電弧(hu)熔(rong)爐生產電熔(rong)氧(yang)化鎂(mei)的工藝(yi)流程主要包(bao)括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電弧(hu)熔(rong)融、破碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分類包(bao)裝等。

(1)原料

我國有豐(feng)富的(de)優質菱(ling)鎂礦(kuang)石(shi)(shi)，氧化(hua)(hua)鎂含(han)量高，又(you)易于開(kai)采，因此，被廣泛用(yong)作電(dian)熔氧化(hua)(hua)鎂的(de)原(yuan)料。采用(yong)菱(ling)鎂石(shi)(shi)作原(yuan)料，碳酸鎂分解產生(sheng)CO2氣體，由于有大量氣體從爐(lu)內排出影響著電(dian)熔過程(cheng)的(de)進(jin)行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂的(de)結晶帶的(de)形成均有不利影響(xiang)，由(you)于(yu)大量塵(chen)料(liao)飛損，使物料(liao)損耗和(he)能量消耗增(zeng)高，也(ye)惡化(hua)了車間生產環境。但由(you)于(yu)優(you)質(zhi)菱鎂礦石(shi)容(rong)易獲(huo)得，價(jia)格很低廉，所以，仍是(shi)我國電(dian)熔氧(yang)化(hua)鎂用(yong)得最(zui)(zui)多最(zui)(zui)廣泛的(de)原料(liao)。

(2)配料

①菱(ling)鎂礦(kuang)。菱(ling)鎂礦(kuang)石中氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)(de)含量高低和(he)化(hua)學成(cheng)分直接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)(de)質量，同時在(zai)電(dian)熔過(guo)程中也直接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂得到(dao)的(de)(de)(de)品(pin)級比(bi)例，因此(ci)，為了保證(zheng)電(dian)熔凝氧(yang)化(hua)鎂的(de)(de)(de)質量和(he)品(pin)級比(bi)例，必須對各種礦(kuang)石進(jin)行適(shi)當的(de)(de)(de)配比(bi)后(hou)進(jin)行熔煉。

②水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)。我國(guo)的(de)遼寧省(sheng)水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的(de)礦源非常豐富(fu)，水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)中(zhong)氧化鎂(mei)含(han)量高于菱鎂(mei)礦石(shi)(shi)。它也是一種制(zhi)造電(dian)熔凝(ning)氧化鎂(mei)的(de)原料，部分地區水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的(de)化學成分見表2。

表2水(shui)鎂石的化(hua)學(xue)成分/%

③輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)。以(yi)輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)作為電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)原料，可以(yi)使生產(chan)環境得到改善，可以(yi)降低運輸費用。由于(yu)電熔時排出氣體少，成(cheng)分也較均勻，對提高電熔氧(yang)化(hua)鎂(mei)質量有利。

我(wo)國(guo)有一(yi)些電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)以輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)制成(cheng)球(qiu)料(liao)入(ru)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)。輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)含量達到(dao)98%，以此料(liao)能生產出白色大結(jie)晶(jing)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。但由于成(cheng)球(qiu)費用(yong)高，影(ying)響生產成(cheng)本。目前，有的(de)(de)廠家采用(yong)反射爐(lu)輕(qing)燒氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，以一(yi)定的(de)(de)粒度加入(ru)熔(rong)(rong)爐(lu)電(dian)(dian)熔(rong)(rong)，電(dian)(dian)熔(rong)(rong)氧化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)(de)質量比用(yong)菱鎂(mei)(mei)(mei)礦石好，成(cheng)本又比用(yong)球(qiu)料(liao)作原料(liao)時便宜，因而得到(dao)了(le)一(yi)定的(de)(de)推廣。

④燒(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂。為(wei)了某(mou)些電(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)特(te)殊要求，有時(shi)(shi)必(bi)(bi)須(xu)(xu)(xu)在電(dian)(dian)熔過程中采用(yong)燒(shao)(shao)結(jie)鎂(mei)(mei)(mei)砂作為(wei)電(dian)(dian)熔原料，如(ru)采用(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂作為(wei)電(dian)(dian)熔原料，一(yi)般(ban)首先(xian)利用(yong)處理海水(shui)和石灰乳作用(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)成輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)其他方法也(ye)(ye)可以制(zhi)得(de)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)制(zhi)取方法)，采用(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作為(wei)原料生產電(dian)(dian)熔凝氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(tuo)(AusT)和拉(la)特(te)爾(Ruttere)等(deng)研究認為(wei)，極少(shao)量(liang)的(de)雜(za)(za)質氣(qi)體(相(xiang)(xiang))也(ye)(ye)屬于晶(jing)(jing)體的(de)雜(za)(za)質，可明(ming)顯影響晶(jing)(jing)粒(li)(li)的(de)長(chang)大。因為(wei)雜(za)(za)質相(xiang)(xiang)的(de)作用(yong)在于增加晶(jing)(jing)界(jie)(jie)運(yun)動(dong)所需(xu)的(de)能(neng)量(liang)。當(dang)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時(shi)(shi)，晶(jing)(jing)體能(neng)量(liang)降(jiang)低，其降(jiang)低量(liang)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積成正(zheng)比(bi)，所以必(bi)(bi)須(xu)(xu)(xu)提高晶(jing)(jing)界(jie)(jie)能(neng)，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)才(cai)能(neng)離開第(di)二(er)相(xiang)(xiang)繼續運(yun)動(dong)。并且當(dang)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時(shi)(shi)，與第(di)二(er)相(xiang)(xiang)橫截(jie)面(mian)積相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)必(bi)(bi)須(xu)(xu)(xu)變(bian)形，第(di)二(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)愈(yu)多，晶(jing)(jing)粒(li)(li)長(chang)大的(de)極限尺寸愈(yu)小(xiao)。

另一方面(mian)為了(le)降低電(dian)熔凝氧化鎂的(de)顯氣孔率，也應盡(jin)量減少(shao)原料(liao)氧化鎂的(de)氣體排出，因此，采用(yong)燒結鎂砂(sha)電(dian)熔有其顯著優(you)點。

⑤電(dian)熔氧化鎂單晶的(de)化學(xue)原料(liao)質量要求：

(3)電弧熔融

這些特(te)性是同原子(zi)(zi)(zi)(zi)和分子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力學本性如(ru)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)半徑的(de)(de)(de)尺寸(cun)，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)電位數值，離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)外層結構(gou)(gou)等相關聯(lian)。而氧化鎂的(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)、質量(liang)和電荷、陽離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)(de)結合特(te)性和強度、離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)極(ji)化作用、結晶構(gou)(gou)造等決(jue)定它是一高熔(rong)點化合物(wu)。

氧(yang)化鎂的熔(rong)點和結(jie)構參數：陽離(li)子半徑0.074mm;陰離(li)子半徑0.53mm;結(jie)構類型(xing)NaCl;配位(wei)數6;有(you)效配位(wei)數8.5;密度3.65g/cm3;熔(rong)點2800℃。

電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)制(zhi)造的最重要(yao)過程(cheng)是由各種(zhong)鎂(mei)質(zhi)原料，通過各種(zhong)形式的加熱(re)方法(fa)產生高(gao)溫使(shi)鎂(mei)質(zhi)材料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)，變成(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)體。要(yao)使(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)融，必(bi)須消(xiao)耗大(da)(da)量的熱(re)能，以(yi)克服離子間的引力。通過強大(da)(da)電弧產生高(gao)溫而熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)的方法(fa)叫做(zuo)電弧熔(rong)(rong)融法(fa)。這個(ge)融化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)一般包(bao)括(kuo)熱(re)的傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)、析晶、晶體長(chang)大(da)(da)等一系列物理化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)的過程(cheng)。

①脫(tuo)(tuo)水過(guo)程。用水鎂石(shi)作原料有一(yi)脫(tuo)(tuo)水過(guo)程。水鎂石(shi)的主要成(cheng)分是氫氧化鎂Mg(OH)2。其(qi)脫(tuo)(tuo)水過(guo)程是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳過程(cheng)。用菱鎂(mei)礦作為原料時有一個(ge)脫(tuo)碳過程(cheng)，脫(tuo)碳過程(cheng)包括(kuo)兩個(ge)方(fang)面。一方(fang)面是菱鎂(mei)礦石(shi)的(de)熱分解，菱鎂(mei)礦石(shi)的(de)主(zhu)要成分是碳酸鎂(mei)(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由(you)于在(zai)電(dian)(dian)熔過程中往往在(zai)原料(liao)氧化鎂中加入石(shi)(shi)墨(mo)(mo)粉末添加物(助劑)，在(zai)電(dian)(dian)熔爐起動(dong)過程中需在(zai)三電(dian)(dian)極(石(shi)(shi)墨(mo)(mo)電(dian)(dian)極)的下端用石(shi)(shi)墨(mo)(mo)粉末鋪成三角形(xing)或星形(xing)導線路，在(zai)通電(dian)(dian)過程中受熱燒損(sun)或完全燃燒除去石(shi)(shi)墨(mo)(mo)。

C+O2→CO2↑

③熔(rong)化過(guo)程(cheng)(cheng)。熔(rong)化過(guo)程(cheng)(cheng)即氧化鎂(mei)(mei)中(zhong)鎂(mei)(mei)離子和氧離子在強電(dian)(dian)(dian)弧產(chan)生的(de)(de)熱(re)能(neng)作(zuo)用(yong)下(xia)，克服單(dan)晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)晶(jing)格能(neng)的(de)(de)束縛，變成能(neng)自由運(yun)動的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。也就(jiu)是說，氧化鎂(mei)(mei)加熱(re)到一(yi)定(ding)溫度(熔(rong)點)就(jiu)會由固體(ti)(ti)變成液體(ti)(ti)，叫(jiao)熔(rong)化。在這一(yi)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)(xiao)耗(hao)大量的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)。據(ju)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)生產(chan)者對用(yong)水(shui)鎂(mei)(mei)石作(zuo)原料生產(chan)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝氧化鎂(mei)(mei)的(de)(de)熱(re)平衡的(de)(de)衡算，熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)(de)比例如下(xia)：氧化鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生成熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)值(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)熱(re)值(zhi)15.3%，散(san)砂生成熱(re)耗(hao)值(zhi)3.0%，冷(leng)卻水(shui)耗(hao)熱(re)值(zhi)8.4%，冷(leng)卻爐(lu)殼的(de)(de)水(shui)耗(hao)熱(re)值(zhi)7.9%，爐(lu)子表面散(san)熱(re)值(zhi)6.4%，煙氣帶走熱(re)值(zhi)28.8%。電(dian)(dian)(dian)能(neng)損失值(zhi)3.2%，從(cong)這些統計數(shu)據(ju)可以看出(chu)，在電(dian)(dian)(dian)熔(rong)