電(dian)弧熔爐生(sheng)產電(dian)熔氧化鎂(mei)的工(gong)藝流程主要包括(kuo)：原料(liao)配料(liao)、電(dian)弧熔融、破碎、選別、粉碎、篩別、磁選、分類包裝等。

(1)原料

我國有豐富的(de)優(you)質菱(ling)(ling)鎂(mei)礦石，氧化鎂(mei)含量高，又易于(yu)開(kai)采，因此(ci)，被廣(guang)泛用作(zuo)電熔氧化鎂(mei)的(de)原料(liao)。采用菱(ling)(ling)鎂(mei)石作(zuo)原料(liao)，碳酸鎂(mei)分解產生CO2氣(qi)體，由于(yu)有大量氣(qi)體從爐(lu)內排(pai)出影響著(zhu)電熔過程的(de)進行：

MgCO3→MgO+CO2↑

對(dui)電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)的結晶帶的形成均有不(bu)利影響，由于(yu)大量(liang)塵料飛損(sun)，使物料損(sun)耗和(he)能量(liang)消耗增高，也惡化(hua)了車間生產環境。但(dan)由于(yu)優(you)質(zhi)菱鎂(mei)礦石容易獲得(de)，價(jia)格很(hen)低廉，所以，仍(reng)是我國電熔(rong)氧化(hua)鎂(mei)用(yong)得(de)最(zui)(zui)多(duo)最(zui)(zui)廣泛(fan)的原(yuan)料。

(2)配料

①菱(ling)鎂礦(kuang)。菱(ling)鎂礦(kuang)石中(zhong)氧化(hua)鎂的(de)含量高(gao)低和化(hua)學成分直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂的(de)質(zhi)量，同(tong)時在電(dian)熔(rong)過程(cheng)中(zhong)也直(zhi)接(jie)影(ying)響到(dao)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂得到(dao)的(de)品級比(bi)例，因此，為了保證(zheng)電(dian)熔(rong)凝(ning)氧化(hua)鎂的(de)質(zhi)量和品級比(bi)例，必須對各種礦(kuang)石進行適當的(de)配(pei)比(bi)后進行熔(rong)煉。

②水鎂石。我(wo)國的(de)(de)遼(liao)寧省水鎂石的(de)(de)礦(kuang)源非(fei)常豐富，水鎂石中氧化鎂含(han)量高于菱鎂礦(kuang)石。它也(ye)是一種制造(zao)電熔凝(ning)氧化鎂的(de)(de)原料，部分地區水鎂石的(de)(de)化學成(cheng)分見表2。

表2水(shui)鎂石(shi)的化學成分/%

③輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)。以輕(qing)燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)作(zuo)為電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)原料(liao)，可以使生產(chan)環境得到改善，可以降低(di)運輸費用(yong)。由于電(dian)熔(rong)(rong)時(shi)排(pai)出氣體少，成分也較均勻，對(dui)提高電(dian)熔(rong)(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)質量有(you)利。

我(wo)國有一(yi)些電熔(rong)凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)以(yi)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)制成(cheng)(cheng)球(qiu)料入(ru)爐(lu)(lu)(lu)電熔(rong)。輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)含量達到(dao)98%，以(yi)此(ci)料能生產出(chu)白色大結晶電熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。但由于成(cheng)(cheng)球(qiu)費用高，影響生產成(cheng)(cheng)本。目前，有的廠(chang)家(jia)采用反射爐(lu)(lu)(lu)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，以(yi)一(yi)定的粒度(du)加入(ru)熔(rong)爐(lu)(lu)(lu)電熔(rong)，電熔(rong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的質量比用菱鎂(mei)(mei)礦石好，成(cheng)(cheng)本又比用球(qiu)料作原(yuan)料時便宜，因而得到(dao)了(le)一(yi)定的推廣(guang)。

④燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)。為(wei)(wei)了(le)某些電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)，有(you)時(shi)必(bi)(bi)須在(zai)電熔(rong)(rong)過程中采(cai)用(yong)(yong)燒(shao)(shao)結鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為(wei)(wei)電熔(rong)(rong)原料，如采(cai)用(yong)(yong)海(hai)水鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)作為(wei)(wei)電熔(rong)(rong)原料，一般首(shou)先(xian)利用(yong)(yong)處(chu)理(li)海(hai)水和石灰乳作用(yong)(yong)生產氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)，將氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)煅燒(shao)(shao)成(cheng)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他方法也(ye)可以制得輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)(詳見(jian)工業氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)制取(qu)方法)，采(cai)用(yong)(yong)輕燒(shao)(shao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)作為(wei)(wei)原料生產電熔(rong)(rong)凝氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鎂(mei)(mei)。奧絲脫(AusT)和拉特爾(Ruttere)等研究認為(wei)(wei)，極(ji)少量(liang)的(de)(de)(de)雜質(zhi)(zhi)氣體(相(xiang)(xiang))也(ye)屬于(yu)晶體的(de)(de)(de)雜質(zhi)(zhi)，可明顯(xian)影響晶粒的(de)(de)(de)長(chang)大(da)(da)。因(yin)為(wei)(wei)雜質(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)在(zai)于(yu)增加晶界(jie)(jie)運動所需的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。當晶界(jie)(jie)與(yu)第二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時(shi)，晶體能(neng)量(liang)降低(di)，其降低(di)量(liang)與(yu)第二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)成(cheng)正(zheng)比，所以必(bi)(bi)須提高晶界(jie)(jie)能(neng)，晶界(jie)(jie)才能(neng)離開第二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)繼續運動。并且當晶界(jie)(jie)與(yu)第二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)遇時(shi)，與(yu)第二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)橫截面積(ji)相(xiang)(xiang)等的(de)(de)(de)晶界(jie)(jie)必(bi)(bi)須變形，第二(er)(er)(er)相(xiang)(xiang)數量(liang)愈(yu)多(duo)，晶粒長(chang)大(da)(da)的(de)(de)(de)極(ji)限尺(chi)寸愈(yu)小(xiao)。

另一方面(mian)為(wei)了降低電(dian)熔凝(ning)氧化鎂的顯氣(qi)(qi)孔率，也應(ying)盡量減少原料氧化鎂的氣(qi)(qi)體排出，因此，采用(yong)燒(shao)結鎂砂(sha)電(dian)熔有(you)其顯著優點(dian)。

⑤電熔氧化鎂單晶的化學(xue)原料質量要求：

(3)電弧熔融

這些特性(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)和(he)分子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)量子(zi)(zi)(zi)力(li)學本性(xing)如離子(zi)(zi)(zi)半(ban)徑的(de)(de)(de)(de)尺寸，離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)位數值，離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)外層結構(gou)等相(xiang)關聯。而氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)(zi)尺寸、質量和(he)電(dian)(dian)荷(he)、陽離子(zi)(zi)(zi)和(he)陰離子(zi)(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)結合特性(xing)和(he)強度、離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)極化(hua)(hua)作用(yong)、結晶(jing)構(gou)造等決定它(ta)是一高熔點化(hua)(hua)合物。

氧(yang)化鎂的(de)熔點和(he)結(jie)構參數(shu)(shu)：陽離子半徑0.074mm;陰離子半徑0.53mm;結(jie)構類型NaCl;配位數(shu)(shu)6;有效配位數(shu)(shu)8.5;密(mi)度3.65g/cm3;熔點2800℃。

電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)制造的(de)最重要(yao)過(guo)程(cheng)(cheng)是由各種(zhong)鎂(mei)質原料，通過(guo)各種(zhong)形式(shi)的(de)加熱方法產(chan)(chan)生(sheng)高溫(wen)使鎂(mei)質材料(MgO)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，變成氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)體(ti)(ti)。要(yao)使氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)熔(rong)(rong)融，必須消(xiao)耗大(da)量的(de)熱能，以克(ke)服離子間的(de)引力。通過(guo)強大(da)電弧(hu)產(chan)(chan)生(sheng)高溫(wen)而(er)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)鎂(mei)的(de)方法叫做電弧(hu)熔(rong)(rong)融法。這個(ge)融化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)一般包括熱的(de)傳導、脫水、脫碳(tan)、熔(rong)(rong)化(hua)(hua)、析(xi)晶(jing)、晶(jing)體(ti)(ti)長大(da)等(deng)一系列物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。

①脫(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)。用水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)作原料有一脫(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)。水(shui)(shui)鎂(mei)石(shi)的主(zhu)要成分(fen)是氫氧化鎂(mei)Mg(OH)2。其脫(tuo)水(shui)(shui)過程(cheng)是：

Mg(OH)2→MgO+H2O

②脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)(cheng)。用菱(ling)鎂礦作為(wei)原料(liao)時有一個脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)(cheng)，脫(tuo)碳(tan)過(guo)程(cheng)(cheng)包括兩個方(fang)面。一方(fang)面是菱(ling)鎂礦石的熱(re)分解，菱(ling)鎂礦石的主要成分是碳(tan)酸鎂(MgCO3):

MgCO3→MgO+CO2

另一方面，由于在(zai)電熔過程中(zhong)往(wang)往(wang)在(zai)原料氧化(hua)鎂中(zhong)加入石(shi)(shi)墨粉末添加物(助劑)，在(zai)電熔爐起動過程中(zhong)需在(zai)三電極(石(shi)(shi)墨電極)的下端用石(shi)(shi)墨粉末鋪成三角(jiao)形或星(xing)形導線路(lu)，在(zai)通電過程中(zhong)受熱燒損或完(wan)全燃燒除去石(shi)(shi)墨。

C+O2→CO2↑

③熔化過(guo)程(cheng)(cheng)。熔化過(guo)程(cheng)(cheng)即氧(yang)(yang)化鎂中(zhong)鎂離(li)子和(he)氧(yang)(yang)離(li)子在(zai)(zai)(zai)強電(dian)(dian)弧產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)能作(zuo)用下(xia)(xia)，克服單晶(jing)體中(zhong)的(de)(de)(de)晶(jing)格能的(de)(de)(de)束縛，變成能自(zi)由運動的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。也就是說(shuo)，氧(yang)(yang)化鎂加熱(re)到(dao)一定(ding)溫度(熔點(dian))就會由固(gu)體變成液體，叫熔化。在(zai)(zai)(zai)這一過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)需消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)大量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能。據(ju)電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化鎂生(sheng)產(chan)(chan)者(zhe)對用水(shui)鎂石(shi)作(zuo)原料生(sheng)產(chan)(chan)電(dian)(dian)熔凝(ning)氧(yang)(yang)化鎂的(de)(de)(de)熱(re)平衡的(de)(de)(de)衡算(suan)，熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)比(bi)例如(ru)下(xia)(xia)：氧(yang)(yang)化鎂晶(jing)體生(sheng)成熱(re)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)34.9%，渣皮消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)15.3%，散砂生(sheng)成熱(re)耗(hao)(hao)值(zhi)(zhi)(zhi)3.0%，冷卻水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)8.4%，冷卻爐殼的(de)(de)(de)水(shui)耗(hao)(hao)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)7.9%，爐子表面散熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)6.4%，煙氣帶(dai)走(zou)熱(re)值(zhi)(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能損失值(zhi)(zhi)(zhi)3.2%，從這些統計(ji)數據(ju)可以看出，在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)熔