂(mei)(mei)(mei)分解產生CO2氣體(ti)，由于(yu)有(you)大量氣體(ti)從爐內排出影響著電熔(rong)(rong)過程的進行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電熔氧(yang)化鎂(mei)(mei)的(de)結晶帶的(de)形成均(jun)有不(bu)利影(ying)響，由(you)于大(da)量(liang)塵料飛損(sun)(sun)，使物料損(sun)(sun)耗(hao)和能量(liang)消耗(hao)增高，也惡化了(le)車間生(sheng)產(chan)環境。但由(you)于優(you)質菱鎂(mei)(mei)礦石容易(yi)獲得，價(jia)格(ge)很低(di)廉，所以，仍是我國電熔氧(yang)化鎂(mei)(mei)用得最多最廣泛的(de)原(yuan)料。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)石中(zhong)(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)高低和化(hua)學成分(fen)直(zhi)接影響(xiang)到(dao)電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)質量(liang)，同時在電熔(rong)過程(cheng)中(zhong)(zhong)也直(zhi)接影響(xiang)到(dao)電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)得到(dao)的(de)(de)(de)品級比(bi)例(li)，因此，為了保證電熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)質量(liang)和品級比(bi)例(li)，必須對各種礦(kuang)石進行適當(dang)的(de)(de)(de)配比(bi)后進行熔(rong)煉(lian)。

②水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)。我國(guo)的遼寧省水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)的礦源非常豐富，水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)中氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量高于(yu)菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦石(shi)。它也(ye)是(shi)一種制造電熔凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的原料，部分地區(qu)水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)的化(hua)學成分見(jian)表2。

表2水鎂石的化學成(cheng)分(fen)/%

③輕燒(shao)氧化鎂。以輕燒(shao)氧化鎂作為(wei)電熔氧化鎂原料，可以使(shi)生產環(huan)境得到改善，可以降低運輸費用。由于電熔時排出氣體少，成分也(ye)較(jiao)均勻，對提高電熔氧化鎂質(zhi)量有利。

我國有一些(xie)電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)以輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)制成球(qiu)(qiu)料入爐電熔(rong)(rong)。輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)含量(liang)達(da)到(dao)(dao)98%，以此(ci)料能(neng)生產(chan)出白色大(da)結(jie)晶電熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。但(dan)由于成球(qiu)(qiu)費用高，影響生產(chan)成本。目前，有的廠家(jia)采用反射爐輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)，以一定的粒度(du)加入熔(rong)(rong)爐電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的質(zhi)量(liang)比(bi)用菱鎂(mei)(mei)礦石好，成本又比(bi)用球(qiu)(qiu)料作原料時(shi)便宜，因而得到(dao)(dao)了一定的推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂。為(wei)(wei)(wei)(wei)了某些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)的(de)特殊要求，有時必(bi)須(xu)在電(dian)(dian)熔(rong)(rong)過程中采用(yong)燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，如采用(yong)海(hai)水鎂(mei)砂作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)原(yuan)料，一(yi)般(ban)首先利用(yong)處理海(hai)水和石灰乳(ru)作(zuo)(zuo)用(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)煅燒(shao)成(cheng)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)。用(yong)其(qi)他方法(fa)(fa)也可以制得輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)的(de)制取(qu)方法(fa)(fa))，采用(yong)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)原(yuan)料生產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)(wei)(wei)，極少量(liang)(liang)的(de)雜質氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)體(ti)的(de)雜質，可明顯影響晶(jing)(jing)粒的(de)長大。因(yin)為(wei)(wei)(wei)(wei)雜質相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)在于增加晶(jing)(jing)界(jie)(jie)運(yun)動所需的(de)能(neng)量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，晶(jing)(jing)體(ti)能(neng)量(liang)(liang)降(jiang)低(di)，其(qi)降(jiang)低(di)量(liang)(liang)與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)(jie)面(mian)積(ji)成(cheng)正比，所以必(bi)須(xu)提高晶(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)才(cai)能(neng)離開(kai)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)動。并且當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時，與第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截(jie)(jie)面(mian)積(ji)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)必(bi)須(xu)變形(xing)，第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)愈多，晶(jing)(jing)粒長大的(de)極限尺寸愈小。

另一方面為了降低電熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)的(de)顯(xian)氣孔率，也應盡量減(jian)少原料氧化(hua)鎂(mei)的(de)氣體排出(chu)，因此，采用燒結(jie)鎂(mei)砂電熔(rong)有其顯(xian)著優(you)點。

⑤電熔(rong)氧化(hua)鎂單晶的化(hua)學原料(liao)質(zhi)量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)(te)性是同(tong)原子(zi)和(he)分子(zi)的(de)量(liang)子(zi)力學本性如離(li)(li)子(zi)半徑的(de)尺(chi)寸，離(li)(li)子(zi)的(de)電位數值，離(li)(li)子(zi)的(de)電子(zi)外(wai)層結構(gou)等相關聯。而氧化(hua)鎂的(de)離(li)(li)子(zi)尺(chi)寸、質量(liang)和(he)電荷、陽離(li)(li)子(zi)和(he)陰離(li)(li)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)結合特(te)(te)性和(he)強度、離(li)(li)子(zi)的(de)極化(hua)作用、結晶構(gou)造等決(jue)定它(ta)是一高熔點化(hua)合物(wu)。

氧化鎂的熔點(dian)和結(jie)構參數：陽離子(zi)半徑(jing)(jing)0.074mm;陰離子(zi)半徑(jing)(jing)0.53mm;結(jie)構類(lei)型NaCl;配(pei)位(wei)數6;有效配(pei)位(wei)數8.5;密度(du)3.65g/cm3;熔點(dian)2800℃。

電熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)(mei)制造的(de)最重要過程(cheng)是由各(ge)種鎂(mei)(mei)質原料，通過各(ge)種形式的(de)加(jia)熱(re)方(fang)法產(chan)生(sheng)(sheng)高溫使(shi)鎂(mei)(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)，變成氧化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)體。要使(shi)氧化(hua)鎂(mei)(mei)熔(rong)融(rong)(rong)，必(bi)須(xu)消(xiao)耗大量的(de)熱(re)能，以克服離子(zi)間的(de)引力。通過強大電弧產(chan)生(sheng)(sheng)高溫而熔(rong)化(hua)氧化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)方(fang)法叫做電弧熔(rong)融(rong)(rong)法。這個融(rong)(rong)化(hua)過程(cheng)一(yi)般包括熱(re)的(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)化(hua)、析晶(jing)、晶(jing)體長大等一(yi)系列物理(li)化(hua)學變化(hua)的(de)過程(cheng)。

①脫水(shui)過程(cheng)。用水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)作原料有一脫水(shui)過程(cheng)。水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的主要成分是(shi)氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水(shui)過程(cheng)是(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)。用菱(ling)鎂礦作為原料時有一個脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)，脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)包括兩個方面。一方面是菱(ling)鎂礦石的熱分解，菱(ling)鎂礦石的主(zhu)要成分是碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在電(dian)(dian)熔(rong)過程(cheng)中往往在原料氧化鎂中加入石(shi)(shi)墨(mo)粉末添加物(助劑)，在電(dian)(dian)熔(rong)爐起動過程(cheng)中需(xu)在三(san)電(dian)(dian)極(石(shi)(shi)墨(mo)電(dian)(dian)極)的下(xia)端(duan)用石(shi)(shi)墨(mo)粉末鋪成三(san)角形或星(xing)形導(dao)線路，在通(tong)電(dian)(dian)過程(cheng)中受熱燒(shao)損(sun)或完全(quan)燃燒(shao)除去石(shi)(shi)墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)過程。熔(rong)化(hua)過程即氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)中(zhong)(zhong)鎂(mei)離(li)子和氧(yang)(yang)離(li)子在強電(dian)弧(hu)產生(sheng)的熱(re)(re)能(neng)作用下，克服單(dan)晶體(ti)中(zhong)(zhong)的晶格能(neng)的束(shu)縛，變成(cheng)能(neng)自由運動的過程。也就(jiu)是(shi)說，氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)加熱(re)(re)到一定溫度(熔(rong)點)就(jiu)會由固體(ti)變成(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)化(hua)。在這(zhe)一過程中(zhong)(zhong)需消(xiao)耗大(da)量的電(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)生(sheng)產者(zhe)對用水鎂(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)的熱(re)(re)平衡(heng)的衡(heng)算，熱(re)(re)消(xiao)耗的比例(li)如(ru)下：氧(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)晶體(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)消(xiao)耗值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成(cheng)熱(re)(re)耗值(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐(lu)殼的水耗熱(re)(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表(biao)面散熱(re)(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙(yan)氣(qi)帶走熱(re)(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)能(neng)損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這(zhe)些統計(ji)數據(ju)可以看出，在電(dian)熔(rong)