電弧熔爐生產電熔氧化鎂的工藝流程主要(yao)包括：原料(liao)配料(liao)、電弧熔融、破碎、選(xuan)別、粉碎、篩(shai)別、磁選(xuan)、分類包裝等。

(1)原料

我國(guo)有豐富的(de)優質(zhi)菱鎂礦石，氧化(hua)鎂含量(liang)高，又易于(yu)(yu)開采，因此(ci)，被廣泛用作(zuo)電(dian)(dian)熔(rong)氧化(hua)鎂的(de)原料(liao)。采用菱鎂石作(zuo)原料(liao)，碳酸鎂分解產生CO2氣體(ti)，由于(yu)(yu)有大量(liang)氣體(ti)從爐內排出影響(xiang)著(zhu)電(dian)(dian)熔(rong)過程的(de)進行(xing)：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂的結晶(jing)帶(dai)的形成均有(you)不(bu)利影響，由(you)于大量(liang)塵料(liao)飛損，使物料(liao)損耗(hao)和能量(liang)消耗(hao)增高(gao)，也惡化(hua)了(le)車間(jian)生產環境。但(dan)由(you)于優質菱鎂礦(kuang)石容易獲(huo)得，價格很低廉，所以，仍是(shi)我國電(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂用得最(zui)多最(zui)廣泛(fan)的原料(liao)。

(2)配料

①菱鎂(mei)礦。菱鎂(mei)礦石(shi)中(zhong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)含量(liang)高低和化(hua)學(xue)成分直接(jie)影響到電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量(liang)，同時(shi)在電熔(rong)(rong)過程中(zhong)也直接(jie)影響到電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)得到的(de)品級比例，因此，為了保證電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量(liang)和品級比例，必(bi)須對各(ge)種(zhong)礦石(shi)進(jin)行適當的(de)配比后進(jin)行熔(rong)(rong)煉。

②水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)。我國的遼寧省水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)的礦(kuang)源非(fei)常豐(feng)富(fu)，水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)中氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)(mei)(mei)礦(kuang)石(shi)。它也是一種制造電熔凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的原料(liao)，部(bu)分地區水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石(shi)的化(hua)學(xue)成分見表(biao)2。

表(biao)2水(shui)鎂石的(de)化(hua)學成(cheng)分/%

③輕燒(shao)(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)。以(yi)輕燒(shao)(shao)氧化(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)原(yuan)料，可(ke)以(yi)使生產環(huan)境得到改善，可(ke)以(yi)降低運輸費用(yong)。由于(yu)電(dian)熔(rong)(rong)時(shi)排(pai)出氣體少，成(cheng)分也(ye)較均勻，對(dui)提高電(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)質量有利。

我(wo)國有(you)一些電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)以輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)成球料入(ru)爐(lu)電熔(rong)(rong)。輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)含量達到98%，以此(ci)料能(neng)生(sheng)產出(chu)白色大(da)結晶(jing)電熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。但由于(yu)成球費用高，影響生(sheng)產成本(ben)。目前，有(you)的(de)廠家采用反射爐(lu)輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，以一定的(de)粒(li)度(du)加入(ru)熔(rong)(rong)爐(lu)電熔(rong)(rong)，電熔(rong)(rong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)質(zhi)量比用菱鎂(mei)礦石好，成本(ben)又(you)比用球料作原料時便(bian)宜(yi)，因而得到了一定的(de)推廣。

④燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂(sha)。為(wei)了某些電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)特(te)殊要(yao)求，有(you)時(shi)必須(xu)在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)過程中(zhong)采用燒(shao)結(jie)鎂(mei)砂(sha)作為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料，如采用海水鎂(mei)砂(sha)作為(wei)電(dian)(dian)熔(rong)原料，一般(ban)首先利(li)用處理(li)海水和石灰(hui)乳作用生(sheng)產氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，將氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)煅燒(shao)成輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。用其他方法也(ye)可以制得(de)輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)制取(qu)方法)，采用輕燒(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)作為(wei)原料生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉(la)特(te)爾(Ruttere)等(deng)研究(jiu)認為(wei)，極少量(liang)的(de)雜(za)質(zhi)氣體(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬于晶(jing)(jing)體的(de)雜(za)質(zhi)，可明顯(xian)影(ying)響晶(jing)(jing)粒的(de)長大(da)。因為(wei)雜(za)質(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作用在(zai)于增加晶(jing)(jing)界運(yun)動(dong)所(suo)需的(de)能量(liang)。當晶(jing)(jing)界與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)(jing)體能量(liang)降低，其降低量(liang)與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積成正比，所(suo)以必須(xu)提高晶(jing)(jing)界能，晶(jing)(jing)界才能離(li)開第(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)動(dong)。并且當晶(jing)(jing)界與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)第(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)的(de)晶(jing)(jing)界必須(xu)變形，第(di)(di)二(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)愈(yu)多，晶(jing)(jing)粒長大(da)的(de)極限(xian)尺寸愈(yu)小。

另一方面為(wei)了(le)降低電熔凝氧(yang)化(hua)鎂的顯(xian)氣孔率，也應(ying)盡量減(jian)少(shao)原料氧(yang)化(hua)鎂的氣體排出，因此，采用(yong)燒結鎂砂電熔有其顯(xian)著優(you)點。

⑤電熔氧(yang)化鎂單(dan)晶的化學原料質量要求(qiu)：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特性(xing)是同原(yuan)子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的(de)(de)量子(zi)(zi)力學本性(xing)如(ru)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)半徑的(de)(de)尺寸(cun)，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)位(wei)數值，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)外層結(jie)構(gou)等相關(guan)聯。而(er)氧化(hua)鎂的(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)尺寸(cun)、質量和電(dian)荷、陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)和陰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)結(jie)合(he)特性(xing)和強度(du)、離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)極(ji)化(hua)作用(yong)、結(jie)晶構(gou)造(zao)等決定它是一高(gao)熔點(dian)化(hua)合(he)物(wu)。

氧化鎂的熔點和結(jie)(jie)構(gou)(gou)參數(shu)：陽離子(zi)半徑0.074mm;陰(yin)離子(zi)半徑0.53mm;結(jie)(jie)構(gou)(gou)類型(xing)NaCl;配位數(shu)6;有效配位數(shu)8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)制(zhi)造的(de)最重要(yao)過程是由各種鎂(mei)質(zhi)原(yuan)料，通過各種形式的(de)加(jia)熱方法產生高溫使(shi)鎂(mei)質(zhi)材料(MgO)熔(rong)化(hua)，變成氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)體(ti)。要(yao)使(shi)氧化(hua)鎂(mei)熔(rong)融，必須消耗大(da)(da)量的(de)熱能，以克(ke)服離子間的(de)引力(li)。通過強大(da)(da)電(dian)弧產生高溫而熔(rong)化(hua)氧化(hua)鎂(mei)的(de)方法叫做電(dian)弧熔(rong)融法。這個(ge)融化(hua)過程一(yi)般包括(kuo)熱的(de)傳導、脫水、脫碳、熔(rong)化(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體(ti)長大(da)(da)等一(yi)系(xi)列物理化(hua)學變化(hua)的(de)過程。

①脫水過(guo)程。用(yong)水鎂石作(zuo)原(yuan)料有一脫水過(guo)程。水鎂石的主要成(cheng)分是氫氧化(hua)鎂Mg(OH)2。其(qi)脫水過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)(tuo)碳過(guo)(guo)程。用菱(ling)鎂(mei)礦作為原(yuan)料時有(you)一個脫(tuo)(tuo)碳過(guo)(guo)程，脫(tuo)(tuo)碳過(guo)(guo)程包括兩個方(fang)(fang)面(mian)。一方(fang)(fang)面(mian)是菱(ling)鎂(mei)礦石的熱分解，菱(ling)鎂(mei)礦石的主(zhu)要成分是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)電熔(rong)過(guo)(guo)程中(zhong)往往在(zai)原料氧(yang)化鎂中(zhong)加入石墨(mo)粉(fen)末(mo)添(tian)加物(助劑)，在(zai)電熔(rong)爐起動過(guo)(guo)程中(zhong)需在(zai)三電極(石墨(mo)電極)的(de)下端用石墨(mo)粉(fen)末(mo)鋪成三角形或星形導線路，在(zai)通電過(guo)(guo)程中(zhong)受熱燒損(sun)或完全燃燒除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。熔(rong)化(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)即氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)(mei)(mei)離子和氧離子在強電(dian)(dian)弧產生(sheng)的(de)熱(re)能(neng)作用(yong)下，克服(fu)單晶(jing)體(ti)中的(de)晶(jing)格能(neng)的(de)束(shu)縛，變(bian)成(cheng)能(neng)自(zi)由(you)運動(dong)的(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。也就是說，氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)加熱(re)到一定溫度(熔(rong)點)就會由(you)固體(ti)變(bian)成(cheng)液體(ti)，叫熔(rong)化(hua)(hua)。在這(zhe)一過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中需消(xiao)耗(hao)大量(liang)的(de)電(dian)(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)生(sheng)產者對用(yong)水鎂(mei)(mei)(mei)(mei)石作原料生(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)熱(re)平衡(heng)(heng)的(de)衡(heng)(heng)算，熱(re)消(xiao)耗(hao)的(de)比例如下：氧化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(mei)晶(jing)體(ti)生(sheng)成(cheng)熱(re)消(xiao)耗(hao)值(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)15.3%，散(san)砂生(sheng)成(cheng)熱(re)耗(hao)值(zhi)(zhi)3.0%，冷(leng)卻(que)水耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)8.4%，冷(leng)卻(que)爐(lu)殼(ke)的(de)水耗(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶走(zou)熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失值(zhi)(zhi)3.2%，從這(zhe)些統計數(shu)據(ju)可以(yi)看出，在電(dian)(dian)熔(rong)