電(dian)弧熔(rong)爐生產電(dian)熔(rong)氧化(hua)鎂的工(gong)藝流(liu)程主(zhu)要包(bao)括：原料(liao)配料(liao)、電(dian)弧熔(rong)融、破碎(sui)(sui)、選別、粉碎(sui)(sui)、篩別、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有(you)豐富的優質菱鎂(mei)(mei)礦石，氧化(hua)鎂(mei)(mei)含量高，又易(yi)于開采(cai)(cai)，因此(ci)，被廣泛(fan)用作電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)(mei)的原料。采(cai)(cai)用菱鎂(mei)(mei)石作原料，碳酸鎂(mei)(mei)分解產生CO2氣(qi)體，由于有(you)大量氣(qi)體從爐內(nei)排出(chu)影響著電(dian)熔過程的進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)(dian)熔氧化鎂(mei)的(de)結晶(jing)帶的(de)形成均有不利影響，由于大量塵(chen)料飛損，使物料損耗(hao)和能量消耗(hao)增高，也惡化了車間生(sheng)產環境(jing)。但(dan)由于優質(zhi)菱鎂(mei)礦石容易(yi)獲得(de)，價格很低廉，所以，仍(reng)是我(wo)國電(dian)(dian)熔氧化鎂(mei)用得(de)最多最廣泛的(de)原(yuan)料。

(2)配料

①菱鎂礦(kuang)。菱鎂礦(kuang)石(shi)中氧化(hua)鎂的(de)含(han)量高(gao)低和(he)化(hua)學成分(fen)直接(jie)(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化(hua)鎂的(de)質(zhi)量，同時在(zai)電(dian)熔(rong)過程(cheng)中也(ye)直接(jie)(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化(hua)鎂得到(dao)的(de)品(pin)級比(bi)例(li)，因此，為了保證電(dian)熔(rong)凝(ning)(ning)(ning)氧化(hua)鎂的(de)質(zhi)量和(he)品(pin)級比(bi)例(li)，必須對各(ge)種礦(kuang)石(shi)進(jin)(jin)行適當(dang)的(de)配比(bi)后進(jin)(jin)行熔(rong)煉。

②水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)。我國的(de)(de)遼寧(ning)省水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的(de)(de)礦源非常豐富(fu)，水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)中(zhong)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)含量高于菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石(shi)(shi)。它也是一(yi)種制造電熔凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)原(yuan)料，部(bu)分地區水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)石(shi)(shi)的(de)(de)化學成分見表2。

表(biao)2水鎂石的化學成分/%

③輕燒(shao)氧化(hua)鎂。以輕燒(shao)氧化(hua)鎂作(zuo)為電(dian)熔氧化(hua)鎂原(yuan)料，可以使生產環境得到改善，可以降低運輸費用。由于電(dian)熔時排出氣(qi)體少，成分也較均(jun)勻，對(dui)提高(gao)電(dian)熔氧化(hua)鎂質量有利(li)。

我國有一(yi)些電(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)以輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制成(cheng)球料(liao)入爐(lu)電(dian)熔(rong)(rong)。輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)含(han)量達到98%，以此料(liao)能生(sheng)產出(chu)白色大(da)結晶(jing)電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)。但(dan)由于成(cheng)球費用(yong)(yong)高(gao)，影響生(sheng)產成(cheng)本。目前(qian)，有的廠家采用(yong)(yong)反射爐(lu)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)，以一(yi)定(ding)的粒度加入熔(rong)(rong)爐(lu)電(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的質量比(bi)用(yong)(yong)菱鎂(mei)礦石好，成(cheng)本又比(bi)用(yong)(yong)球料(liao)作原(yuan)料(liao)時便宜，因(yin)而得(de)到了一(yi)定(ding)的推(tui)廣(guang)。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂(sha)。為(wei)了某些(xie)電(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)，有時(shi)必(bi)須(xu)在(zai)電(dian)熔過程中(zhong)采(cai)用(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)砂(sha)作為(wei)電(dian)熔原料(liao)，如采(cai)用(yong)海水鎂(mei)砂(sha)作為(wei)電(dian)熔原料(liao)，一般(ban)首先利(li)用(yong)處理海水和石灰乳(ru)作用(yong)生(sheng)產氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)煅(duan)燒(shao)(shao)成輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。用(yong)其他方(fang)(fang)法也(ye)可(ke)以制得輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(詳見工業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)制取方(fang)(fang)法)，采(cai)用(yong)輕(qing)燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)作為(wei)原料(liao)生(sheng)產電(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)，極少量的(de)(de)雜質氣體(ti)(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang))也(ye)屬于(yu)晶(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)雜質，可(ke)明顯(xian)影響晶(jing)粒的(de)(de)長(chang)大。因為(wei)雜質相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)作用(yong)在(zai)于(yu)增加晶(jing)界運動所需(xu)的(de)(de)能量。當晶(jing)界與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，晶(jing)體(ti)(ti)能量降低(di)，其降低(di)量與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面(mian)積成正比，所以必(bi)須(xu)提高晶(jing)界能，晶(jing)界才能離(li)開第(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶(jing)界與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)遇(yu)時(shi)，與(yu)(yu)第(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)橫截面(mian)積相(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)晶(jing)界必(bi)須(xu)變形(xing)，第(di)(di)二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)量愈(yu)多，晶(jing)粒長(chang)大的(de)(de)極限(xian)尺寸愈(yu)小(xiao)。

另一(yi)方面為了降低電(dian)熔凝氧化(hua)鎂的顯氣孔率，也應盡(jin)量減少原料氧化(hua)鎂的氣體排出，因此，采(cai)用燒結鎂砂(sha)電(dian)熔有其顯著優點。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學(xue)原(yuan)料質量要求：

(3)電弧熔融

這(zhe)些特性是(shi)同(tong)原子(zi)(zi)和分子(zi)(zi)的(de)量子(zi)(zi)力學本性如(ru)離(li)子(zi)(zi)半徑的(de)尺(chi)寸(cun)，離(li)子(zi)(zi)的(de)電位數(shu)值(zhi)，離(li)子(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)外層結構等相關聯。而氧化(hua)(hua)鎂的(de)離(li)子(zi)(zi)尺(chi)寸(cun)、質量和電荷、陽離(li)子(zi)(zi)和陰離(li)子(zi)(zi)之間的(de)結合特性和強度、離(li)子(zi)(zi)的(de)極化(hua)(hua)作(zuo)用(yong)、結晶構造等決定它(ta)是(shi)一高熔點化(hua)(hua)合物。

氧化(hua)鎂的熔點(dian)(dian)和結構(gou)參數(shu)：陽離(li)子半徑(jing)0.074mm;陰離(li)子半徑(jing)0.53mm;結構(gou)類型NaCl;配(pei)(pei)位數(shu)6;有效配(pei)(pei)位數(shu)8.5;密度(du)3.65g/cm3;熔點(dian)(dian)2800℃。

電(dian)熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)造的(de)(de)最重要過(guo)程是(shi)由(you)各(ge)種鎂(mei)質原料，通過(guo)各(ge)種形式的(de)(de)加熱(re)方法(fa)(fa)產(chan)生高(gao)溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)化(hua)(hua)，變成氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)體(ti)。要使氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)融，必須(xu)消(xiao)耗大(da)量的(de)(de)熱(re)能，以克服離子間的(de)(de)引力。通過(guo)強大(da)電(dian)弧(hu)產(chan)生高(gao)溫(wen)而熔(rong)化(hua)(hua)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)方法(fa)(fa)叫做電(dian)弧(hu)熔(rong)融法(fa)(fa)。這個(ge)融化(hua)(hua)過(guo)程一般包括(kuo)熱(re)的(de)(de)傳導、脫水(shui)、脫碳(tan)、熔(rong)化(hua)(hua)、析晶、晶體(ti)長大(da)等一系列物(wu)理(li)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)(de)過(guo)程。

①脫水過(guo)程。用水鎂(mei)石作(zuo)原(yuan)料有一脫水過(guo)程。水鎂(mei)石的主要(yao)成分是(shi)(shi)氫(qing)氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫水過(guo)程是(shi)(shi)：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫碳(tan)過(guo)程(cheng)。用菱鎂(mei)(mei)礦作(zuo)為原料時(shi)有(you)一(yi)個脫碳(tan)過(guo)程(cheng)，脫碳(tan)過(guo)程(cheng)包括兩個方(fang)面(mian)。一(yi)方(fang)面(mian)是菱鎂(mei)(mei)礦石的(de)熱(re)分解，菱鎂(mei)(mei)礦石的(de)主要成分是碳(tan)酸鎂(mei)(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)(zai)電(dian)熔過程中(zhong)往往在(zai)(zai)原料氧(yang)化(hua)鎂(mei)中(zhong)加入石墨(mo)粉末(mo)添加物(wu)(助(zhu)劑)，在(zai)(zai)電(dian)熔爐起動過程中(zhong)需在(zai)(zai)三電(dian)極(石墨(mo)電(dian)極)的下端用石墨(mo)粉末(mo)鋪成三角形或星形導(dao)線路(lu)，在(zai)(zai)通電(dian)過程中(zhong)受熱燒(shao)損或完全燃(ran)燒(shao)除去石墨(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過程(cheng)。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)過程(cheng)即氧(yang)化(hua)(hua)鎂中鎂離子和氧(yang)離子在(zai)強電(dian)(dian)弧(hu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)熱(re)(re)(re)能作(zuo)用(yong)下(xia)，克服單晶體中的(de)(de)晶格(ge)能的(de)(de)束縛，變成(cheng)能自由(you)運動的(de)(de)過程(cheng)。也(ye)就是說，氧(yang)化(hua)(hua)鎂加熱(re)(re)(re)到一(yi)定溫度(du)(熔(rong)(rong)(rong)點)就會(hui)由(you)固體變成(cheng)液體，叫熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)。在(zai)這一(yi)過程(cheng)中需消(xiao)(xiao)耗(hao)大(da)量的(de)(de)電(dian)(dian)能。據(ju)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂生(sheng)(sheng)產者對用(yong)水鎂石作(zuo)原料生(sheng)(sheng)產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂的(de)(de)熱(re)(re)(re)平衡的(de)(de)衡算，熱(re)(re)(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)(de)比例如下(xia)：氧(yang)化(hua)(hua)鎂晶體生(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)值34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)熱(re)(re)(re)值15.3%，散砂(sha)生(sheng)(sheng)成(cheng)熱(re)(re)(re)耗(hao)值3.0%，冷(leng)卻水耗(hao)熱(re)(re)(re)值8.4%，冷(leng)卻爐殼的(de)(de)水耗(hao)熱(re)(re)(re)值7.9%，爐子表面(mian)散熱(re)(re)(re)值6.4%，煙氣帶走(zou)熱(re)(re)(re)值28.8%。電(dian)(dian)能損失值3.2%，從這些統計數據(ju)可以看出，在(zai)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)(rong)